Ο ρόλος της αστρογλοίας στη διαδικασία νευροεκφύλισης σε πειραματικό μοντέλο της νόσου του Πάρκινσον
Creators: name: Γιολτζόγλου, Θεοδώρα Α.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Αστρογλοία
Νόσος Πάρκινσον
Πειραματικό μοντέλο
ΜΡΤΡ
Νεστίνη
NF-u B
Astrocytes
Parkinson's disease
Experimental model
MPTP
Nestin

description: Παρά το γεγονός ότι πρωτεολυτικό στρες, που προκύπτει από την δυσλειτουργία του συστήματος ουμπικουιτίνης πρωτεοσώματος, φαίνεται να κατέχει τον καθοριστικότερο ρόλο στην εκφυλιστική διεργασία της νόσου του Πάρκινσον, η διαδικασία νευροεκφύλισης είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη. Παράγοντες όπως, το οξειδωτικό στρες, η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία, η φλεγμονή και η διεγερτοτοξικότητα του γλουταμικού, οδηγούν στον θάνατο των ντοπαμινεργικών νευρώνων, πιθανόν μέσω απόπτωσης. Ο ρόλος των κυττάρων της γλοίας και ιδιαίτερα των αστροκυττάρων έχει μελετηθεί σε βάθος, χωρίς, όμως, να έχει πλήρως διασαφηνισθεί. Η χρήση των πειραματικών μοντέλων είναι απαραίτητη για την μελέτη της παθογένειας της νόσου, αλλά και για μελέτες, που αφορούν στην νευροπροστασία και προκλινικές μελέτες θεραπευτικών παρεμβάσεων. Ίσως το περισσότερο χρησιμοποιημένο μοντέλο για την μελέτη της νόσου του Πάρκινσον είναι αυτό της 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP). Ενώ το μοντέλο, όταν εφαρμόζεται σε πρωτεύοντα, προκαλεί σαφή παρκινσονισμό, κλινικά και παθολογοανατομικά, έχει επικρατήσει η χρήση του σε ευαίσθητα στην τοξικότητά του τρωκτικά, λόγω της ευκολίας και πρακτικότητας στην διαχείρηση των συγκεκριμένων πειραματοζώων. Θελήσαμε να μελετήσουμε τις μεταβολές της αστρογλοιακής απάντησης, ανάλογα με την χρονική ακολουθία εμφάνισης της νευροεκφύλισης, σε πειραματικό μοντέλο της νόσου του Πάρκινσον. Εφαρμόσαμε το οξύ και χρόνιο ΜΡΤΡ μοντέλο σε ποντίκια της φυλή C57/Bl, που έχουν αποδειχθεί ευαίσθητα στην τοξίνη. Την ημέρα αναφοράς (τέλος των ενέσεων), αλλά και σε καθορισμένες χρονικές στιγμές (ημέρες των θυσιών), υποβάλαμε τα ζώα στην δοκιμασία της δοκού, η οποία θεωρείται ικανή να αποτιμήσει την βραδυκινησία σε τρωκτικά. Μελετήσαμε την ντοπαμινεργική απώλεια με την χρήση ανοσοϊστοχημείας για υδροξυλάση της τυροσίνης, που εμπλέκεται στην μετατροπή της τυροσίνης σε ντοπαμίνη και χαρακτηρίζει τους ντοπαμινεργικούς νευρώνες. Χρησιμοποιήσαμε ανοσοκυτταροχημεία για κασπάση-3, για να μελετήσουμε την πιθανότητα αποπτωτικού κυτταρικού θανάτου στα μοντέλα μας. Χρησιμοποιήσαμε αντίσωμα έναντι της GFAP (ινιδική όξινη πρωτεΐνη της γλοίας), που αποτελεί ένα από τα βασικά συστατικά των ώριμων αστροκυττάρων, ως δείκτη για τον εντοπισμό των αστροκυττάρων, αλλά και για την διάκρισή τους από άλλα κύτταρα γλοίας. Τέλος, χρησιμοποιήσαμε ανοσοϊστοχημεία έναντι της νεστίνης, η έκφραση της οποίας στα αστροκύτταρα αντανακλά τον ενεργό πολλαπλασιασμό τους ή την επιστροφή τους σε προηγούμενο στάδιο εξέ- λιξης και NF-kappa B, ως παράγοντα, που επάγει νευροεκφύλιση μέσω υπερέκφρασης NOS1. Καταλήξαμε στα εξής αποτελέσματα-συμπεράσματα: 1. Η ίδια ποσότητα ΜΡΤΡ, όταν χορηγηθεί σε μεγάλη δόση για μικρό χρονικό διάστημα, προκαλεί μεγαλύτερη έκταση ντοπαμινεργικού θανάτου, ενώ χορηγούμενη σε μικρές δόσεις για μεγάλο χρονικό διάστημα, οδηγεί σε μικρή και αναστρέψιμη βλάβη. 2. Σε κανένα από τα μοντέλα μας ο κυτταρικός θάνατος δεν επέρχεται μέσω της κλασικής οδού της αποπτώσεως, με την διαμεσολάβηση της casp-3, αν και παρατηρήσαμε μεγάλο αριθμό casp-3 θετικών κυττάρων στην υποκοιλιακή ζώνη στο οξύ μοντέλο. 3. H κινητική διαταραχή, όπως αυτή αποτιμάται με την δοκιμασία της δοκού, εμφανίζεται μόνο στην φάση της πρώιμης, οξείας και μέγιστης ντοπαμινεργικής εκφύλισης, που λαμβάνει χώρα την ημέρα 1 του οξέος μοντέλου. 4. Η σοβαρή και εμμένουσα ντοπαμινεργική απώλεια του οξέος μοντέλου, συνοδεύεται από έντονη και ενεργό αστροκυττάρωση, τόσο στην μέλαινα ουσία, όσο και στο ραβδωτό σώμα στο οξύ μοντέλο, ενώ μόνο από ήπια και όψιμη αστροκυτταρική αντίδραση στο χρόνιο μοντέλο. Ο ρόλος των αστροκυττάρων είναι πιθανότατα διττός, νευροπροστατευτικός και καταστροφικός, ανάλογα με την θέση και τον χρόνο δράσης τους. Έτσι, η ενεργοποίηση των αστροκυττάρων της μέλαινας ουσίας φαίνεται να προηγείται και να προάγει την νευροεκφύλιση μέσω του NF-Kappa B, ενώ ακολουθεί η ενεργοποίηση των αστροκυττάρων του ραβδωτού σώματος, με στόχο την ανάκαμψη της ντοπαμινεργικής εννεύρωσης, μέσω έκφρασης νεστίνης στα αστροκύτταρα της περιοχής.
description: Although proteolytic stress, as a consequence of ubiquitin-proteasome system inability to degrade misfolded proteins seems to be the major contributor to the degenerative process in Parkinson’s Disease, this process is even more complicated. Factors, such as oxidative stress, infalammation, mitochondrial dysfunction and excitototoxicity lead to the death of dopaminergic neurons, probably in a form of a signal mediated apoptotic process. The role of glial cells, especially astrocytes, has been studied in depth, however it has not been clarified, yet. Experimental models are indispensable in the study of the underlying pathogenic mechanisms of disease, as well as in neuroprotection and treatment strategies. The most widely used model in Parkinson’s Disease studies is that of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP). Although, application of the model in higher primates results in a permanent, levodopa - responsive parkinsonian syndrome, it’s use in MPTP sensitive rodents has dominated due to practical and financial reasons. We decided to study the astroglial response in different schedules of dopaminegic degeneration, in a model of Parkinson’s disease. We used acute and chronic model in C57/Bl, mice, a strain sensitive to MPTP. At baseline (end of injections) and at certain time points (sacrifice days) mice performed the pole test, a useful method of evaluating bradykinesia in rodents. We used tyrosine hydroxylase immunohistochemistry to study dopaminegic degeneration. This enzyme, which is implicated in the conversion of tyrosine to dopamine, is the hallmark of dopaminergic neurons. We used casp-3 immunocytochemistry to study the possibility of apoptotic cell death in our models. We used antibody against GFAP, a major component of mature astrocytes, to sign astrocytes and deferentiate them from other glial cells. Finally, we used antibody against nestin, whose expression in astrocytes reflects their active proliferation or recapitulation of the progenitor state, as well as NF-Kappa B, who takes an active role in neurodegenaration, mediating induction of neuronal nitric oxide synthase (NOS1). We ended up to the following results-conclusions: 1. The same cumulative dose of ΜΡΤΡ, when applicated in massive doses over brief periods, results in more severe dopaminergic damage, while it produces less severe and transient lesions, when applicated in smaller doses, over longer periods. 2. Cell death does not come through classical casp-3 mediated apoptosis in both of our models, although we detected prominent casp-3 expression in the subventricular zone in the acute model. 3. The movement disorder, evaluated by pole test, is evident only during early, pick dopaminergic destruction, taking place at day 1 of the acute model. 4. Severe and permanent dopaminergic destruction of the acute model, is accompanied by severe and reactive astrocytosis in the substantia nigra and striatum, while only mild and late astrocytosis takes place in the chronic model. The role of astrocytes is probably double, protective or catastrophic, pending on the site and time of their action. Substantia nigra astrocytes’ activation seems to come first, promoting neurodegeneration through activation of NF-Kappa B, while striatal astrocyte ‘s activation follows, promoting recovery of dopaminergic innervation, through expression of nestin in reactive astrocytes of this area.