Μελέτη των παραγόντων που ρυθμίζουν την επιβίωση, τη διαφοροποίηση και την απόπτωση των νευρώνων του ραβδωτού σώματος κατά την ανάπτυξη και μετά από πειραματικές βλάβες
Creators: name: Μέλλιος, Κλεάνθης Κ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Φλοιός εγκεφαλικών ημισφαιρίων
Κυτταρικός θάνατος
GABAεργικοί νευρώνες
Xολινεργικοί Nευρώνες
GABAergic neurons
Cholinergic neurons
Cell death

description: Στην εργασία αυτή μελετήθηκε ο αποπτωτικός κυτταρικός θάνατος στο ραβδωτό σώμα του επίμυος κατά την ανάπτυξη και σε δύο πειραματικά μοντέλα, στα οποία προκλήθηκαν βλάβες σε κύριες προσαγωγές συνδέσεις του πυρήνα. Οι βλάβες αυτές περιελάμβαναν α) την αφαίρεση του φλοιού του ενός εγκεφαλικού ημισφαιρίου και β) την καταστροφή των κατεχολαμινεργικών προσαγωγών συστημάτων του ραβδωτού σώματος με τη νευροτοξίνη 6-OHDA. Για τη μελέτη της απόπτωσης χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος TUNEL, με την οποία επιτυγχάνεται η in situ ανίχνευση του κατακερματισμένου DNA των αποπτωτικών κυττάρων. Ο αποπτωτικός τύπος του κυτταρικού θανάτου επιβεβαιώθηκε με τη χρήση της μεθόδου της ανοσοϊστοχημείας για την ανίχνευση δύο αξιόπιστων αποπτωτικών δεικτών, της ενεργοποιημένης κασπάσης-3 και της φρακτίνης. Επιπλέον, πιστοποιήθηκαν τα αποπτωτικά μορφολογικά χαρακτηριστικά των σεσημασμένων με τη μέθοδο TUNEL κυττάρων στο επίπεδο του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας, η απόπτωση στο ραβδωτό σώμα εξελίσσεται κατά τις πρώτες εβδομάδες της μεταγεννητικής ζωής. Αποπτωτικά κύτταρα παρατηρούνται κατά την πρώτη μεταγεννητική εβδομάδα και η πυκνότητά τους παρουσιάζει μέγιστο τη Μ5. Στη συνέχεια, το φαινόμενο παρουσιάζει φθίνουσα πορεία και ολοκληρώνεται μέχρι το τέλος της τέταρτης μεταγεννητικής εβδομάδας. Στην εργασία αυτή μελετήθηκαν, επίσης, οι επιπτώσεις της αφαίρεσης του φλοιού των εγκεφαλικών ημισφαιρίων και της βλάβης των κατεχολαμινεργικών συστημάτων στην επιβίωση και στον φαινότυπο των κυττάρων του ραβδωτού σώματος. Ο φλοιός των εγκεφαλικών ημισφαιρίων και η συμπαγής μοίρα της μέλαινας ουσίας αποτελούν πηγές νευροτροφικών παραγόντων που μεταφέρονται ορθόδρομα στους νευρώνες του ραβδωτού σώματος. ∆ιαπιστώθηκε ότι η αφαίρεση του μεγαλύτερου μέρους του φλοιού του δεξιού εγκεφαλικού ημισφαιρίου στο νεογέννητο, προκαλεί σημαντική αύξηση της πυκνότητας των αποπτωτικών κυττάρων στο ραβδωτό σώμα, η οποία κορυφώνεται την έβδομη μέρα μετά τη βλάβη (ΜΒ7). Αντίθετα, όταν η βλάβη του φλοιού των εγκεφαλικών ημισφαιρίων πραγματοποιείται σε μεταγενέστερα στάδια της ανάπτυξης (τη Μ7 και τη Μ14) δεν επηρεάζει τη βιωσιμότητα των νευρώνων του πυρήνα. ∆ιαπιστώθηκε, επίσης, ότι η βλάβη των κατεχολαμινεργικών προσαγωγών ινών προκαλεί αύξηση της απόπτωσης στο ραβδωτό σώμα, η οποία είναι της ίδιας τάξης μεγέθους και κορυφώνεται στο ίδιο αναπτυξιακό στάδιο με εκείνη που παρατηρείται η επίδραση των παραπάνω βλαβών στην επιβίωση και τον φαινότυπο των GABAεργικών και των χολινεργικών νευρώνων του ραβδωτού σώματος. Τα αποτελέσματά μας αποδεικνύουν ότι οι βλάβες των προσαγωγών συνδέσεων του πυρήνα προκαλούν μείωση του αριθμού των GABAεργικών και των χολινεργικών νευρώνων που επιβιώνουν και μεταβολές στη μορφολογία και στην έκφραση του χημικού διαβιβαστή που χρησιμοποιούν. Από την παρούσα μελέτη προκύπτουν τα εξής συμπεράσματα: 1) ο κυτταρικός θάνατος στο ραβδωτό σώμα του επίμυος κατά την ανάπτυξη και μετά από βλάβες των προσαγωγών συνδέσεών του είναι αποπτωτικός, 2) η απόπτωση στο ραβδωτό σώμα συμβαίνει σε μια χρονική περίοδο που συμπίπτει με τη μορφολογική, νευροχημική και λειτουργική ωρίμαση των νευρώνων του, υποδηλώνοντας ότι είναι πιθανό να παίζει σημαντικό ρόλο στον σχηματισμό και στην εδραίωση του λειτουργικού νευρωνικού δικτύου της περιοχής αυτής, 3) οι βλάβες των προσαγωγών ινών από τον φλοιό των εγκεφαλικών ημισφαιρίων και των κατεχολαμινεργικών προσαγωγών ινών του ραβδωτού σώματος σε πρώιμα στάδια της ανάπτυξης προκαλούν αύξηση της απόπτωσης των κυττάρων του πυρήνα, η οποία είναι της ίδιας τάξης μεγέθους και κορυφώνεται κατά το ίδιο αναπτυξιακό στάδιο και, 4) οι βλάβες των παραπάνω συνδέσεων επηρεάζουν την επιβίωση και τον φαινότυπο των GABAεργικών και των χολινεργικών νευρώνων του ραβδωτού σώματος
description: The striatum is the major nucleus of the basal ganglia. It plays an essential role in motion and a variety of cognitive functions. It is well established that striatal neurons are affected in neurodegenerative disorders, such as Parkinson's and Huntington's disease. The striatum receives input from the cerebral cortex, the thalamus as well as the substantia nigra pars compacta. In the present study we evaluated the pattern of apoptotic cell death in the striatum of the rat during development and in two models of lesion-induced cell death. These models involved a) unilateral ablations of the cerebral cortex and b)lesions of the catecholaminergic afferent systems by intraperitoneal administration of the neurotoxin 6-OHDA. We used the TUNEL method for the in situ labelling of DNA fragmentation in dying cells. Examination with the electron microscope revealed morphological features of TUNEL+ cells typical of apoptosis. Moreover, we showed that developmental or lesion-induced cell death was mediated through the activation of caspase-3 and the expression of fractin, which are considered as reliable apoptotic markers. The results of the present study showed that apoptosis in the striatum occurs early in postnatal life. Apoptotic cells were mainly detected during the first postnatal week and their frequency peaked at P5. Thereafter, their frequency decreased significantly and reached minimal levels by the end of the fourth postnatal week. The effects of the different lesions on the survival and phenotype of the striatal neurons were evaluated and compared. The cerebral cortex and the substantia nigra pars compacta are major sources of anterogradely transported neurotrophic factors for striatal neurons. The results of thepresent study showed that following cortical lesions at P0 the frequency of apoptotic cells in the striatum increased significantly and peaked at P7. In contrast, cortical lesions performed at P7 or at P14 did not have any effects on the survival of striatal neurons. 6-OHDA lesions caused a significant increase in the frequency of apoptotic cells that was of the same magnitude and peaked during the same developmental stage as the increase induced by cortical lesions at P0. The effects of these lesions on the survival and phenotype of the GABAergic and the cholinergic neurons of the striatum were investigated with the use of immunohistochemistry. It was shown that cortical lesions at P0 and 6-OHDA lesions resulted not only in a decrease in the frequency but also in alterations in the phenotype of these two neuronal populations. The present results lead to the following conclusions: 1) cell death in the rat striatum during development and following lesions of its major afferent connections is of apoptotic nature, 2) apoptosis in the striatum is temporally coordinated with the morphological, neurochemical and functional maturation of its neurons and may play an important role in the establishment of a functional neuronal network of this area, 3) lesions of the corticostriatal pathway or the catecholaminergic afferents during early development affect the survival and have similar effects with respect to the magnitude and peak stage of apoptosis of striatal neurons, 4) lesions of the afferent connections affect both the viability and the phenotype of the GABAergic and the cholinergic striatal neurons