Взаимосвязь локализации повреждений дофаминовой иннервации стриатума и их поведенческих проявлений на 6-гидроксидофамин-индуцированной модели паркинсонизма у крыс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Моделирование болезни Паркинсона на животных является важным этапом в изучении патогенеза заболевания и поиска эффективных методов лечения.

Цель исследования — выявить взаимосвязь локализации повреждений дофаминовой иннервации стриатума мозга при введении грызунам нейротоксина 6-гидроксидофамина (6-ГДА) и их поведенческих проявлений.

Материалы и методы. Работа проведена на 75 крысах-самцах Вистар с интранигральным введением 3 мкл 6-ГДА в дозе 4 мкг/мкл. Через 33 сут после введения животные были обследованы в тестах «открытое поле» и «сужающаяся дорожка», после чего часть животных декапитирована (n = 25) для проведения иммуногистохимического анализа.

Результаты. Группа неактивных животных статистически значимо отличалась от активных животных более выраженным повреждением ДА-окончаний в дорсомедиальной (p = 0,0235) и вентральной (p = 0,091) областях стриатума, тогда как у активных животных повреждение преимущественно локализовалось в дорсолатеральной области. В группе неактивных животных среднее пройденное расстояние в «открытом поле» было значимо меньше (p < 0,001), а время замирания (p < 0,0168) и средний балл по шкале невротизации (p < 0,001) — больше по сравнению с активными. Результаты корреляционного анализа по Спирмену показали значимую негативную связь (rS = –0,762; p < 0,0001) между интенсивностью окрашивания на тирозингидроксилазу в дорсолатеральном отделе и длительностью замираний в «открытом поле». Связь между длительностью замираний и повреждением других областей стриатума не выявлена.

Заключение. Повреждение дорсомедиальной и дорсолатеральной областей вызывает двигательные и эмоциональные нарушения меньшей степени тяжести, чем повреждения, затрагивающие и вентральную область стриатума. Поведенческий тест «сужающаяся дорожка» может использоваться для достоверной оценки наличия и степени повреждения стриатума. Такая оценка очень важна в исследованиях эффективности последующих терапевтических воздействий для редукции паркинсонического синдрома.

Об авторах

Алла Вадимовна Ставровская

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Автор, ответственный за переписку.
Email: alla_stav@mail.ru
Россия, Москва

Дмитрий Николаевич Воронков

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Email: alla_stav@mail.ru
Россия, Москва

Артем Сергеевич Ольшанский

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Email: alla_stav@mail.ru
Россия, Москва

Анастасия Сергеевна Гущина

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Email: alla_stav@mail.ru
Россия, Москва

Нина Гавриловна Ямщикова

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Email: alla_stav@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Wirdefeldt K., Adami H.O., Cole P. et al. Epidemiology and etiology of Parkinson’s disease: a review of the evidence. Eur J Epidemiol. 2011; 26(S1): 1–58. doi: 10.1007/s10654-011-9581-6. PMID: 21626386.
  2. Иллариошкин С.Н. Современные представления об этиологии болезни Паркинсона. Неврологический журнал. 2015; 20(4): 4–13.
  3. Savitt J.M., Dawson V.L., Dawson T.M. Diagnosis and treatment of Parkinson disease: molecules to medicine. J Clin Invest. 2006; 116(7): 1744–1754. doi: 10.1172/JCI29178. PMID: 16823471.
  4. Chaudhuri K.R., Schapira A.H. Non-motor symphoms of Parkinson’s disease: dopaminergic pathophysiology and treatment. Lancet Neurol. 2009; 8(5): 464–474. doi: 10.1016/S1474-4422(09)70068-7. PMID: 19375664.
  5. Chung S.J., Yoo H.S., Oh J.S. et al. Effect of striatal dopamine depletion on cognition in de novo Parkinson's disease. Parkinsonism Relat Disord. 2018; 51: 43–48. doi: 10.1016/j.parkreldis.2018.02.048. PMID: 29526657.
  6. Kübler D., Schroll H., Buchert R., Kuhn A.A. Cognitive performance correlates with the degree of dopaminergic degeneration in the associative part of the striatum in non-demented Parkinson’s patients. J Neural Transm. 2017; 124(9): 1073–1081. doi: 10.1007/s00702-017-1747-2. PMID: 28643101.
  7. Weintraub D., Newberg A.B., Cary M.S. et al. Striatal dopamine transporter imaging correlates with anxiety and depression symptoms in Parkinson’s disease. J Nucl Med. 2005; 46(2): 227–232. PMID: 15695780.
  8. Chung S.J., Lee J.J., Ham J.H. et al. Striatal dopamine depletion patterns and early non-motor burden in Parkinsons disease. PLoS One. 2016; 11(8): e0161316. doi: 10.1371/journal.pone.0161316. PMID: 27529171.
  9. Park S.B., Kwon K.Y., Lee J.Y. et al. Lack of association between dopamine transporter loss and non-motor symptoms in patients with Parkinson’s disease: a detailed PET analysis of 12 striatal subregions. Neurol Sci. 2019; 40: 311–317. doi: 10.1007/s10072-018-3632-7. PMID: 30415448.
  10. Blandini F., Armentero M.T. Animal models of Parkinson’s disease. FEBS J. 2012; 279: 1156–1166. doi: 10.1111/j.1742-4658.2012.08491.x. PMID: 22251459.
  11. Schober A. Classic toxin-induced animal models of Parkinson’s disease: 6-OHDA and MPTP. Cell Tissue Res. 2004; 318(1): 215–224. doi: 10.1007/s00441-004-0938-y. PMID: 15503155.
  12. Шток В.Н., Левин О.С. Клиническая синдромологическая классификация экстрапирамидных расстройств. М., 2014. 112 с.
  13. Branchi I., D'Andrea I., Armida M. et al. Nonmotor symptoms in Parkinson's disease: Investigating early‐phase onset of behavioral dysfunction in the 6‐hydroxydopamine‐lesioned rat model. J Neurosci Res. 2008; 86(9): 2050–2061. doi: 10.1002/jnr.21642. PMID: 18335518.
  14. Henderson J.M., Watson S., Halliday G.M. et al. Relationships between various behavioural abnormalities and nigrostriatal dopamine depletion in the unilateral 6-OHDA-lesioned rat. Behav Brain Res. 2003; 139: 105–113. doi: 10.1016/S0166-4328(02)00087-6. PMID: 12642181.
  15. Schleimer S.B., Johnston G.A., Henderson J.M. Novel oral drug administration in an animal model of neuroleptic therapy. J Neurosci Methods. 2005; 146: 159–164. doi: 10.1016/j.jneumeth.2005.02.004. PMID: 16054505.
  16. Allbutt H., Henderson J. Use of the narrow beam test in the rat, 6-hydroxydopamine model of Parkinson’s disease. J Neurosci Meth. 2007; 159: 195–202. doi: 10.1016/j.jneumeth.2006.07.006. PMID: 16942799.
  17. Sweis B.M., Bachour S.P., Brekke J.A. et al. A modified beam-walking apparatus for assessment of anxiety in a rodent model of blast traumatic brain injury. Behav Brain Res. 2016; 296: 149–156. doi: 10.1016/j.bbr.2015.09.015. PMID: 26367471.
  18. Paxinos G., Watson C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates: Hard Cover Edition. Elsevier, 2006. P. 456.
  19. Болотова В.Ц., Крауз В.А., Шустов Е.Б. Биологическая модель экспериментального невроза у лабораторных животных. Биомедицина. 2015; 1: 66–80.
  20. Gerfen C.R., Herkenham M., Thibault J. The neostriatal mosaic: II. Patch- and matrix-directed mesostriatal dopaminergic and non-dopaminergic systems. J. Neurosci. 1987; 7(12): 3915–3934. doi: 10.1523/JNEUROSCI.07-12-03915.1987. PMID: 2891799.
  21. Каркищенко Н.Н., Грачев С.В. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских технологиях. М., 2010. 346 c.
  22. Ungerstedt U., Ljungberg T., Steg G. Behavioral, physiological, and neurochemical changes after 6-hydroxy-dopamine-induced degeneration of the nigrostriatal dopamine neurons. Adv Neurol. 1974; 5: 421–426.
  23. Hwang O. Role of oxidative stress in Parkinson’s disease. Exp Neurobiol. 2013; 22: 11–17. doi: 10.5607/en.2013.22.1.11. PMID: 23585717.
  24. Hernandez-Baltazar D., Mendoza-Garrido M., Martinez-Fong D. Activation of GSK-3β and caspase-3 occurs in Nigral dopamine neurons during the development of apoptosis activated by a striatal injection of 6-hydroxydopamine. PLoS One. 2013; 8(8): e70951. doi: 10.1317/journal.pone.0070951. PMID: 23940672.
  25. Hernandez-Baltazar D., Zavala-Flores L.M., Villanueva-Olivo A. The 6-hydroxydopamine model and parkinsonian pathophysiology: novel findings in an older model. Neurologia. 2017; 32(8): 533–539. doi: 10.1016/j.nrleng.2015.06.019. PMID: 26304655.
  26. Bywood P.T., Johnson S.M. Differential vulnerabilities of substantia nigra catecholamine neurons to excitatory amino acid-induced degeneration in rat midbrain slices. Exp Neurol. 2000; 162(1): 180–188. doi: 10.1006/exnr.2000.7310. PMID: 10716898.
  27. Воронков Д.Н., Дикалова Ю.В., Худоерков Р.М., Ямщикова Н.Г. Изменения в нигростриатных образованиях мозга при моделировании паркинсонизма, индуцированного ротеноном (количественное иммуноморфологическое исследование). Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2013; 7(2): 34–38.
  28. Hunnicutt B.J., Jongbloets B.C., Birdsong W.T. et al. A comprehensive excitatory input map of the striatum reveals novel functional organization. Elife. 2016; 28; 5: e19103. doi: 10.7554/eLife.19103. PMID: 27892854.
  29. Yin H.H., Knowlton B.J. Contributions of striatal subregions to place and response learning. Learn Mem. 2004; 11(4): 459–463. doi: 10.1101/lm.81004. PMID: 15286184.
  30. Lex B., Sommer S., Hauber W. The role of dopamine in the dorsomedial striatum in place and response learning. Neuroscience. 2011; 172: 212–218. doi: 10.1016/j.neuroscience.2010.10.081. PMID: 21056091.
  31. Keiflin R., Janak P.H. Dopamine prediction errors in reward learning and addiction: from theory to neural circuitry. Neuron. 2015; 88: 247–263. doi: 10.1016/j.neuron.2015.08.037. PMID: 26494275.
  32. Jiang H., Kim H.F. Anatomical inputs from the sensory and value structures to the tail of the rat striatum. Front Neuroanat. 2018; 12: 30. doi: 10.3389/fnana.2018.00030. PMID: 29773980.
  33. Parker N.F., Cameron C.M., Taliaferro J.P. et al. Reward and choice encoding in terminals of midbrain dopamine neurons depends on striatal target. Nat Neurosci. 2016; 19(6): 845–854. doi: 10.1038/nn.4287. PMID: 27110917.
  34. Brimblecombe K. The striosome and matrix compartments of the striatum: a path through the labyrynth from neurochemistry toward function. ACS Chemical Neurosci. 2017; 8: 235–242. doi: 10.1021/acschemneuro.6b00333. PMID: 27977131.
  35. Crittenden R., Graybiel A.M. Disease-associated changes in the striosome and matrix compartments of the dorsal striatum. In: Steiner H., Tseng K.Y. (eds.) Handbook of Behavioral Neuroscience. Elsevier, 2016; 24: 783–802. DOI: 0.1016/B978-0-12-802206-1.00039-8.
  36. Miyamoto Y., Katayama S., Shigematsu N. et al. Striosome-based map of the mouse striatum that is conformable to both cortical afferent topography and uneven distributions of dopamine D1 and D2 receptor-expressing cells. Brain Struct Funct. 2018; 223: 4275–4291. doi: 10.1007/s00429-018-1749-3. PMID: 30203304.
  37. Ставровская А.В., Воронков Д.Н., Ямщикова Н.Г. и др. Морфохимическая оценка результатов нейротрансплантации при экспериментальном паркинсонизме. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2015; 9(2): 28–32.

© Stavrovskaya A.V., Voronkov D.N., Olshansky A.S., Gushchina A.S., Yamshikova N.G., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах