Моделирование моторных и немоторных проявлений ранней стадии болезни Паркинсона

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. При развитии болезни Паркинсона (БП) появлению моторной симптоматики предшествуют немоторные проявления, включая нарушения функций желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Моделирование ранней стадии БП с целью комплексной оценки закономерностей морфофункциональных изменений в ЖКТ имеет большое значение для разработки методов ранней диагностики заболевания, более эффективного лечения характерных для БП вегетативных расстройств и повышения качества жизни пациентов.

Цель работы — предложить модель ранней стадии БП с длительным пероральным введением крысам нейротоксина ротенона в малых дозах и исследовать на этой модели функциональные и иммуногистохимические изменения ЖКТ экспериментальных животных и изменения нигральных стволовых структур.

Материалы и методы. Опыты проведены на самцах крыс Вистар в возрасте 3,0–3,5 мес. Крысам опытной группы (n = 10) перорально вводили ротенон в виде суспензии в 4% растворе карбоксиметилцеллюлозы в дозе 5 мг/кг через день в течение 7 мес; крысы контрольной группы (n = 10) получали только 4% карбоксиметилцеллюлозу. В начале и в конце эксперимента оценивали двигательную активность животных с помощью тестов «открытое поле» и «сужающаяся дорожка», исследовали моторику ЖКТ путём измерения пути прохождения красителя от привратника желудка в каудальном направлении по тонкой кишке. После декапитации крыс иммуногистохимическими методами оценивали плотность расположения дофаминовых нейронов в чёрном веществе головного мозга, нервных волокон и глии в межмышечном сплетении тонкой кишки, локализацию общего и фосфорилированного α-синуклеина в структурах нервной системы кишечника.

Результаты. У крыс опытной группы выявлено статистически значимое снижение количества дофаминовых нейронов в чёрном веществе. В межмышечном сплетении тонкой кишки было значимо меньше нервных волокон и глии и повышена интенсивность флюоресцентного окрашивания на α-синуклеин. Фосфорилированный α-синуклеин выявлен в холинергических и адренергических волокнах межмышечного сплетения. У экспериментальных животных по сравнению с контролем были статистически значимо снижены скорость эвакуации содержимого желудка и моторика тонкой кишки.

Заключение. Предложенная модель ранней стадии БП позволяет воспроизводить физиологические и иммуногистохимические симптомы поражения ЖКТ, сходные с таковыми у пациентов с БП. В их основе лежат денервационные изменения кишечника и накопление в структурах энтеральной нервной системы патологической формы α-синуклеина.

Об авторах

Михаил Викторович Иванов

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivanov@neurology.ru
ORCID iD: 0000-0001-5947-9093

м.н.с. лаб. нейроморфологии

Россия, 125367, Москва, Волоколамское шоссе, д. 80

Кристина Александровна Кутукова

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Email: Chrisbiomag@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5483-9157

м.н.с. лаб. нейроморфологии

Россия, 125367, Москва, Волоколамское шоссе, д. 80

Список литературы

  1. Klingelhoefer L., Reichmann H. The gut and nonmotor symptoms in Parkinson’s disease. Int. Rev. Neurobiol. 2017; 134: 787–809. doi: 10.1016/bs.irn.2017.05.027
  2. Pfeiffer R.F. Non-motor symptoms in Parkinson’s disease. Parkinsonism Relat. Disord. 2016;22(Suppl 1): S119–S122. doi: 10.1016/j.parkreldis.2015.09.004
  3. Jellinger K.A. Synuclein deposition and non-motor symptoms in Parkinson disease. J. Neurol. Sci. 2011; 310(1–2): 107–111. doi: 10.1016/j.jns.2011.04.012
  4. Braak H., Rub U., Gai W.P., Del Tredici K. Idiopathic Parkinson’s disease: possible routes by which vulnerable neuronal types may be subject to neuroinvasion by an unknown pathogen. J. Neural. Transm. 2003; 110(5): 517–536. doi: 10.1007/s00702-002-0808-2
  5. Del Tredici K., Rub U., De Vos R.A. et al. Where does Parkinson disease pathology begin in the brain? J. Neuropathol. Exp. Neurol. 2002; 61(5): 413–426. doi: 10.1093/jnen/61.5.413
  6. Del Tredici K., Braak H. A not entirely benign procedure: progression of Parkinson’s disease. Acta Neuropathol. 2008; 115(4): 379–384. doi: 10.1007/s00401-008-0355-5
  7. Rietdijk C.D., Perez-Pardo P., Garssen J. et al. Exploring Braak’s hypothesis of Parkinson’s disease. Front. Neurol. 2017; 8: 37. doi: 10.3389/fneur.2017.00037
  8. Innos J., Hickey M.A. Using rotenone to model Parkinson’s Disease in mice: a review of the role of pharmacokinetics. Chem. Res. Toxicol. 2021; 34(5): 1223–1239. DOI: 1021/acs.chemrestox.0c00522
  9. Tanner C.M., Kamel F., Ross G.W. et al. Rotenone, paraquat, and Parkinson’s disease. Environ. Health Perspect. 2011; 119(6): 866–872. doi: 10.1289/ehp.1002839
  10. Betarbet R., Sherer T.B., MacKenzie G. et al. Chronic systemic pesticide exposure reproduces features of Parkinson’s disease. Nat. Neurosci. 2000; 3(12): 1301–136. doi: 10.1038/81834
  11. Miyazaki I., Isooka N., Imafuku F. et al. Chronic systemic exposure to low-dose rotenone induced central and peripheral neuropathology and motor deficits in mice: reproducible animal model of Parkinson’s disease. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21(9): 3254. doi: 10.3390/ijms21093254
  12. Pan-Montojo F., Anichtchik O., Dening Y. et al. Progression of Parkinson’s disease pathology is reproduced by intragastric administration of rotenone in mice. PLoS One. 2010; 5(1): e8762. doi: 10.1371/journal.pone.0008762
  13. Pan-Montojo F., Schwarz M., Winkler C. et al. Environmental toxins trigger PD-like progression via increased alpha-synuclein release from enteric neurons in mice. Sci. Rep. 2012; 2: 898. doi: 10.1038/srep00898
  14. Riederer P., Jellinger K.A., Kolber P. et al. Lateralisation in Parkinson disease. Cell Tissue Res. 2018; 373(1): 297–312. doi: 10.1007/s00441-018-2832-z
  15. Johnson M.E., Bobrovskaya L. An update on the rotenone models of Parkinson’s disease: their ability to reproduce the features of clinical disease and model gene-environment interactions. Neurotoxicology. 2015; 46: 101–116. doi: 10.1016/j.neuro.2014.12.002
  16. Dutkiewicz J., Szlufik S., Nieciecki M. et al. Small intestine dysfunction in Parkinson’s disease. J. Neural. Transm. 2015; 122(12): 1659–1661. doi: 10.1007/s00702-015-1442-0
  17. Marrinan S., Emmanuel A.V., Burn D.J. Delayed gastric emptying in Parkinson’s disease. Mov. Disord. 2014; 29(1): 23–32. doi: 10.1002/mds.25708
  18. Yan F., Chen Y., Li M. et al. Gastrointestinal nervous system α-synuclein as a potential biomarker of Parkinson disease. Medicine (Baltimore). 2018; 97(28): e11337. doi: 10.1097/MD.0000000000011337
  19. Иванов М.В., Кутукова К.А., Худоерков Р.М. Морфохимические изменения в нервной системе тонкого кишечника крыс при длительном пероральном введении ротенона. Асимметрия. 2018; 12(4): 217–222. Ivanov M.V., Kutukov K.A., Khudoerkov R.M. Morphochemical changes in the nervous system of the small intestine in rats with prolonged oral administration of rotenone. Journal of asymmetry. 2018; 12(4): 217–222. (In Russ.) doi: 10.18454/ASY.2018.12.4.009
  20. Phillips R.J., Hudson C.N., Powley T.L. Sympathetic axonopathies and hyperinnervation in the small intestine smooth muscle of aged Fischer 344 rats. Auton. Neurosci. 2013; 179(1–2): 108–121. doi: 10.1016/j.autneu.2013.09.002
  21. Phillips R.J., Walter G.C., Wilder S.L. et al. Alpha-synuclein-immunopo- sitive myenteric neurons and vagal preganglionic terminals: autonomic pathway implicated in Parkinson’s disease? Neuroscience. 2008; 153: 733–750. doi: 10.1016/j.neuroscience.2008.02.074
  22. Schmid W., van der Zypen E., Keller H. Die Wirkung einer subtotalen Vago- tomie auf den Plexus myentericus (Auerbach) verschiedener Darmabschnitte. Acta Anat. 1979; 104: 36–51.
  23. Miyazaki I., Isooka N., Wada K. et al. Effects of enteric environmental modification by coffee components on neurodegeneration in rotenone-treated mice. Cells. 2019; 8(3): 221. doi: 10.3390/cells8030221
  24. Naudet N., Antier E., Gaillard D. et al. Oral exposure to paraquat triggers earlier expression of phosphorylated α-synuclein in the enteric nervous system of A53T mutant human α-synuclein transgenic mice. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 2017; 76(12): 1046–1057. doi: 10.1093/jnen/nlx092

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Моторные и нейродегенеративные изменения у крыс при длительном введении ротенона. А — количество оступаний правыми и левыми конечностями (% от общего количества шагов) животных контрольной и опытной групп в тесте «сужающаяся дорожка»; B — количество нарушений прохождения сужающейся дорожки, баллы; С — дистанция распространения красителя Evans Blue от привратника желудка в каудальном направлении по тонкой кишке через 20 мин после перорального введения красителя, см; D — количество ТН-позитивных нейронов в компактной части чёрного вещества на поле зрения; E — ТН-позитивные нейроны в компактной части чёрного вещества крысы контрольной группы, × 10; F — ТН-позитивные нейроны в компактной части чёрного вещества крысы опытной группы, × 10; G — количество β-III-тубулин-позитивных нервных волокон в межмышечном сплетении тонкой кишки на поле зрения; H — количество ТН-позитивных нервных волокон в межмышечном сплетении тонкой кишки на 100 мкм2. * — р < 0,05.

Скачать (177KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Общий α-синуклеин (α-syn) в нервной системе кишечника крыс при длительном введении ротенона. A–D — локализация общего α-синуклеина в β-III-тубулин-позитивных структурах нервной системы кишечника крысы опытной группы, × 20; А — иммунофлюоресцентное окрашивание на ядра клеток (DAPI, синий); В — иммунофлюоресцентное окрашивание на β-III-тубулин (красный); C — иммунофлюоресцентное окрашивание на общий α-синуклеин (красный); D — результат наложения изображений А–С. Области колокализации маркеров β-III-тубулина и общего α-синуклеина — жёлтый, оранжевый; E — интенсивность иммунофлюоресцентного окрашивания на общий α-синуклеин в ганглиях межмышечного сплетения, усл. ед. *р < 0,05.

Скачать (122KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Локализация фосфорилированного α-синуклеина (α-synP) в структурах межмышечного сплетения тонкой кишки. А–С — колокализация фосфорилированного α-синуклеина в холинергических нейронах межмышечного сплетения (жёлтые стрелки указывают на тела нейронов, в которых наблюдается колокализация), × 20; D, E — иммунофлюоресцентное окрашивание на VIP (зелёный цвет, зелёные стрелки) и фосфорилированный α-синуклеин (красный цвет, красные стрелки) в межмышечном сплетении: отсутствие колокализации, × 40; F — иммунофлюоресцентное окрашивание на TH (зелёный) и фосфорилированный α-синуклеин (красный) в межмышечном сплетении: колокализация в отдельных волокнах (жёлтые стрелки), × 40; G — иммунофлюоресцентное окрашивание на GFAP (красный, красная стрелка) и общий α-синуклеин (зелёный, зелёная стрелка) в ганглии межмышечного сплетения: отсутствие колокализации, × 40; H — интенсивность иммунофлюоресцентного окрашивания на GFAP в ганглиях межмышечного сплетения, усл. ед. * — р < 0,05.

Скачать (187KB)
Метаданные

© Иванов М.В., Кутукова К.А., 2022

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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».