Development and characterization of a novel “multihit” mouse model of Parkinson's disease

Parkinsonin tauti (PD) on neurodegeneratiivinen sairaus, jossa nigrostriatalistisen radan muodostavat dopaminergiset neuronit kuolevat asteittain. Tämä aiheuttaa PD:n tärkeimmät motoriset oireet, jotka ovat vapina, jäykkyys ja bradykinesia. Vaikka PD:tä esiintyy 1–2%: lla väestöstä, kaikki tällä hetkellä käytetyt lääkkeet lievittävät vain oireita, eikä taudin kulkua muuttavaa lääkehoitoa ole tällä hetkellä saatavilla. Vaikka Parkinsonin taudille on olemassa useita erilaisia eläinmalleja, riittävän hyvien eläinmallien puuttuminen mainitaan usein suurena esteenä mahdollisten lääkekandidaattien kliinisen tehon ennustamisessa. Lewyn kappaleet (LB:t) ovat PD-potilaiden aivoissa esiintyviä aggregaatteja, jotka kasvavat ja leviävät PD-potilaiden hermosoluissa, ja niiden päärakenteellinen komponentti on α-synukleiini. Koska α-synukleiinilla uskotaan olevan tärkeä rooli PD: n patologiassa, siihen on keskitetty paljon tutkimusta. Nykyään on olemassa erilaisia PD: n α-synukleiinipohjaisia eläinmalleja, joista viimeisimmät perustuvat ennalta muodostettujen α-synukleiinifibrillien (PFF) injektoimiseen aivoihin. Nämä uudet α-synukleiinipohjaiset eläinmallit ovat auttaneet ymmärtämään paremmin PD:n patologista prosessia, mutta solukuolema näissä malleissa vie kauemmin ja on usein pienempää verrattuna perinteisiin neurotoksiinipohjaisiin PD:n eläinmalleihin. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli osallistua uudenlaisen PD-eläinmallin kehittämiseen ja karakterisointiin. Uusi malli yhdistää PFF-injektiot yleisesti käytetyn neurotoksiini 6-OHDA:n kanssa, minkä pitäisi johta robustimpaan solutuhoon dopamiiniradoissa kuin mitä nykyisissä PFF-pohjaisisa malleissa havaitaan. Tutkimuksen päähypoteesina oli, että PFF:n intrastriataalisten injektioiden ja 6-OHDA:n matalan annoksen yhdistelmä aiheuttaisi α-synukleiinin aggregaatiopatologian asteittaisen leviämisen hiirien nigrostriataalisessa dopamiiniradassa ja progressiivisen dopamiinineuronihäviön, mikä johtaisi hiirten motorisen toimintakyvyn heikkenemiseen. C57BL/6-hiiriin injektoitiin stereotaktisesti toispuoleisesti sekä PFF:tä että 6-OHDA:aa, jonka jälkeen hiirten motorinen suorituskyky arvioitiin joka toinen viikko erilaisilla käyttäytymiskokeilla aina viikkoon 12 saakka. Lopuksi aivot eristettiin ja tyrosiinihydroksylaasin (TH) ja dopamiinin kuljetinproteiinin (DAT) optinen tiheys mitattiin striataaliosista, ja TH- ja DAT-positiiviset solut laskettiin substantia nigran alueelta. Myös aivoista löytyneiden Lewyn kappaleiden määrä laskettiin cortexin ja substantia nigran alueelta. Histologisissa määrityksissä havaittiin PFF+6-OHDA-ryhmässä sekä TH:n että DAT:n tilastollisesti merkitsevät alentuneet tasot striatum-leikkeissä ja vähentyneet TH- ja DAT-positiivisten solujen määrä substantia nigran alueella verrattuna pelkkää vehikkeliä saaneeseen ryhmään. PFF: n ja 6-OHDA: n yhdistelmällä ei kuitenkaan ollut tilastollisesti merkitsevää vaikutusta hiirten käyttäytymiseen missään aikapisteessä, joskin PFF+6-OHDA yhdistelmäryhmässä havaittiin ei-tilastollinen positiivinen trendi amfetamiinin indusoimissa pyörimiskokeessa verrattuna kontrolliryhmiin. Yhteenvetona voidaan todeta, että PD:n mallintaminen hiirissä yhdistelmämallilla, joka hyödyntää sekä PFF- että 6-OHDA-injektioita vaikuttaa lupaavalta ehdokkaalta PD:n eläinmalliksi hiirissä, mutta mallin tutkimusta ja jatkokehitystä tarvitaan vielä paljon, ennen kuin tämä yhdistelmämalli on valmis ja robusti käytettäväksi lääkekehityksessä.