Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Lievän traumaattisen aivovaurion vaikutukset prolyylioligopeptidaasin suhteen poistogeenisillä hiirillä

Show full item record

Title: Lievän traumaattisen aivovaurion vaikutukset prolyylioligopeptidaasin suhteen poistogeenisillä hiirillä
Author(s): Aromaa, Virve
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Pharmacy
Degree program: Master 's Programme in Pharmacy
Specialisation: Pharmacology
Language: Finnish
Acceptance year: 2022
Abstract:
Lievä traumaattinen aivovaurio (mild traumatic brain injury, mTBI) on seurausta päähän kohdistuneesta ulkoisesta voimasta. Tyypillisesti mTBI:lle altistuvat kontaktilajiurheilijat ja sotilaat. Isku aiheuttaa aivoissa patologisia muutoksia, joista voi kehittyä pitkäkestoisia ja eteneviä vaurioita. mTBI:n seurauksesta on havaittu lisääntynyttä toksisten proteiiniaggregaattien kertymistä aivoissa, jotka aiheuttavat hermosolutuhoa. Erityisesti toistuvat mTBI:t ovat riskitekijä monien hermorappeumasairauksien kehittymiselle, kuten krooniselle traumaattiselle enkefalopatialle, Alzheimerin taudille, Parkinsonin taudille ja amyotrofiselle lateraaliskleroosille. Hermorappeumasairauksiin ei ole saatavilla tautia parantavaa tai hidastavaa hoitoa, jonka vuoksi aiheen tutkiminen on tärkeää. Prolyylioligopeptidaasi eli PREP säätelee negatiivisesti proteiinifosfataasi 2A:n (PP2A) toimintaa. Hermorappeumasairauksissa ja TBI:n seurauksesta PP2A:n aktiivisuus on laskenut, jonka ajatellaan olevan osasyynä hermorappeumasairauksien patologioiden kehittymiselle. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia toistetun lievän traumaattisen aivovaurion aiheuttamia käytösmuutoksia PREP-poistogeenisissä hiirissä. Tavoitteena oli mallintaa ihmisten kontaktiurheilulajeissa saatuja lieviä toistettuja aivovaurioita ilman kallomurtumia tai aivojen turvotusta. Työn tarkoituksena oli selventää PREP-entsyymin osallisuus toistetun mTBI:n aiheuttamissa käytösmuutoksissa sekä selvittää pitkäaikaisia patologisia muutoksia aivoissa. Toistettu mTBI aiheutettiin closed-head injury -mallilla sähkömagneettisella laitteella. Hiiret saivat viisi iskua 24 tunnin välein. Liikeaktiivisuustesti tehtiin ennen aivovaurion indusointia ja toistettiin kolme kertaa iskusarjan jälkeen. Muistia ja oppimista mitattiin Barnesin labyrintti -testillä. Tähän opinnäytetyöhön sisällytettiin edellisen osakokeen villityypin hiirien näytteitä, joista määritettiin kokonais-tau-proteiinin kertymistä. Villityypin hiiret olivat saaneet KYP-2047 tai HUP-46 PREP-inhibiittoria 10 mg/kg (i.p.). Poistogeenisten hiirien aivoista tutkittiin fosforyloitunutta tau-proteiinia, neuroinflammaatiota, PP2A:n aktiivisuutta ja autofagian toimintaa Western blot -menetelmällä ja immunohistokemiallisilla värjäyksillä. Käyttäytymiskokeissa liikeaktiivisuutta mittaavassa testissä ja Barnesin labyrintin -muistikokeessa PREP- poistogeenisillä hiirillä eroja ei löytynyt sham-ryhmän ja TBI-ryhmän välillä. PREP-inhibiittorihoitoa saaneiden villityypin hiirien tau-proteiini-määrityksissä ei ollut johdonmukaisuutta. Poistogeenisten hiirien tuloksissa mTBI:n seurauksesta on nähtävissä nouseva trendi PP2A:n tasossa. Toistettu mTBI nosti fosforyloituneen tau-proteiinin ja neuroinflammaation markkereita ja tuloksissa oli tilastollisesti merkitsevät erot. Autofagian toiminnassa ei havaittu eroa. Tämän opinnäytetyön tulokset ovat suuntaa antavia. Tässä työssä eläinten määrä oli pieni ja tulokset olisi syytä varmistaa suuremmalla eläinmäärällä. Tulosten perusteella vaikuttaa siltä, että PREP-entsyymin puuttuminen suojaa toistetun mTBI:n seurauksesta kehittyviltä muistihäiriöiltä. Iskun saaneella ryhmällä havaittiin lisääntynyttä tau-proteiinin fosforylaatiota ja neuroinflammaatiota, joten PREP ei yksin ole vastuussa patologisten muutosten kehittymisestä.
Mild traumatic brain injury (mTBI) is an insult to the brain caused by an external force. Typically contact sport players and military soldiers are prone to mTBI. TBI events trigger pathological processes in the brain and may cause long-term and progressive damages. Increased formation and accumulation of misfolded toxic protein aggregates in the brain leading to neuronal death has been observed after mTBI. In particular, repetitive mTBIs are a risk factor for the development of many neurodegenerative diseases, such as chronic traumatic encephalopathy, Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease and amyotrophic lateral sclerosis. As there is no curative treatment to neurodegenerative diseases, research regarding neurodegenerative processes is highly important. Prolyl oligopeptidase (PREP) negatively regulates functions of protein phosphatase 2A (PP2A). It has been shown that PP2A activity is decreased in the brain of those with neurodegenerative diseases and TBI patients, which is thought to be a contributing factor to the development of pathologies of neurodegenerative diseases. The primary objective of this study was to study behavioural changes after repeated mild TBI in PREP knockout mice. The aim was to model mild repeated brain injuries that are common, for instance, in contact sports and that are not accompanied by skull fractures or brain swelling. The intension was to clarify the involvement of the PREP enzyme in behavioural changes induced by repeated mTBI’s and to elucidate long-term pathological changes in the brain. The injury was induced as a closed-head injury with an electromagnetic impactor with one hit every 24 hours and altogether 5 times. A locomotor activity test was performed before the induction of brain injury and was repeated 3 times after mTBI induction. Barnes maze test was used to assess memory and learning functions. In this thesis the brain samples from a previous study were included to also determine the accumulation of total tau protein in wild-type mice. The wild- type mice were administered with either the PREP inhibitor KYP-2047 or HUP-46 10 mg/kg (i.p.) immediately after each hit. After euthanasia, the Western blot assay and immunostaining were performed to study the amount of phosphorylated tau, neuroinflammation, activity of PP2A and autophagy. No differences were found between the sham group and TBI group on the locomotor activity and Barnes maze tests in PREP knockout mice. There was no consistency in total tau protein in wild-type mice treated with PREP inhibitors. In PREP knockout mice there was an upward trend in PP2A levels after mTBI. Repeated mTBI increased markers of phosphorylated tau and neuroinflammation significantly. No significant difference was observed in autophagic function. The results of this thesis are indicative. Due to the low number of animals, the results need to be confirmed in subsequent studies with greater amounts of animals. Based on the results, it seems that absence of the PREP enzyme protects from memory impairments after repeated mTBI. Increased tau protein phosphorylation and neuroinflammation were observed in the TBI group which indicate that PREP alone is not responsible for the development of pathological changes.
Keyword(s): lievä traumaattinen aivovaurio neurodegeneraatio tau-proteiini muistihäiriöt


Files in this item

Files Size Format View
Aromaa_Virve_tutkielma_2022.pdf 31.30Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record