Valutazione locomotoria del modello di malattia di Parkinson a base di zebrafish adulto indotto da 6-idrossidopamina

Il morbo di Parkinson (PD), una malattia caratterizzata in modo distintivo da rigidità muscolare, tremore a riposo e bradicinesia, è la malattia neurologica in più rapida crescita al ^mondo1,2. Il rischio e la prevalenza di PD aumentano rapidamente con l’età, specialmente negli individui di età pari o superiore a 50 ^anni3. L’eziologia e la patogenesi del PD finora rimangono poco conosciute. Questo ha spesso lasciato l’insorgenza precoce del PD non diagnosticata. Allo stato attuale, la mancanza di dopamina e la perdita di neuroni dopaminergici (DpN) nei pazienti con PD sono fortemente legate alla manifestazione dei sintomi ^motori4. Capitalizzando su questa relazione, diversi trattamenti sono stati progettati per agire direttamente come sostituto della dopamina (cioè levodopa) o per compensare la perdita di DpN (cioè la stimolazione cerebrale profonda). Sebbene questi trattamenti portino benefici sintomatici, non modificano il decorso deteriorante della ^malattia5. In considerazione di questa significativa debolezza, è stata proposta la terapia sostitutiva cellulare. L’efficacia di questo approccio è, tuttavia, incoerente date le sfide della preparazione dell’innesto, del controllo della crescita cellulare e dell’instabilità del fenotipo. La terapia sostitutiva cellulare, che aveva sollevato preoccupazioni etiche, pone anche il rischio di indurre tumori cerebrali e reazioni immunitarie ^{indesiderate6,7}.

I limiti delle attuali strategie terapeutiche hanno portato a una maggiore enfasi sulla rigenerazione del DpN come potenziale approccio nel trattamento della PD. La rigenerazione del DpN o della neurorigenerazione è emersa come una delle promettenti scoperte nella gestione del PD, non solo per il suo potenziale come nuovo metodo terapeutico, ma anche come mezzo per comprendere il meccanismo della ^{malattia8, 9}. Questo approccio si concentra sul ripristino della funzione neuronale attraverso la differenziazione, la migrazione e l’integrazione delle cellule progenitrici esistenti nei circuiti ^lesionati10. Al fine di esplorare ulteriormente la neurorigenerazione, sono stati intrapresi vari studi in vivo. È stato scoperto che vertebrati come mammiferi, anfibi e rettili generano nuove cellule cerebrali a seguito di ^lesioni11,12. Tra i vertebrati, gli animali di mammifero sono più ricercati data la loro somiglianza genetica con gli esseri umani. I mammiferi, tuttavia, mostrano una limitata e scarsa capacità riparativa nel sistema nervoso centrale (SNC) che può durare fino all’età adulta a seguito di una lesione ^cerebrale13. In generale, i mammiferi non sono adatti come modelli animali per comprendere la neurorigenerazione dato che il basso numero di neuroni prodotti non sarà sufficiente a ripristinare i circuiti neurali danneggiati osservati nel PD. Come tale, il modello basato sul teleosteo, in particolare nel pesce zebra, è molto favorito per il suo alto tasso proliferativo, la capacità di auto-rinnovarsi continuamente e l’omologia cerebrale ravvicinata con gli esseri ^umani14,15.

Zebrafish è più comunemente usato per studiare il movimento disordinato in ^PD16. Il modello di PD a base di zebrafish è solitamente indotto da neurotossine, che includono 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina (MPTP) e 6-idrossidopamina (6-OHDA)¹⁷. Sebbene efficaci nell’indurre la perdita specifica di DpN e la diminuzione dei livelli di dopamina, i modelli basati su MPTP non imitano da vicino le condizioni del PD poiché la perdita di DpN non è limitata esclusivamente al ^CNS18. L’incapacità del 6-OHDA di attraversare la barriera emato-encefalica ha limitato i suoi effetti sui cambiamenti cellulari e funzionali all’interno del cervello quando viene somministrato intracranicamente rispetto a quello intramuscolare19. La somministrazione periferica di 6-OHDA ha causato una riduzione globale dei livelli di dopamina in tutto il sistema ^nervoso20. Mentre la somministrazione di 6-OHDA nel liquido cerebrospinale ha causato l’ablazione di DpN in tutto il ^CNS21, che non imita la condizione come visto nel PD per cui la perdita di DpN si verifica specificamente alla substantia nigra del cervello umano. La somministrazione ICV di 6-OHDA, al contrario, ha specificamente indotto un’ablazione significativa di DpN nell’area del Dn ventrale nel cervello del pesce zebra, che assomigliava molto alla substantia ^nigra22. È interessante notare che il recupero di DpN è stato riportato 30 giorni dopo la lesione indotta da 6-OHDA e questi neuroni sono sopravvissuti nel corso della ^vita23,24. Il recupero funzionale di DpN è stato dimostrato attraverso una valutazione locomotoria della distanza percorsa (cm) e della velocità media (cm/s) utilizzando il modello PD adulto a base di zebrafish indotto da 6-OHDA22.