Parkinson Hastalığının 6-hidroksidopamin Sıçan Modeli

PD’nin başlıca nöropatolojik özellikleri, substantia nigra pars compacta’daki (SNc) dopaminerjik nöronların kronik ilerleyici nörodejenerasyonu ve α-sinüklein proteini içeren Lewy cisimlerinin ^{varlığıdır1}. SNc dopaminerjik nöronlar aksonlarını nigrostriatal yoldan striatuma yansıtırken, SNc’deki nöronların nörodejenerasyonu striatumda dopaminerjik bir eksiklik ile ^{sonuçlanır2}. Striatumda dopamin yokluğu, PD’nin ana motor semptomlarından sorumlu olan doğrudan ve dolaylı motor kontrol yollarının faaliyetlerinde dengesizliğe neden olur: akinezi (yavaş hareket), bradikinezi (hareketlere başlamada zorluk), kas sertliği ve istirahatte titreme3,4,5.

PH’nin başlangıcında rol oynayan moleküler ve fizyolojik mekanizmalar hala tam olarak anlaşılamadığından, şu anda mevcut olan başlıca tedaviler, farmakoterapiler, derin beyin stimülasyonu6,7, genetik ^tedaviler8 ve hücre ^nakli9 yoluyla motor semptomları hafifletmeyi amaçlamaktadır. Bu nedenle, preklinik araştırmalar, PD’nin başlangıcında yer alan mekanizmaları aydınlatmak ve erken tanı için yeni metodolojiler ve ^PD10’dan etkilenen nöronların dejenerasyonunu önlemek veya durdurmak için yeni tedaviler keşfetmek için temeldir.

Hayvan modelleri, laboratuvarda insan patolojisini simüle etmek için yaygın olarak kullanılmış, tıp ve bilimin ilerlemesine katkıda bulunmuştur11,12,13,14. Bununla birlikte, hayvan modelinin doğru seçiminin çalışmanın başarısı için temel olduğunu vurgulamak önemlidir. Bu nedenle, hayvan modeli üç ana açıdan doğrulanmalıdır: i) hayvan modelinin insan patolojisinin özelliklerine sahip olması gereken yüz geçerliliği; ii) hayvan modelinin sağlam bir teorik temele sahip olması gereken yapıcı geçerlilik; ve iii) hayvan modellerinin tedavilere klinik tedaviye benzer şekilde yanıt vermesi gereken öngörücü geçerlilik.

Şu anda, PD için hayvan modelleri olarak birkaç hayvan kullanılmaktadır. Ana gruplar arasında kemirgenler, primatlar, minidomuzlar, köpekler ve kediler gibi memeliler ve drosophila ve zebra balığı gibi diğer gruplar bulunur. Kemirgenler, PD için en klasik hayvan modelidir ve kullanım ve bakım kolaylıkları nedeniyle en çok kullanılanlardır. Ek olarak, PD’nin anatomisi ve moleküler, hücresel ve farmakolojik mekanizmaları kemirgenlerde ve insanlarda ^benzerdir15.

Kin ve meslektaşları tarafından 2019 yılında yayınlanan bir derleme, 2000’lerde PD için kullanılan başlıca hayvan modeli metodolojilerini analiz etti ve en çok kullanılan hayvan modelinin 6-hidroksidopamin (6-OHDA) ve 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridin (MPTP) gibi nörotoksinleri içerdiğini buldu. Her iki nörotoksin de nigrostriatal yoldaki dopaminerjik nöronlarda mitokondriyal disregülasyona neden olarak hücre ölümüne yol ^açar16. Yaygın olarak kullanılan bir diğer model, PD’nin başlangıcında yer alan spesifik genlerdeki mutasyon yoluyla genetik manipülasyonu içerir ve mitokondriyal disregülasyona neden ^olur17. Nörotoksin modelleri, terapötikleri değerlendirmek ve karşılaştırmak için yaygın olarak kullanılırken, genetik modeller önleyici tedavilerin ve idiyopatik ^PD15’in gelişimini incelemek için kullanılır.

Nörotoksin MPTP’nin, yedi hasta maddeyi kullandıktan ve ciddi PD semptomları sergiledikten sonra 1980’lerin ortalarında parkinsonizme neden olduğu keşfedildi. Semptomlara ek olarak, hastalar L-DOPA ile tedaviye yanıt verdiler, bu da araştırmacıların molekülü doğrudan PD’ye bağlamasını sağladı. Vaka 1986 yılında yayınlandıktan sonra, birkaç araştırmacı klinik öncesi PD araştırmalarında MPTP kullanmaya ^başladı18. Araştırmacılar, lipofilik bir molekül olan MPTP’nin kan-beyin bariyerini (BBB) geçebileceğini ve MPP ^{+ 19’a} dönüştürülebileceğini bulmuşlardır. Bu toksik madde nöronların içinde birikir ve mitokondriyal solunum zincirinin kompleks 1’ine zarar vererek dopaminerjik nöronların ölümüne yol ^açar20.

6-OHDA nörotoksin modeli ilk olarak ^196821’de nigrostriatal yolun monoamin nöronlarının dejenerasyonunu indüklemek için kullanılmıştır. 6-OHDA modeli, bir dopamin analoğu olduğu ve katekolamin içeren hücreler için toksik olduğu için nigrostriatal yolda nörodejenerasyona neden olmak için yaygın olarak kullanılır. 6-OHDA beyne girdikten sonra, dopaminerjik nöronlardaki dopamin taşıyıcısı (DAT) tarafından alınabilir ve nigrostriatal yolun dejenerasyonuna yol ^açabilir22. 6-OHDA BBB’ye nüfuz etmediğinden, doğrudan intraserebral stereotaksik enjeksiyon yoluyla ^{uygulanmalıdır23}. Bir noradrenalin geri alım inhibitörü, noradrenerjik lifleri korumak ve dopaminerjik nöronların daha seçici bir dejenerasyonunu sağlamak için genellikle 6-OHDA mikroenjeksiyonu ile ^{birleştirilir24}.

DAT 6-OHDA’yı aldıktan sonra, nöronların sitosolünde birikecek, reaktif oksijen türleri (ROS) üretecek ve hücre ölümüne yol ^{açacaktır15}. 6-OHDA’nın üç farklı lezyon modeli sıklıkla kullanılır: i) ^{SNc25,26’ya} lezyonlar; ii) striatuma ^{lezyonlar27,28}; iii) ^MFB29,30’a lezyonlar. Striatumda neden olan lezyonlar, SNpc’de dopaminerjik nöronların yavaş ve retrograd dejenerasyonuna neden olur. Buna karşılık, SNpc ve MFB’de neden olan lezyonlar, nöronların hızlı ve toplam dejenerasyonuna neden olarak daha ileri parkinson semptomlarına yol ^açar31.

Tek taraflı veya bilateral 6-OHDA enjeksiyonu, dopaminerjik nöronlarda nörodejenerasyona neden olabilir. 6-OHDA her zaman nöronlarda ciddi hasara neden olmaz; Bazen, enjeksiyon ^PD32’nin erken aşamalarını simüle etmek için de kullanılan kısmi hasara neden olur. Tek taraflı enjeksiyon, modelin hayvanın motor açıklarını değerlendirme ve amfetamin / apomorfin kaynaklı rotasyon ve basamaklama ^testi29 gibi testlerle hücre kaybını tahmin etme kabiliyeti nedeniyle daha yaygın olarak kullanılır. Bilateral enjeksiyonlar en çok uzamsal hafızayı ve tanımayı değerlendirmek için ^{kullanılır33}.

Amfetamin / apomorfin kaynaklı rotasyon testi, nigrostriatal yolaktaki hücre kaybını tahmin etmek için yaygın olarak kullanılan davranışsal bir testtir. Dopamin agonistlerinin tekrar tekrar uygulanmasının 6-OHDA lezyonlu hayvanlarda rotasyonel davranışın yoğunlaşmasına yol açtığı bir süreç olarak ^{tanımlanır34}. Rotasyonel davranış, tek taraflı lezyonlu kemirgenlerde amfetamin kaynaklı ipsilateral rotasyon veya apomorfin kaynaklı kontralateral dönüşlerin ölçülmesinden oluşur. İlaca bağlı rotasyonel davranış eleştirilmiştir, çünkü rotasyon insanlarda PD semptomlarına karşılık gelmez ve tolerans, duyarlılaşma ve “astarlama” gibi değişkenlerden ^{etkilenebilir35}.

Astarlama, bu davranış testlerinde en kritik faktörlerden biridir. Tek doz L-DOPA’nın rotasyonel davranışlarda başarısızlığa yol açtığı bazı vakalar ^{bildirilmiştir36}. Ek olarak, paralel kullanım için amfetamin kaynaklı test ve apomorfin kaynaklı testin kombine uygulanmasıyla ilgili bir diğer kritik faktör, farklı sinyal mekanizmalarının ve yolaklarının inaktivasyonunu yansıtan farklı etki mekanizmaları nedeniyle farklı uç noktaları ölçmeleridir. Ayrıca, amfetamin kaynaklı test% 50-60’ın üzerindeki nigrostriatal lezyonları ölçmek için daha doğruyken, apomorfin ile indüklenen test% 80’in üzerindeki lezyonlar için daha ^doğrudur37.

Step testi, dopaminerjik nöron dejenerasyonu ve terapötik etkileri ile ilgili eksiklikleri gösteren davranışsal bir test olarak ortaya çıkmıştır. Dopaminerjik nöronlarda 6-OHDA lezyonunun neden olduğu akinezinin ilaca bağlı bir prosedür olmadan analiz edilmesini sağlar. Ayrıca, test Olsson ve ^ark.35 tarafından ilk kez tanımlandığı 1995 yılından beri iyi kurulmuş ve yaygın olarak kullanılmaktadır. 1999 yılında, Chang ve ^ark.38 ayrıca basamaklama testindeki sıçanların performansını 6-OHDA’nın neden olduğu dejenerasyon seviyesi ile analiz etmiş ve karşılaştırmış ve basamaklama testinde daha kötü performans gösteren hayvanların da dopaminerjik nöronların daha anlamlı bir dejenerasyonuna sahip olduğunu bulmuşlardır.

Step testi, 6-OHDA lezyonlu sıçanlarda ciddi dopaminerjik nigrostriatal hasarı tahmin etmek için mükemmel bir yöntemdir. Kanıtlar, SNc’deki dopaminerjik kayıp derecesinin% >90 olduğu basamak testi sırasında 6-OHDA infüzyonunun kontralateral ön ayağında motor eksikliklerin ortaya çıktığını ^{göstermektedir39}. Bu yazıda, sıçanların MFB’sine 6-OHDA’nın tek taraflı infüzyonu için stereotaksik cerrahi yapmak için kullanılan protokoller, metodolojiler ve materyaller ve toksinin neden olduğu dopaminerjik lezyonların basamak testi ile nasıl tahmin edileceği açıklanmaktadır.