Pierderea celulelor piramidale CA1 induse de beta-amiloid la șobolanii tineri adulți este ameliorată de sistemice

Afiliere The Open University, Departamentul de Viață, Sănătate și Științe Chimice, Milton Keynes, Regatul Unit

Universitatea de afiliere din Copenhaga, Departamentul de Neuroștiințe și Farmacologie, Copenhaga, Danemarca

Afiliere The Open University, Departamentul de Viață, Sănătate și Științe Chimice, Milton Keynes, Regatul Unit

Universitatea de afiliere din Copenhaga, Departamentul de Neuroștiințe și Farmacologie, Copenhaga, Danemarca

Afiliere The Open University, Departamentul de Viață, Sănătate și Științe Chimice, Milton Keynes, Regatul Unit

Nicola J. Corbett,
Paul L. Gabbott,
Boris Klementiev,
Heather A. Davies,
Frances M. Colyer,
Tatiana Novikova,
Michael G. Stewart

Cifre

Abstract

Citare: Corbett NJ, Gabbott PL, Klementiev B, Davies HA, Colyer FM, Novikova T și colab. (2013) Pierderea celulelor piramidale CA1 induse de amiloid-beta la șobolani adulți tineri este ameliorată prin tratament sistemic cu FGL, o peptidă mimetică derivată de molecula de adeziune celulară neuronală. PLoS ONE 8 (8): e71479. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0071479

Editor: Sergio T. Ferreira, Universitatea Federală din Rio de Janeiro, Brazilia

Primit: 8 februarie 2013; Admis: 29 iunie 2013; Publicat: 9 august 2013

Finanțarea: Acest studiu a fost susținut de grantul programului FPVI „Promemoria” al Uniunii Europene (numărul contractului 512012) și de BBSRC. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Patologia bolii Alzheimer (AD) include formarea de plăci amiloide și încurcături neurofibrilare, neuroinflamare [1], deficit de neurotransmițător [2], alterări sinaptice [3] și pierderea celulelor neuronale [4]. S-a observat o scădere a densității și a numărului total de neuroni din cortexul temporal, cortexul frontal [5] - [7], cortexul entorhinal, în special straturile II și IV [8], [9], Nucleus Basalis din Meynert, locus coeruleus [7], [10], cerebel [11] și hipocampus corelat cu atrofia regională în AD [12]. Mann și colab. (1985a) au constatat că în cortexul temporal există o corelație directă între pierderea celulelor neuronale și placa amiloidă și acumularea de încurcături neurofibrilare [13]. Atât în cortexul temporal, cât și în cortexul frontal, Hansen și colab. (1988) au constatat o scădere de 15-18% a densității neuronale în cazurile de stadiu târziu de AD, dar a existat de fapt o pierdere neuronală mai mare (scădere de 23 până la 26%) în etapele timpurii ale AD [14]. Cea mai cunoscută caracteristică a AD, afectarea memoriei (în special memoria episodică și spațială), este corelată cu scăderea volumului hipocampic [15] din cauza disfuncției neuronilor și a sinapselor din CA1 și cortexul entorhinal [16] - [19].

Materiale și metode

Declarație etică

Acest studiu a fost realizat în strictă conformitate cu legislația daneză. O licență pentru animale a fost obținută de la inspectoratul danez de experimente pe animale (2001/561-483). Administrarea Aβ25-35 sau a vehiculului a fost efectuată sub anestezie folosind o injecție intraperitoneală (ip) de Hypnorm/Midazolam (23,6 µg fentanil, 0,75 mg fluanizonă, 375 (g midazolam/100 g animal; 0,3 ml/100 g, Pharmacy of the Royal Universitatea Veterinară și Agricolă, Frederiksberg, Danemarca) și s-au depus toate eforturile pentru a minimiza suferința.

Animale experimentale

Șobolani Wistar masculi adulți (300 g la începutul experimentului; Charles River, Sulzfeld, Germania) au fost adăpostiți în cuști (2 pe cușcă) cu acces gratuit la alimente și apă, într-un mediu reglementat (23 ° C, 50% umiditate, ciclu diurn de 12 ore lumină/întuneric). Șobolanii au fost împărțiți în mod egal în 4 grupuri (n = 4; Aβ25-35 + vehicul, Aβ25-35 + FGL, vehicul + FGL, control).

Administrarea intracerebroventriculară de amiloid-beta25-35

Agregatele de Aβ25-35 (Bachem AG, Weil am Rhein, Germania) au fost preparate prin incubarea peptidei la o concentrație de 3 µg/µl în apă distilată timp de 4 zile la 37 ° C înainte de administrare, așa cum a fost descris anterior de Delobette și colab. . (1997) pentru a forma structuri asemănătoare fibrilelor și agregate globulare amporfe [39]. La două luni de la data livrării animalelor, 5 µg/15 µl de Aβ25–35 agregat sau apă distilată ca vehicul au fost i.c.v. injectat (tipul acului seringii fiind de 0,8 mm posterior de bregma, 1,5 mm lateral de sutura sagitală și 3,8 mm sub suprafața creierului) în ventriculul lateral drept folosind o seringă de 10 silici în ziua 0 a experimentului. Aceste injecții au fost administrate între orele 10 și 13, în timpul perioadei ușoare a ciclului.

Administrarea subcutanată a FGLL

FGLL, constând din doi monomeri FGL legați prin acid aminodiacetic prin terminalul lor N, a fost sintetizat de Polypeptide Laboratories (Hillerød, Danemarca) așa cum se menționează în Secher și colab. (2006) [32] și Klementiev și colab. (2007) [21]. 2 ml/kg (10,8 mg/kg) de FGLL s-au dizolvat în 0,5% greutate/volum de ser albumină bovină (BSA; Sigma-Aldrich Company LTD, Gillingham, Marea Britanie) și 0,01 M fosfat salin tampon (PBS, pH 7,4). La șapte zile după i.c.v. injectare și în fiecare a treia zi până la, inclusiv, în ziua 25 a experimentului, fie FGLL, fie 0,5% greutate/volum BSA în 0,01 M PBS, ca vehicul, a fost administrat subcutanat (s.c.) folosind o seringă sterilă de 1 ml. Aceste tratamente au fost administrate și în timpul perioadei ușoare a ciclului, între orele 14.00 și 15.00 fără anestezie.

Secher și colab. (2006) au folosit un test imunosorbent legat de enzime (ELISA) pentru a determina concentrația de FGLL în plasmă și lichidul cefalorahidian (LCR) la șobolani adulți după s.c. administrare [32]. Au descoperit că FGLL a fost detectabil în plasmă și LCR la 10 minute după administrare și a fost încă detectabil până la cinci ore mai târziu, ceea ce sugerează că FGLL este capabil să traverseze bariera hematoencefalică [32]. Hipocampul este o țintă majoră pentru FGL [26], cu fosforilarea FGFR1 în hipocampus care are loc în decurs de o oră de la s.c. administrarea peptidei [42].

Test de memorie de recunoaștere socială

În ziua 24 (cu o zi înainte de tratamentul FGL final), memoria pe termen scurt a fost măsurată folosind testul memoriei de recunoaștere socială [43]. Șobolanii testați au fost plasați în cuști individuale cu 15 minute înainte de introducerea unui nou șobolan mascul Wistar juvenil. Șobolanul minor a fost lăsat în cușcă timp de patru minute și apoi îndepărtat. După un interval de 30 de minute, același șobolan juvenil a fost plasat în cușcă. Timpul necesar pentru investigarea minorului a fost înregistrat în ambele ocazii. Comportamentele de investigație au inclus contactul direct cu inspecția și adulmecarea corpului minorului și, de asemenea, urmărirea atentă a șobolanului minor [43]. Raportul de recunoaștere socială a fost calculat din timpul petrecut în investigarea minorului în timpul fiecărei întâlniri. Dacă șobolanul nu ar avea amintiri despre prima întâlnire, nu ar exista nicio diferență între cele două ori și raportul ar fi 0,50. În timp ce raportul este mai mic, comparativ cu 0,5, cu atât șobolanul a fost mai rapid la recunoașterea minorului în timpul celei de-a doua expuneri.