Роль судинного пошкодження в умовах холінодефіціту у щурів при моделюванні скополамін-індукованої деменції альцгеймерівського типу
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2021.3.66-75Ключові слова:
хвороба Альцгеймера, судини, головний мозок, скополамін бутилбромід, щуриАнотація
Актуальність. Взаємозв'язок між холінодефіцитом і судинною дисфункцією залишається актуальним питанням при вивченні хвороби Альцгеймера. Мета. Вивчення морфологічних ознак судинного пошкодження в умовах холінодефіциту у щурів зі скополамін-індукованої деменцією альцгеймерівського типу. Методи. Експеримент проводили за участю 48 щурів-самців популяції WAG масою 180-230 гр. Щури дослідних груп (Scop-14, Scop-14-SC, Scop-28, Scop-28-SC) отримували внутрішньочеревні ін'єкції скополаміну (Scop) бутилброміду в дозі 1 мг/кг протягом 14 та 28 днів, а також внутрішньовенні ін'єкції мезенхімальних стовбурових клітин одноразово в дозі 500 тис. клітин на 1 щура після останнього дня ін’єкцій Scop. Контрольним тваринам (гр.C) вводили 0,9% натрію хлориду. Мікропрепарати головного мозку щурів фарбували конго-рот і галоціанін-хромовими галунами за методом Ейнарсона на сумарні нуклеїнові кислоти. Імуногістохімічно визначали експресію VEGF, Е-кадгерину в цитоплазмі клітин мозку. Результати. В дослідних групах спостерігалось: конгофільне забарвлення стінок артерій, зменшення ендотеліоцитів зі зниженням експресії Е-кадгерину та збільшення кількості перицитів в стінці капілярів. В гр.Scop-28 VEGF експресія в ендотеліоцитах, нейронах гіпокампу більша, ніж в гр.Scop-14, що свідчить про інтенсивну активацію ангіогенезу та синтез ацетилхоліну при відповідно більш вираженому судинному пошкодженні та холінодефіциті. Цитоплазма нейронів кори дифузно мічена антитілами VEGF у відповідь на гіпоксію, але рівень експресії майже не відрізняється від такого в гр.C, що вказує на менший ступінь холінодефіциту. У всіх групах оптична щільність нейропіл я великих півкуль при фарбуванні за Ейнарсоном знижена, тобто рівень РНК у відростках нейронів зменшений. Введення стовбурових клітин сприяло відновленню капілярної стінки за рахунок молодих ендотеліоцитів, зменшенню синтезу VEFG у всіх досліджених клітинах та збільшенню вмісту РНК у відростках нейронів. Висновки. Знайдений зв’язок між рівнем холінодефіциту, втратою відростків нейронів та пошкодженням судин. Самостійна регенерація судин відбувається шляхом субституції, а після введення стовбурових клітин – шляхом реституції.
Посилання
Verclytte S, Lopes R, Lenfant P, Rollin A, Semah F, Leclerc X, Pasquier F, Delmaire C. Cerebral Hypoperfusion and Hypometabolism Detected by Arterial Spin Labeling MRI and FDG-PET in Early-Onset Alzheimer's Disease. J Neuroimaging. 2016;26(2):207-212. DOI: 10.1111/jon.12264. Epub 2015 May 29. PMID: 26031943.
Pluta R, Jabłoński M, Ułamek-Kozioł M, Kocki J, Brzozowska J, Januszewski S, Furmaga-Jabłońska W, Bogucka-Kocka A, Maciejewski R, Czuczwar SJ. Sporadic Alzheimer's disease begins as episodes of brain ischemia and ischemically dysregulated Alzheimer's disease genes. Mol Neurobiol. 2013;48(3):500-515. DOI: 10.1007/s12035-013-8439-1. Epub 2013 Mar 22. PMID: 23519520; PMCID: PMC3825141
Montagne A, Zhao Z, Zlokovic BV. Alzheimer's disease: A matter of blood-brain barrier dysfunction? J Exp Med. 2017;214(11):3151-3169. DOI: 10.1084/jem.20171406. Epub 2017 Oct 23. PMID: 29061693; PMCID: PMC5679168.
Iliff JJ, Wang M, Liao Y, Plogg BA, Peng W, Gundersen GA, Benveniste H, Vates GE, Deane R, Goldman SA, Nagelhus EA, Nedergaard M. A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid β. Sci Transl Med. 2012;4(147):147ra111. DOI: 10.1126/scitranslmed.3003748. PMID: 22896675; PMCID: PMC3551275.
Aldea R, Weller RO, Wilcock DM, Carare RO, Richardson G. Cerebrovascular Smooth Muscle Cells as the Drivers of Intramural Periarterial Drainage of the Brain. Front Aging Neurosci. 2019;11:1. DOI: 10.3389/fnagi.2019.00001. PMID: 30740048; PMCID: PMC6357927.
Lecrux C, Sandoe CH, Neupane S, Kropf P, Toussay X, Tong XK, Lacalle-Aurioles M, Shmuel A, Hamel E. Impact of Altered Cholinergic Tones on the Neurovascular Coupling Response to Whisker Stimulation. J Neurosci. 2017;37(6):1518-1531. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1784-16.2016. Epub 2017 Jan 9. PMID: 28069927; PMCID: PMC6705676.
Lim SA, Kang UJ, McGehee DS. Striatal cholinergic interneuron regulation and circuit effects. Front Synaptic Neurosci. 2014;6:22. DOI: 10.3389/fnsyn.2014.00022. PMID: 25374536; PMCID: PMC4204445.
Austin SA, Katusic ZS. Partial loss of endothelial nitric oxide leads to increased cerebrovascular beta amyloid. J Cereb Blood Flow Metab. 2020;40(2):392-403. DOI: 10.1177/0271678X18822474. Epub 2019 Jan 7. PMID: 30614363; PMCID: PMC7370614.
Nizari S, Wells JA, Carare RO, Romero IA, Hawkes CA. Loss of cholinergic innervation differentially affects eNOS-mediated blood flow, drainage of Aβ and cerebral amyloid angiopathy in the cortex and hippocampus of adult mice. Acta Neuropathol Commun. 2021;9(1):12. DOI: 10.1186/s40478-020-01108-z. PMID: 33413694; PMCID: PMC7791879.
Deiko RD, Shtrygol' SY, Laryanovskaya YB, Gorbach TV, Gubina-Vakulik GI, Devyatkina NM, Shtrygol' DV. [Chronic blockade of central muscarinic receptors in rats induces primary pathogenetic links of alzheimer's disease]. Actual Problems of the Modern Medicine: Bulletin of Ukrainian Medical Stomatological Academy. 2017;17,3(59):13-25. Ukrainian.
Lee H, Son HJ, Rhee PL, Kim JJ, Rhee JC. Unexpected anterograde amnesia associated with Buscopan used as a predmedication for endocscopy. World J Gastroenterol. 2007;13(28):3895-3896. DOI: 10.3748/wjg.v13.i28.3895. PMID: 17657850; PMCID: PMC4611228.
Zorenko YM, Pavlova OO, Gorbach TV, Martynova SM. [Role of hypoxia and mitochondrial dysfunction in the mechanism of the experimental alzheimer’s type dementia induced by different ways in rats and assessment of possibilities to correct this condition by using mesenchymal stem cells]. Bulletin of Problems Biology and Medicine. Clinical and Experimental Medicine. 2021;1(159):66-72.
Pyatikop V, Msallam M, Shchegelskaya E, Kutovoy I, Gubina-Vakulik G. Migration features of labeled bone marrow mesenchymal stem cells in rats with modeled Parkinson-like syndrome. Ukrainian Neurosurgical Journal. 2014;3:42-48. Ukrainian. DOI 10.29254/2077-4214-2021-1-159-66-72.
Romaniuk A, Gyryavenko N, Lyndin M, Piddubnyi A, Sikora V, Korobchanska A. Primary cancer of the fallopian tubes: histological and immunohistochemical features. Folia medica Cracoviensia. 2016;4:71-80.
Kaporskij LN, Prohorov AM, Alekseev DM, Baldin AM. [Optical density. Physical encyclopedia]. Moscow: Great Russian Encyclopedia; 1992. 672 p. Russian.
Hernández-Rodríguez M, Arciniega-Martínez IM, García-Marín ID, Correa-Basurto J, Rosales-Hernández MC. Chronic Administration of Scopolamine Increased GSK3βP9, Beta Secretase, Amyloid Beta, and Oxidative Stress in the Hippocampus of Wistar Rats. Mol Neurobiol. 2020;57(9):3979-3988. DOI: 10.1007/s12035-020-02009-x. Epub 2020 Jul 7. PMID: 32638218.
Gorbach T, Nakonechna O, Tkachenko A, Shcholok T, Onikova A. Levels of thyroid hormones and indices of energy metabolism in the cerebral cortex of rats with experimental Alzheimer’s disease. Neurophysiology. 2018;50(3):159–165. https://doi.org/10.1007/s11062-018-9732-4
Garcia KO, Ornellas FL, Martin PK, Patti CL, Mello LE, Frussa-Filho R, Han SW, Longo BM. Therapeutic effects of the transplantation of VEGF overexpressing bone marrow mesenchymal stem cells in the hippocampus of murine model of Alzheimer's disease. Front Aging Neurosci. 2014;6:30. DOI: 10.3389/fnagi.2014.00030. PMID: 24639647; PMCID: PMC3945612.
Acosta L, Morcuende S, Silva-Hucha S, Pastor AM, de la Cruz RR. Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) Prevents the Downregulation of the Cholinergic Phenotype in Axotomized Motoneurons of the Adult Rat. Front Mol Neurosci. 2018;11:241. DOI: 10.3389/fnmol.2018.00241. PMID: 30050409; PMCID: PMC6052088.
Kimura K, Matsumoto K, Ohtake H, Oka JI, Fujiwara H. Endogenous acetylcholine regulates neuronal and astrocytic vascular endothelial growth factor expression levels via different acetylcholine receptor mechanisms. Neurochemistry International. 2018;118:42-51. DOI: 10.1016/j.neuint.2018.04.012. PMID: 29705288.
Haam J, Yakel JL. Cholinergic modulation of the hippocampal region and memory function. J Neurochem. 2017;142(2):111-121. DOI: 10.1111/jnc.14052. PMID: 28791706; PMCID: PMC5645066.
Pilling D, Gomer RH. The Development of Serum Amyloid P as a Possible Therapeutic. Front. Immunol. 2018;9:2328. DOI: 10.3389/fimmu.2018.02328
Tkachenko AS, Gubina-Vakulyck GI, Polikarpova HV, Onishchenko AI. [Effect of the food additive E407a on E-cadherin expression in the small intestine]. Health and Ecology Issues. 2021;(2):94-101. Russian. https://doi.org/10.51523/2708-6011.2021-18-2-14
Naaldijk Y, Jäger C, Fabian C, Leovsky C, Blüher A, Rudolph L, Hinze A, Stolzing A. Effect of systemic transplantation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells on neuropathology markers in APP/PS1 Alzheimer mice. Neuropathol Appl Neurobiol. 2017;43(4):299-314. DOI: 10.1111/nan.12319. Epub 2016 Apr 19. PMID: 26918424.
Jalali F, Afshari R, Babaei A. Smoking crushed hyoscine/scopolamine tablets as drug abuse. Subst Use Misuse. 2014;49(7):793-797. DOI: 10.3109/10826084.2014.880178. Epub 2014 Feb 4. PMID: 24494624.
Strano-Rossi S, Mestria S, Bolino G, Polacco M, Grassi S, Oliva A. Scopolamine fatal outcome in an inmate after buscopan® smoking. Int J Legal Med. 2021;135(4):1455-1460. DOI: 10.1007/s00414-021-02583-2. Epub 2021 Apr 23. PMID: 33890166; PMCID: PMC8062144.
Mityanand Ramnarine MD. Anticholinergic toxicity [Internet]. Practice Essentials, Pathophysiology, Epidemiology. Medscape; 2020 [cited 2021 Sept 7]. Available from: https://emedicine.medscape.com/article/812644-overview
Zorenko Y, Pavlova O, Shchegelskaya E, Omelchenko E, Gorbach T, Vasylyeva I. Mesenchymal Stem Cells Ameliorate Scopolamine Induced Dementia Of Alzheimer’s Type. Teikyo Medical Journal. 2021;44(3):793-805.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно поширювати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис до редакції журналу «Morphologia», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції матеріалу, в тому числі таких об'єктів, що охороняються авторським правом, як фотографії автора, малюнки, схеми, таблиці і т.п.), в тому числі на відтворення в пресі і в мережі Інтернет; на поширення; на переклад рукопису на будь-які мови; експорту та імпорту примірників журналу зі статтею Авторів з метою поширення, доведення до загального відома. Зазначені вище права Автори передають Редакції без обмеження терміну їх дії і на території всіх країн світу без обмеження.
Автори гарантують, що вони мають виняткові права на використання матеріалів, переданих до редакції. Редактори не несуть відповідальності перед третіми особами за порушення гарантії, надані авторами. Розглянуті права передаються до редакції з моменту підписання поточної публікації для публікації. Відтворення матеріалів, опублікованих в журналі іншими особами та юридичними особами, можливе лише за згодою редакції, з обов'язковим зазначенням повної бібліографічного посилання первинної публікації. Автори залишають за собою право використовувати опублікований матеріал, його фрагменти і частини для навчальних матеріалів, усні презентації, підготовку дисертації дисертації з обов'язковою бібліографічною посиланням на оригінальну роботу. Електронна копія опублікованій статті, що завантажується з офіційного веб-сайту журналу в форматі .pdf, може бути розміщена авторами на офіційному веб-сайті їх установ, будь-яких інших офіційних ресурсах з відкритим доступом.
