Date of Award

6-2019

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy (PhD)

Department

Neuroscience

First Advisor

Bassem Shaban Sadek

Second Advisor

Shreesh K. Ojha

Third Advisor

Ernest A. Adeghate

Abstract

Autistic spectrum disorder (ASD) represents a neurodevelopmental disorder characterized by impairment of social communication and restricted/repetitive behavior patterns or interests. Brain histamine and acetylcholine play a crucial role in cognitive functions. Considering this, the effects of systemic sub-chronic treatment with H3R antagonist DL77 (5, 10, or 15 mg/kg) on autistic-like behavioral parameters, oxidative stress, and neuroinflammation in male Tuck-Ordinary (TO) and C57BL/6 (C57) mice, prenatally exposed to valproic acid (VPA, 500 mg/kg), were investigated. Furthermore, the effects of dual-active H3R antagonist and balanced acetylcholinesterase inhibitor E100 (5, 10, or 15 mg/kg) on autistic-associated abnormalities of VPA- exposed male C57 mice, as well as BTBR T+tf/J (BTBR) mice, were assessed. The results showed that VPA-exposed mice exhibited significantly lower sociability and social novelty preference compared to VPA-exposed TO and C57 mice pretreated with DL77 (10 mg/kg) or (15 mg/kg), respectively. Moreover, the same doses of DL77 attenuated repetitive/compulsive behaviors of both strains of mice, without appreciable effects on disturbed anxiety and hyperactivity when compared to the reference drug donepezil (1 mg/kg). The amelioration in autistic-like phenotypes by DL77 was accompanied by the attenuation of oxidative stress by increasing glutathione and decreasing malondialdehyde levels, and attenuation of proinflammatory cytokines interleukin-1β, interleukin-6 and tumor necrosis factor-α in brain tissues from VPA-exposed mice. Comparing the results observed for DL77, the dual-active E100 (10 mg/kg) showed significantly higher improvement of autistic behavioral alterations in VPA-exposed C57 mice, and significantly palliated disturbed anxiety levels. In addition, E100 attenuated several pro-inflammatory cytokines and inflammatory mediators through the suppression of upregulated NF-κB signaling. Immunofluorescence analysis showed a significant reduction in ionized calcium-binding adaptor molecule-1 increased expression in VPA-exposed C57 mice by E100, demonstrating attenuation of activated microglia. Similarly, oxidative stress status was also mitigated by E100 in brain tissues. The promising effects of E100 on autistic features in C57 mice were further complemented with the results following treatment with E100 (5 mg/kg) in BTBR mice as an idiopathic model of ASD. These results evidence that simultaneous modulation of brain histaminergic and cholinergic Neurotransmissions may have therapeutic efficacy for core symptoms of ASD. Further preclinical investigations are still necessary to corroborate and expand these observed data.

Comments

يمثل اضطراب طيف التوحد ( ASD ) اضطرابًا في النمو العصبي ويتميز بضعف التواصل الاجتماعي وأنماط أو اهتمامات سلوكية مقيدة أو متكررة، ويلعب الهستامين و الأسيتيل كولين دوراً حاسما في الوظائف الإدراكية. وبامعان النظر ، فقد تم فحص آثار المعالجة شبه المزمنة لدى مثبطات مستقبل الهستامين H3R DL77) 5 ،10 أو 15 ملغ / كلغ( على المعاملات السلوكية الشبيهة بالتوحد ، والإجهاد التأكسدي ، والتهاب الأعصاب في ذكور فئران (TO) Tuck-Ordinary و(C57) C57BL/ 6 ، التي تعرضت قبل الولادة لحمض فالبرويك VPA)، 500 ملغم / كغم( . كما ايضا تم اختبار وتقييم E100 ) 5 , 10 أو 15 مجم / كجم( ثنائي الفعالية كمثبطات مستقبل الهستامين H3R وكذلك مثبط الاستيل كولينيستراز على الاعراَض المرتبطة بالتوحد على فئران C57 الذكور و كذلك فئران .BTBR T+tf/j (BTBR)

وقد أكدت النتائج أن الفئران المعالجه بـ VPAقد أظهرت انخفاضًا كبيرًا في التواصل الاجتماعي وتفضيل الوحدة الاجتماعية مقارنة بفئران TO و C57 المعرضة لـ VPA و المعالجة بـ DL77 ( 01 مجم / كجم( أو ( 15مجم / كجم( على التوالي. علاوة على ذلك ، فإن نفس جرعات DL77 أدت إلى إنخفاض في السلوكيات المتكررة / القهريّة لكلتا السلالتين ، دون آثار ملحوظة على القلق المضطرب وفرط النشاط عند مقارنتها بالعقار المرجعي دونيبزيل ( 1 مغ / كغ( . وقد رافق التحسن في الأنماط الظاهرية الشبيهة بالتوحد بواسطة D77 باستعادة الإجهاد التأكسدي عن طريق زيادة ال glutathione وانخفاض مستويات , malondialdehydeوتخفيف السيتوكينات الموالية للالتهابات , interleukin-1β interleukin -6 و Tumor necrosis factor- α على أنسجة المخ لدى الفئران التي تعرضت قبل الولادة ل .VPA

بمقارنة النتائج التي لوحظت في DL77 ، أظهر المركب E100 ثنائي الفعالية ( 10 مغ / كغ) تحسنا أعلى بكثير في التغيرات السلوكية التوحدية في فئران C57 المعرضة لـ VPA ، ومستويات القلق المضطربة بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك ، خفف E100 العديد من السيتوكينات المؤيدة للالتهابات و وسطاء الالتهابات من خلال قمع إشارة NF-κB المنتظمة.

أظهر (Immunofluorescence analysis) انخفاضًا كبيرًا في زيادة التعبير مهيء رابط الكالسيوم الأيوني الجزئ- ١ في فئران 57 المعرضة لـ VPA ، مما يدل ‘لى اثار E100على توهين الخلايا المجهرية المنشطة. وبالمثل ، تم تخفيف حالة الإجهاد التأكسدي أيضًا عن طريق E100 في أنسجة المخ. وتم فهم الآثار الواعدة لـ E100 على ميزات التوحد في الفئران C57 مع النتائج التي لوحظت مع E1005) مجم / كجم( في الفئران BTBR كنموذج مجهول السبب من .ASD

توفر هذه النتائج دليلًا على أن التعديل المتزامن للناقلات العصبية الهيستامينية والكولينينية في الدماغ قد يكون له فعالية علاجية للأعراض الأساسية لـ ASD . ولكن ،لا تزال هناك حاجة للمزيد من التجارب والدراسات قبل السريرية لتأكيد وتطوير هذه النتائج التي تم الحصول عليها.

Download

Share

COinS