Date of Award

3-2024

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Medical Sciences (Biochemistry and Molecular Biology)

Department

Biochemistry & Molecular Biology

First Advisor

Md Emdadul Haque

Abstract

Parkinson’s Disease (PD) is the second most common neurological disorder pathologically characterized by loss of dopaminergic neurons in the Substantia Nigra pars compacta (SNc) as well as the formation of Lewy bodies composed mainly of α-synuclein (α-syn) aggregates. It has been documented that abnormal aggregation of α-syn is one of the major causes of developing PD. Ellagic Acid (EA) is a widely known dietary supplement found in pomegranates as well as a plethora of berries and nuts. EA has been shown to prevent α-syn aggregates’ toxicity in cellular model of PD. In the current study we aim to evaluate whether EA can prevent α-syn spreading and associated toxicity in an animal model of PD.
C57BL/6 male mice were subjected to intrastriatal injections of α-syn Preformed Fibrils (PFF). 1-Methyl-4-Phenyl-1,2,3,6-Tetrahydropyridine (MPTP) (10 mg/kg/b.wt) injections were administered intraperitonially on the 6th week following the stereotaxic surgery for five consecutive days. EA treated animals were injected intraperitonially with EA (10 mg/kg/b.wt) for twelve consecutive days (starting from the day following the stereotaxic surgery). Adjunct EA administration (IP 10 mg/kg/b.wt) with MPTP (EA administration one hour prior to MPTP) continued through the 6th week (seven days). Animals were sacrificed by the end of the 8th week, and brain samples were processed for immunohistochemical analysis. Additionally, an oral route of administration of EA was investigated in this study at a dose of 20 mg/kg/b.wt under the same premises of EA IP administration.
We observed that intraperitoneal administration of EA significantly decreased the spreading of endogenous α-syn from the site of injection (striatum) to the SNc area when compared with the group receiving PFF + MPTP. We also found that EA prevented dopaminergic neuronal loss in the SNc area and nerve terminal density loss in the striatum. We also performed TUNEL assay to evaluate the apoptotic neurons in the SNc which was significantly lower in EA treated group consistent with α-syn spreading and toxicity. Furthermore, the autophagy markers were assessed in TH expressing cells in the SNc and our data suggests that EA enhanced the autophagic flux in animal model of PD. The efficiency of the oral administration of EA retained significance in decreasing the pS129 α-syn spreading but was radically decreased in terms of protection against dopaminergic neuronal loss. This could be attributed to the lower bioavailability of EA upon oral administration. This warrants further study related to oral administration.
The present study suggests the involvement of a restorative mechanism of autophagic flux conferred by EA treatment which prevents toxic α-syn spreading as well as preserves dopaminergic neurons in male mouse PD model. The ameliorative effect of EA in the current PD mouse model was also challenged upon oral administration which needs improvement of oral delivery of EA.

Arabic Abstract


حمض الإيلاجيك يحمي من انتشار بروتين الألفا-سينوكلين ويقلل من سميته عن طريق تحسين آلية الاوتوفاجي في نموذج حيواني (في الفئران) لمرض الباركنسون

يحتل مرض الباركنسون المركز الثاني في الامراض العصبية الأكثر شيوعا، ويتصف هذا المرض بانحسار اعداد الاعصاب المسؤولة عن انتاج الدوبامين (Dopamine) في الحيز الدماغي المسؤول عن التحكم في الحركة الإرادية (الـSNc) ‏بالإضافة الى تكون أجسام ليوي المكونة بشكل رئيسي من ألياف الألفا-سينوكلين.
حمض الإيلاجيك (EA) هو مكمل غذائي معروف على نطاق واسع ويتواجد في ثمرة الرمان بالإضافة إلى عدد كبير من التوتيات والمكسرات. لقد أثبت حمض الإيلاجيك يمنع تراكم ألفا-سينوكلين في النموذج الخلوي لمرض الباركنسون. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم قدرة حمض الإيلاجيك في منع انتشار ألفا-سينوكلين والسمية المرتبطة به في نموذج حيواني للمرض.
تم تعريض الفئران (ذكور من نوع C57BL/6) للحقن بألياف الألفا-سينوكلين داخل الأنسجة الدماغية في منطقة الستراياتم أو الجسم المخطط الدماغي (striatum) المحتوية على نهايات الاعصاب الدوبامينية من الـSNc مما يشكل بذرة انتشار الياف الألفا-سينوكلين. بعد الجراحة، تم حقن الحيوانات بجرعة واحدة من حمض الإيلاجيك في اليوم داخل الغشاء البريتوني (بجرعة 10 ملغم/كغم وزن الجسم) لمدة 12 يوماً. تم إعطاء جرعة منخفضة من حقن ال ‎١‏-ميثيل-4-فينيل-1،2،3،6-رباعي هيدروبيريدين (MPTP) (10 ملغم/كغم وزن الجسم) داخل الغشاء البريتوني لمدة 5 ايام في الأسبوع السادس بعد الجراحة. تلقت بعض الفئران عقار حمض الإيلاجيك (بجرعة 10 ملغم/كغم وزن الجسم داخل الغشاء البريتوني قبل ساعة من اعطاء حقن الـMPTP لتقيم مدى قدرة العقار على مكافحة سمية الألفا-سينوكلين. تم التضحية بالحيوانات في الأسبوع الثامن من الجراحة، وتمت معالجة عينات المخ للتحليل الكيميائي المناعي. بالإضافة إلى هذا النموذج، تم إجراء نموذج آخر (مطابق للنموذج السابق( لتقييم فعالية حمض الإيلاجيك عن طريق الفم (جرعة 20 ملغم/كغم وزن الجسم).
لاحظنا أن حمض الإيلاجيك قلل بشكل كبير من انتشار الألفا-سينوكلين الداخلي من موقع الحقن (الجسم المخطط) إلى SNc بالمقارنة مع المجموعة التي تلقت الياف الألفا-سينوكلين وعقار الـMPTP. ووجدنا أيضا أن حمض الإيلاجيك منع فقدان الخلايا العصبية الدوبامينية في منطقة SNc وفقدان الكثافة العصبية في الجسم المخطط. أجرينا أيضاً اختبار لتقييم الخلايا العصبية المبرمجة للموت في SNc والتي كانت أقل بشكل ملحوظ في المجموعة المعالجة بحمض الإيلاجيك بما يتوافق مع انحسار انتشار الألفا-سينوكلين وسميته. علاوة على ذلك، تم تقييم علامات آلية الاوتوفاجي (أو الالتهام الذاتي) في الخلايا الدوبامينية في الـ SNcوتشير البيانات الأولية إلى أن حمض الإيلاجيك عزز من آلية الاوتوفاجي في هذا النموذج لمرض الباركنسون. احتفظت كفاءة تناول حمض الإيلاجيك عن طريق الفم بخاصية تقليل انتشار pS129 ألفا-سينوكلين في ما انخفضت بشكل جذري من حيث الحماية ضد فقدان الخلايا العصبية المنتجة للدوبامين.
تقترح هذه الدراسة تعزيز حمض الإيلاجيك لآلية الالتهام الذاتي والتي تمنع انتشار الألفا-سينوكلين السام وكذلك الخلايا العصبية الدوبامينية في نموذج مرض باركنسون في الفئران. التأثير التحسيني لحمض الإيلاجيك في نموذج في الفئران مرض باركنسون لوحظ بجرعة 10 ملغم/كغم وزن الجسم داخل الغشاء البريتوني، وعند تناوله عن طريق الفم انحسر هذا التأثير بشكل جذري.

Download
COinS