Date of Award

1-2020

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Medical Sciences (MSMS)

Department

Biochemistry

First Advisor

Md. Emdadul Haque

Second Advisor

Haider Raza

Abstract

Parkinson’s disease (PD) is the second most common progressive neurodegenerative disorder, characterized by abnormal accumulation of interneuronal inclusions of α-synuclein (α-syn) known as Lewy bodies (LBs) and Lewy neurites (LNs), and significant loss of dopamine neurons in the substantia nigra pars compacta (SNc) region of the brain. Recent evidence suggests that intrastriatal inoculation of α-syn Preformed Fibril (PFF) into mice induces PD-like LBs and LNs pathology formed by aggregated α-syn in anatomically interconnected brain regions which needs several months of incubation to develop the pathology. In the present study, we have evaluated the effect of different doses of 1-methyl, 4-phenyl, 1,2,3,6 tetrahydropyridine (MPTP) in triggering endogenous alpha-synuclein spreading when inoculated with human wild type (WT) α-syn preformed fibrils. We have found that a single injection of human WT α-syn preformed fibrils into the striatum region of the brain induces the propagation of phosphorylated α-syn (pS129) to the SNpc within a short period of time. Interestingly, injection of the low dose of MPTP (10 mg/kg.b.wt) 6 weeks after postinoculation of α-syn preformed fibrils further enhances the spreading where a high dose of MPTP (25 mg/kg.b.wt.) reduces the spreading. After intrastriatal injection of α-Syn preformed fibrils, a low dose of MPTP enhanced the pathological accumulation of phosphorylated α-syn (pS129) in the ipsilateral side. The majority of the accumulated α-syn were proteinase k resistant which was recognized by a conformational specific antibody of α-syn. Furthermore, we have found that injection of α-syn preformed fibrils alone causes only 12% dopaminergic neuronal loss while in presence of a low dose of MPTP it causes 33% in comparison to saline-injected control mice (100%). A combination of α-synuclein preformed fibril and a low dose of MPTP also causes a deficit in motor coordination. Noteworthy to mention that a low dose of MPTP alone does not cause significant dopaminergic cells death when comparing to the saline-treated group. Interestingly, animals that receive a combination of α-synuclein preformed fibril and a high dose of MPTP show a massive activation of glial cells. However, they show a decrease in α-synuclein spreading, and the majority of the detectable α-syn was found in the nucleus.

Therefore, our results suggest that human WT α-synuclein preformed fibrils in combination with a low dose of MPTP increase the pathological conversion and the propagation of endogenous α-syn as well as neurodegeneration within a very short period of time. Our presented model may be used to study the mechanism of α-syn propagation and for screening of potential drugs for PD.

Comments

يعد مرض باركنسون ( PD ) ثاني أكثر الاضطرابات العصبية شيوعًا، ويتميز بتراكم غير طبيعي لي بروتين ألافا سينوكلين α-synuclein هذه التراكمات معروفة باسم Lewy Body (LBs) و ( Lewy neurites (LNs ، بالإضافة إلى فقدان كبير في الخلايا العصبية الدوبامين في منطقة SNpc من الدماغ. تشير الدلائل الحديثة إلى أن حقن ألياف الألفا سينوكليين ( PFF ) في الفئران يؤدي إلى تكوين LBs و LNs في مناطق الدماغ المترابطة تشريحيا وبالتالي يؤدي إلى ظهور المرض بعد عدة أشهر. في هذه الدراسة، قمنا بتقييم تأثير جرعات مختلفة مادة MPTP في تحفيز انتشار بروتين الألفا سينوكليين عند حقن ألياف الألفا سينوكليين ( .WT α-Syn ( PFF لقد وجدنا أن ألياف الألفا سينوكليين في منطقة striatum في المخ قادره على الانتشار إلى SNpc خلال فترة زمنية قصيرة. ومن المثير للاهتمام، أن حقن جرعة منخفضة م ن MPTP ( 10 مغ/كغ ) بعد6 أسابيع من حقن ألياف الألفا سينوكليين يزيد من الانتشار في حين أن جرعة عالية من MPTP ( 25 مغ/كغ ) تقلل من الانتشار. عززت الجرعة المنخفضة من MPTP من التراكم المرضي لبروتين الألفا سينوكلين المفسفر (pS129) . كانت غالبية الألفا سينوكلين المتراكم ة والتي تم التعرف عليها بواسطة الجسم المضاد لبروتين الألفا سينوكلين، مقاومة لانزيم proteinase k . علاوة على ذلك، وجدنا أن حقن ألياف الألفا سينوكليين وحده يؤدي إلى فقدان 12 % فقط من الخلايا العصبية الدوبامينية بينما تسب ب اضافة الجرعة منخفضة من MPTP إلى فقدان 33 % من الخلايا العصبية الدوبامينية مقارنة بنسبة 100 % في الفئران المح قونة بمحلول محلي. مزيج من ألياف الألفا سينوكليي ن والجرعة المنخفضة من MPTP يسب ب أيضً ا عجزً ا في التنسيق الحركي. تجدر الإشارة إلى أن جرعة منخفضة من MPTP وحدها لا تسبب مو ت نسبه كبير ه من خلايا الدوبامين. ومن المثير للاهتمام، أن الحيوانات التي حق ن ت بي ألياف الألفا سينوكليين والجرعة العالية من MPTP أظه ر ت تنشيطًا كبيرًا للخلايا الغير عصبيه Glial cells مع نق ص في انتشار بروتين الألفا سينوكليين وغالبية الألفا سينوكلين رصدت في النواة.

لذلك، تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن الألفا سينوكليين مع جرعة منخفضة من MPTP تزيد من التحويل المرضي وانتشار بروتين الألفا سينوكلين وكذلك موت الخلايا العصبي ة خلال فترة زمنية قصيرة جدًا. ويمكن استخدام هذا النموذج لدراسة آلية انتشا ر بروتين الألفا سينوكلين ولاختبار العقاقير المحتملة لعلاج مرض باركنسون .

Download
COinS