Investigation of noradrenergic system progressive neurodegeneration influence on dopaminergic system functioning in TIF-IADBHCre mouse line.

Choroba Parkinsona (PD) jest wolno postępującym schorzeniem ośrodkowego układu nerwowego prowadzącym do zaniku neuronów dopaminowych w rejonie istoty czarnej (SN) i pola brzusznego nakrywki (VTA). Wyniki badań prowadzonych na zwierzęcych modelach chorobowych oraz tkance ludzkiej post-mortem sugerują jakoby degeneracja noradrenergiczna w rejonie miejsca sinawego (LC) poprzedzała dopaminergiczną oraz była silniejsza niż w rejonie SN/VTA. Udowodniono również, iż brak noradrenaliny potęguje uszkodzenie neuronów dopaminowych a jej podniesiony poziom ma działanie protekcyjne względem tych komórek.Celem opisanych w tej pracy badań było sprawdzenie, czy indukowana genetycznie, selektywna i postępująca degeneracja układu noradrenergicznego spowoduje wtórne zmiany w funkcjonowaniu układu dopaminowego.Wykorzystując technikę rekombinacji Cre/loxP z ekspresją rekombinazy Cre pod kontrolą promotora β-hydroksylazy dopaminy (DBH) otrzymano linię myszy transgenicznych TIF-IADBHCre. Selektywne usunięcie genu TIF-IA wywołało dramatyczny spadek ilości komórek noradrenergicznych odpowiadający za obserwowane zmiany fenotypowe i behawioralne (ptoza, obniżona aktywność lokomotoryczna, zaburzone przybieranie na wadze, skrócony czas życia), charakterystyczne dla braku transmisji noradrenergicznej. Analizowany materiał pochodził od myszy w wieku 8 i 12 tygodni. Nie stwierdzono aby wspomniana mutacja wywołana selektywnie w obrębie układu noradrenergicznego wpływała na zmiany w ilości komórek TH-pozytywnych układu dopaminowego w rejonie SN/VTA. Zaobserwowano jednakże szereg zmian w tym rejonie, wskazujących na możliwe zaburzenie jego funkcjonowania (prawdopodobnie mogących wyprzedzać późniejsze zmiany neurodegeneracyjne): 1) zwiększoną liczbę komórek z dysfunkcją jąderka (barwienia immunohistochemiczne z przeciwciałem do nukleofosminy, NPM); 2) wzrastający poziom markerów stresu oksydacyjnego (barwienia immunohistochemiczne z przeciwciałem do 8-OHdG oraz immunodetekcja białek karbonylowanych z użyciem metody OxyBlot™); 3) tendencję zwiększonej aktywacji markerów astrogleju i mikrogleju – GFAP i IBA na poziomie białka (metoda WesternBlot) oraz większą liczbę komórek GFAP-pozytywnych (metody immunohistochemiczne); Uzyskane wyniki, pomimo braku osiągnięcia istotności statystycznej przy niektórych pomiarach, dostarczyły wstępnych dowodów na istnienie możliwych wtórnych zmian w funkcjonowaniu układu dopaminowego (nie będącego celem mutacji) u myszy TIF-IADBHCre. Jeśli znajdą one potwierdzenie w dalszych badaniach, model ten może stać się szczególnie wartościowy dla badania rozwoju presymptomatycznej fazy choroby Parkinsona.

Parkinson’s disease (PD) is a progressive disorder leading to dopaminergic central nervous system degeneration, mainly in region of substantia nigra (SN) and ventral tegmental area (VTA). Studies on PD animal models and post‐mortem human material revealed that degeneration of the locus coeruleus (LC) region may proceed and be even greater than in SN/VTA. It was shown that the loss of norepinephrine may worsen the dopamine nigrostriatal damage and its enhanced level may have a neuroprotective role. The aim of this study was to determine whether genetically evoked, selective loss of noradrenergic neurons may have any long‐term, negative impact on the dopaminergic system functioning.The experiments were carried out on TIF‐IADBHCre transgenic mice created using the Cre‐loxP system with Cre recombinase expression under dopamine beta‐hydroxylase (DBH) promoter. Selective knock-out of TIF-IA gene caused dramatic loss of noradrenergic neurons leading to clear signs of noradrenergic innervation failure e.g. ptosis, reduced locomotor activity, growth retardance and shorten life span. Mice were analyzed at the age of 8 and 12 weeks. Our preliminary data show that despite of lack of dopaminergic cells loss, reduced noradrenergic transmission may lead to enhanced expression of selected markers of neurodegeneration within the SN/VTA, namely:1) Immunohistochemical staining with anti-NPM antibody showed increased number of cells with nucleolar disruption;2) Immunohistochemical staining with anti-8-OHdG antibody and OxyBlot immunodetection of carbonylated proteins revealed increased level of those oxidative stress makers;3) Astro- and microglia markers (GFAP and IBA) showed tendency to be upregulated as revealed by Western Blot (GFAP and IBA) and immunofluorescence staining (GFAP) Overall, obtained results despite lacking the statistical significance due to not sufficient number of animals provide evidences that there might be some secondary changes in dopaminergic system (not being targeted directly by the mutation) functioning in TIF-IADBHCre mice. If additional evidences that prolonged, selective noradrenergic degeneration impairs dopaminergic system functioning will be provided, TIF-IADBHCre mutant mice may became a valuable tool for study presymtomatic phase of PD