L'esercitu elevate u receptore D2 dopamine in un mudellu di raru di Parkinsons disease In vivo imaging with (18F) fallypride (2010)

Commenti: In un mudellu di topu di Parkinson, l'eserciziu di u tapis roulant hà aumentatu i recettori D2 di dopamina. A dipendenza causa una calata di i recettori D2 chì hè in parte a causa di a desensibilizazione. Un altru mutivu per esercità.


Disordini di Movimentu

25 Volume, Issue 16, pagine 2777-2784, 15 dicembre 2010

A versione editata finale di stu articulu hè disponibile in Mov Disord
Vede altre articuli in PMC chì cite l 'articulu pubblicatu.

astrattu

U scopu di questu studio hè di esaminà i cambiamenti di espressione dopinu di u recettore D2 (DA-D2R) in i gangliali basali di i topi MPTP sottu à un esercitu intensu di treadmill. Utilizendu analisi di l'immunoblottu occidentale di sinaptoneurosomi è di in vivo imaging tomography tomission emission (PET) imminendu u ligand specificu DA-D2R [PET]18F] fallypride, anu truvatu chì l'esercizio di u tapis roulant di alta intensità hà da fà un incremento di espressione DA-D2R striatale chì era più diffusa in MPTP paragunatu à i topi trattati salè. I cambiamenti indotti da l'eserciziu in DA-D2R in gangliali basali impegnati in dopamina, sò in quantu cun u ruolo potenziale di questu receptor in modularità di neuroni spinosi medi (MSNs) e ripresa comportamentale. Hè impurtante chì i risultati di stu studiu sustene a giustificazione per aduprà l'imagerie PET cù [18F] fallypride to examine DA-D2R cambiamenti in individui cun a malattia di Parkinson (PD) in sperimentazione di pedale di rotazione di alta intensità.

Segni: tomografia di emissione di positronu, ganglioni basali, neuroplasticità, esercitazione treadmill

L'esercizio migliora i prestazioni motrici in i pazienti chì soffrenu di malattia di Parkinson (PD).1-3 Modelli animali, cume u mouse 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina (MPTP), furniscono un strumentu criticu per investigà i meccanismi molecolari di u miglioramentu indutturatu in u comportamentu motoru.4-6 I recettori D1 è D2 dopamina (DA-D1R è DA-D2R) sò u destinu primu di dopamina in neuroni strusi di mezu spinosi (MSN) è modulanu e prupietà fisiologiche è a segnalazione cellulare. In particulare, a DA-D2R svolge un primu rolu in a depressione di longu andà (LTD), una forma di plasticità sinaptica chì implica l'integrazione di a neurotransmissione glutamatergica è dopaminergica chì conduce à a codificazione di a funzione motrice in u striatum dorsolateral. Vista u funziunu di u DA-D2R in u cuntrollu motoru, anu cercatu di esaminà si u miglioramentu di u esercitu in u funzioni motorie era in parte impurtatu per un aumento di l'espressione striatale DA-D2R.

A tomografia à emissione di positroni (PET) -imaging cù DA-D2R radiotracers offre a capacità di effettuà studi longitudinali sull'effetto di l'esercizio in umani. Studii precedenti cun esercitazione aerobica anu tentatu di misà a liberazione di dopamina in individui normali7 è micca cambià in i ligami di [11C] raclopride hè statu osservatu, cunduce i autori à suggerisce chì pocu cambiamentu in i livelli di dopamina ha accadutu. Tuttavia, i effetti di esercitazione nantu à l'espressione di DA-D2R è l'attività sinaptica ùn sò micca stati studiati. U ligand imagerie PET18F] fallypride hè un strumentu eccellente per esaminà questu per a so alta affinità è specificità per DA-D2R è DA-D3R, è à diffe ...11C] raclopride, ùn hè micca sfuggita prontu da i livelli basali di dopamina endogena.7-10 Questu fu cunfirmatu da u preterimentu di reserpina di l'animali (per scariche di dopamina endogena) chì ùn hà micca dighjà impattu nantu à [18F] Fallypride binding,9,11 ma aumentatu significativamente [11C] raclopride binding8 tale fu attribuitu à un cambiamentu in a affinità vinculante apparente (Kd) invece di numeri di recettori (Baigle).

Comu u potenziale di legà (BP) di [18F] fallypride hè resistente à i cambiamenti dovuti à a scariche di dopamina, suggerendu pocu effetti Kd or Baigle a basale o u statu impossitu, avemu usato18F] fallypride per testà a nostra ipotesi chì l'espressione DA-D2R aumenta in u mudellu MPTP cù un esercitu intensu.9,10,12,13 Inoltre, per supportà i nostri misure di imaging PET, usamu a tecnica complementare di l'analisi immunoblottu occidentale di preparazioni sinaptoneurosomal per mesurà i cambiamenti in l'espressione di proteina DA-D2R à u livellu di sinapsi in i stessi animali. Riportemu quì l'effetti di l'eserciziu nantu à l'espressione DA-D2R è [18F] fallypride in gruppi di topi trattati cù o salè o MPTP.

MÈCISI

Animali, Gruppi di Trattamentu è Amministrazione MPTP

U mouse 57BL / 6 C8BL / Semi 12 di vele (Charles River Laboratories, Wilmington, MA) eranu in furmazione in una stanza cuntrullata di temperatura sottu à u ciclu scuro di 12 h light / 164 h. Tutte e procedure sò state eseguite in conformità cù a Guida di NIH per a Cura è l'Utilizzo di Animali di Laboratoriu cum'è appruvata da l'UCC IACUC. Un totalu di surci di 1 hè stata usata in quattru gruppi di trattamentu: (42) salina (n = 2), (55) salina più l'esercizio (n = 3), (57) MPTP (n = 4), e (42) MPTP esercitazione (n = 20). Per leesioni, i scumetti anu ricevutu quattru iniezioni intraperitoneale di 0.9 mg / kg MPTP (basa libera; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) sciolti in salina 2%, à intervalli 0.1-h o quattru iniezioni intraperitoneale di 0.9 ml 10% NaCl da cuntrollu. A lésione hè stata validata da analisi HPLC di livelli di dopamina striatale. A administrazione di i ghjorni 82.2 post-MPTP, era stata una sfiminzazione di dopamina di 48.0% in i topi MPTP (8.4 ± 269.5 ng / mg di proteina) paragonatu à i topi salini (24.9 ± 69.8 ng / mg di proteina). À a fine di u studiu, ùn ci era micca una differenza significativa in i livelli di dopamina striatale trà MPTP più i topi di eserciziu (11.7 ± 77.9 ng / mg di proteina) paragonatu à MPTP (12.0 ± 315.2 ng / mg di proteina). Tuttavia, ci era un incremento significativu di dopamina striatale in i salti salini è l'esercizio (9.0 ± 246.9 ng / mg di proteina) paragunatu cù salina (19.8 ± XNUMX ng / mg di proteina) (F(3,16) = 7.78; P <0.05).

Treadmill Exercise

L'esercizio cuminciò 5 ghjorni dopu à a lesione. I topi da i dui gruppi di esercitazione (salina più esercizio è MPTP plus esercitazione) vennu addestrati per funzionà nantu à un tapis roulant motorizzato 100-cm (Exer 6M, Columbus Instruments, OH) a velocità incrementali per settimane 6 (5 giorni / settimana) per raggiungere la durata di 60 min / ghjornu è di velocità di 18 – 20 m / min.5,6

Magnetic Resonance Imaging

Hè stata ottenuta una immagine di risonanza magnetica ponderata tridimensionale T1 (MR) di u cervinu di a mouse cù un sistema micro-MRI 7-T (Bruker Biospin, Billerica, MA). I parametri di l'acquisizione di l'immagine sò stati: TE = 46.1 ms, TR = 6292.5 ms, 0.4-mm spessore spessore, 0.45-mm spessore intersecate, 128 × 128 × 128 dimensione della matrice.

Radiochimica

Sintesi di [18F] fallypride hè statu fattu cum'è ancu descrittu da a reazione di sostituzione nucleofili di u precursore tosilu cù [18F] usando un apparecchiatura di radiochimica fatta nant'à.12 A purificazione hè stata fatta da HPLC in fase inversa nantu à una colonna C8 (2) Phenomenex Luna usando acetonitrile è tampone fosfatu di sodiu cum'è fase mobile (55: 45). L'absorbenza UV hè stata misurata à 254 nm è AUFS 0.05. Picmu radioattivu (tempu di ritenzione 17 min) chì risponde à [18F] fallypride, hè stata raccolta è solvente si quì in un evaporatore rotante. U pruduttu finale hè statu testatu per a pyrogenicità, sterilità, pH è rimozione di solventi organici per cromatografia di gasi. L'attività specifica è a purezza radiochimica sò state valutate cun un sistema Waters HPLC cù una analitica Phnomenex Luna C8 (2). L'attività specifica era in l'ampiezza di 3,000 – 12,000 Ci / mmol.

Misurazioni PET è Analisi di l'Image

Duvine diventi sò stati aduprati per l'imaging PET (n = Fusione salina 6; n = 3 salina più esercizio; n = 5 MPTP; e n = 6 MPTP plus esercitazione). E scansioni sò state acquistate cù un scanner microPET R4 Concorde (CTI Concorde Microsystems, Knoxville, TN) cù un protocollo d'acquistamentu di lista lista 60-minu dopu a scansione di trasmissione 20-min per a correzione di l'attenuazione 68Sorgente Ge. [18F] fallypride (10.92 – 11.28 MBq) hè statu injectatu per via di a coda (unica bolus) à l'iniziu di a scansione di l'emissione. I topi sò stati anestesi cù 2% isofluorane è 98% ossigena. I dati di a lista dinamica di a lista sò stati ordinati per sinogrammi cù cornici 26 (6 × 20 sec, 4 × 40 sec, 6 × min Min, è 1 × 10 min) è ricostruite da duie iterazioni di OSEM (ordinamenti sottoprezzi maximizazione spettativa) seguiti da 5 iterazioni di l'algitimu di ricostruzione MAP (massimu a posteriori).14 E immagini ricostruite sò state tagliate per contene u capu è interpolate linearmente in u Z-direction per fà una immagine 128 × 128 × 63 cù 0.4 isotropica × 0.4 × 0.4 mm3 vosselli. E immagini di potenziale di cunnessione à alta risoluzione (BP) di u striatum sò state calcolate da l'imagine dinamiche ristrutturate cù un mudellu di riferimentu di u tessut multilinearu15 è trama Logan16 cun attività alta in u striatum è attività assai lieve in u cerebellum (regione di riferimentu). E regioni anatomiche di interesse (striatum è cerebellum) sò state definite manualmente in ambedue emisferii in immagini PET in coregistered cù MRI cù Rview (versione 8.21Beta).17 Quantificazione di cunnessione specifica di [18F] fallypride in u striatum di mouse hè statu fattu cù u valore BP chì prupone una misura di u raporsu d'attaccamentu specificu / nonspecificu in u equilibriu.18,19 Per dimustrà a specifità di ligame in u striatum, quattru surcapu sò stati raccolti 60 minu dopu à l'iniezione di u ligand, cervelli ghjustu ghjustu in azoto liquido, tagliatu à u spessu 30-μm, e sezioni apposite à un fosfo-imageru (Typhoon 9200, GE Healthcare Inc., Piscataway , NJ) (Fig. 1). Studii dimustranu chì [18F] fallypride si unisce specificamente à a DA-D2R, è da u pocu DA-D3R hè in u striatum, a cunnessione indica da occupazione DA-D2R.9,10,12,13

FIG. 1 

[18F] Fallypride mostra una spicificità elevata per u striatum di u mouse. U pannellu di sinistra mostra una visione anatomica di a sezione coronale à u livello approssimativu bregma 0.20. U pannellu dirittu mostra un autoradiografu rappresentativu cù u etichettatu intensive chì risponde ...

Raccolta di tessuti per HPLC è analisi di proteine

À a fine di u studiu, i cervelli sò stati rimossi subitu è ​​striatu dorsale scegnatu freschi chì corrispondenu à e regioni anatomiche da bregma 1.2 à 0.6 cù u corpu callosum cume bordu, l'aspettu laterale di u corpu callosi cum'è pianta laterale, è sopra a commissure anteriore cum'è a cunfuscia ventrale.20

Analisi HPLC di Dopamina è i so Metaboliti

I livelli di dopamina in omogeneizati striatali (n = 4 per gruppu) sò stati determinati da HPLC cu rilevazione elettrochimica.6 U sistema era cunsultatu da un autofunzionatore di ESA (ESA, Chelmsford, MA), equipagiatu cù una colonna C-150 di fase inversa 3.2 × 18 (diametro 3μm) è un 5600A CoulArray (ESA, Chelmsford, MA), equipagiatu cù un quattru -cellula analitica di canali cun potenziali cungluti à −75, 50, 220, è 350 mV.

Analisi Immunoblotta Occidentale

L'effettu di esercitazione nantu à l'espressione sinaptica di DA-D1R è DA-D2R è stata analizzata in preparazioni sinaptoneurosomi fatte fresche da uieu striatum dorsolaterale in cumulatu.21 Questa pratica hè stata fatta in trè serie di mouse per un totalu di surghji 24 per un gruppu sperimentale (n = 3 preps per gruppu). Espressione relativa di proteine ​​per DA-D1R (~ 50 kDa), DA-D2R (~ 50 kDa), tirosina idrossilasi (58 kDa), trasportatore di dopamina (68 kDa), e α-tubulina (50 kDa) (cume controllo di carica) sò analizzati da l'immunoblottu occidentale22 usando anticillori primariamente dispunibili di u mercatu (antichi anticorpii policlonali è monoclonali di mouse, Millipore, Temecula, CA). E bande di proteine ​​sò state visualizzate da antinodii secondarii di capra purificata per affinità o anti-cuneggiati secondu cunnugati à IRDye680 o IRDye800 (Rockland, Gilbertsville, PA). U segnale fluorescente hè statu rilevatu scansionu u filtru in a LI-COR Odyssey vicinu à a piattaforma di imaging infraredu e quantificatu cù u software Odyssey 2.1 (LI-COR Biotechnology, Lincoln, NE). I risultati sò presentati cume i quantità d'espressione relativa in comparazione cù u gruppu salinu (setatu à 100%).

Analisi statistica

Differenze tra gruppi in BP di [18U] livelli di proteina F] fidepride, DA-D1R è DA-D2R sò stati analizzati aduendu una analisi duve sensi di varianza (ANOVA) cun trattamentu cum'è fattore di materia (salina vs MPTP), è di esercitazione cum'è in fattore di sughjettu (senza esercitazione vs. esercitazione). Per u test di velocità di u tapiscia massima, u tempu hè statu adupratu trà u fattore assoggettivu (a settimana 1, 2, ecc.) È u trattamentu hè utatu cum'è in fattore di materia (salina vs MPTP). U test post hoc Bonferroni hè statu adupratu per correggere e cumparazioni multiple in u mumentu di u significatu d'interessu. U livello di significanza hè statu piazzatu à P <0.05. Per esplorà a significazione pratica di e differenze di gruppu, una stima di a magnitudine di e differenze trà i gruppi hè stata calculata aduprendu a dimensione di l'effettu (ES) (ES = MediaGruppu 1 - MeanGruppu 2/ SDcumparatu). U ES riflette l'impattu di u trattamentu in una populazione d'interessu è hè segnalatu secondu criteri stabiliti cume chjucu (<0.41), mediu (0.41-0.70), o grande (> 0.70).23 L'analisi hè stata fatta cù Prism5 per Windows (GraphPad, San Diego, CA).

RESULTU

Treadmill ad alta intensità esercizi u comportamentu motoru megliu in MPTP-Lesioned Mice

Prima di MPTP-lesioning è iniziunate di esercitazione, a velocità baseline media di tutti i topi in dui gruppi di esercitazione eranu simuli (salina più esercizio: 11.7 ± 1.1 m / min, è MPTP più esercizio: 11.2 ± 1.1 m / min). L'esercizio quotidiano per e settimane 6 hà miglioratu i vittura di u tapis di rotazione massimu in i gruppi di esercitazione cù i topi salini più esercizi in a settimana avanti 1 (4)Fig. 2). Tuttavia, i mouse di esercizio MPTP più hà avutu velocità di rotazione massimi simili à i topi di salina è di eserciti in settimana 5 (MPTP più esercizio: 17.2 ± 3.6 m / min è salina più esercizio: 22.0 ± 1.5 m / min) e settimana 6 (19.2 ± 1.2 m / min è 22.2 ± 0.9 m / min, rispettivamente). Come raplatu in precedenza, i surcrizioni MPTP lesionati chì ùn sò micca passati à l'allenamentu di u treadmill ùn mostranu micca recuperazione spontanea di cumpurtamentu motoru cù a so velocità massima di 7.0 ± 0.3 m / min à a fine di u periodu di esercitazione 6-week.5

FIG. 2 

L'esercizio migliora u comportamentu motorizante in a mouse MPTP. A velocità massima in esecuzione di i topi salini (n = 12) è MPTP (n = 12) nantu à u tapicu motorizatu hè stata testata à a fine di ogni settimana. A vittura di u tapperu tappa di a basa hè stata misurata prima di i lesioni MPTP. ...

Treadmill ad alta intensità Exercise Aumentata Striatal DA-D2R ma ùn DA-D1R Proteina

U tapis di rotazione di alta intensità esercitano i livelli DA-D2R è DA-D1R in preparazioni sinaptoneurosomali da u striattu dorsale cum'è muvimentu da l'analisi Western blotFig. 3). U mouse MPTP plus Exercise hà avutu un incremento 48.8% di DA-D2R striatale paragonatu à i topi di MPTP (Fig 3B), è l'interazzione significativa trà u travagliu è a lesione di MPTP nantu à u livellu di proteina DA-D2R (F(1,8) = 6.0; P <0.05). À u cuntrariu, ùn ci hè statu alcun effettu di eserciziu nantu à i livelli di proteine ​​DA-D1R tra i gruppi (Fig. 3A; F(1,8) = 0.1, P = 0.78). A lassazione di MPTP solu ùn hà micca cambiatu significativamente né DA-D2R (F(1,8) = 0.0; P = 0.88) o DA-D1R espressione (F(1,8) = 0.0; P = 0.92). Inoltre, duie marcatori proteici diversi di l'integrità dopaminergica midbrain fibre, tyrosine hydroxylase (TH; Fig 3C) e trasportatore di dopamina (DAT; Fig 3D), hà mostratu chì MPTP diminuissi significativamente a proteina TH striatale (F(1,8) = 757.3; P <0.05) è espressione DAT (F(1,8) = 218.0; P <0.05).

FIG. 3 

Esercizio selettivu up-regulates DA-D2R ma micca DA-D1R proteina striatal. Panel (A) Mostra analisi di immunoblottu occidentale di preparazioni sinaptoneurosomi da u striatu dorsale per a proteina DA-D1R. Ùn ci era a differenza statisticamente significativa trà ...

Treadmill ad alta intensità esercità aumentata Striatal [18F] Fallypride Binding Potential (BP)

Mentre l'analisi di l'immunoblotting occidentale di l'espressione di proteine ​​recettore misurava epitopi cumpiuli di anticorpi (sia in u magazinu cellulare di a superficie, sia in i cellulari interi), in vivo Imagerie PET cù a radioliganda specifica DA-D2R di alta affinità [18F] fallypride pò delignà i effetti di u exercitiu nantu à a dispunibilità di DA-D2R per legà u ligand (Fig. 4). L'analisi statistica hà rivelatu chì ci era un effettu significativu di esercitazione (F(1,16) = 12.3; P <0.05) è ancu lesione MPTP (F(1,16) = 160.3; P <0.05) senza interazione significativa trà MPTP è eserciziu (F(1,16) = 3.5; P = 0.07) in [18F] fallypride BP. L'analisi post hoc di Bonferroni hà mostratu una differenza significativa in i valori di BP trà MPTP è MPTP più i topi di eserciziut = 1.1, Df = 1, 16; P <0.01), è nisuna differenza significativa trà salina è salina plus topi di eserciziu (t = 4.1, Df = 1, 16; P > 0.05). Specificamente, i topi MPTP plus eserciziu anu avutu un incrementu di 73.1% in [18F] fallypride BP paragonatu à i mouse mouse MPTP (valori BP medi per MPTP più eserciziu: 7.1 ± 0.7; valori BP medi per i topi MPTP: 4.1 ± 0.3) (Fig 4B). Inoltre, i surcuri salini più esercitazione anu avutu un incremento di 8.2% in [18F] fallypride BP (13.2 ± 1.0) paragunatu à i topi salini (12.2 ± 0.3). Cunsistente à questi risultati, i calculi di "dimensioni di l'effettu" hà rivelatu un effettu di esercitazione più grande tra i gruppi MPTP (ES = 2.61) rispetto à quelli osservati tra i gruppi salaturi (ES = 0.94).

FIG. 4 

L'esercizio aumenta selettivamente [18F] potenzialità di attacu fallypride (BP) in u striatum di mouse di MPTP. Panel (A) mostra [18F] sfruttare e immagini BP rappresentative in l'orientazione coronale (latu sinistro) è in l'oriziu orizzontale (latu dirittu). A barra di scala ...

DISCUSSION

Questu studiu hè dimustratu chì l'esercizio di u treadmill di alta intensità porta à un aumento di [18F] fallypride BP (DA-D2R availability) in u striatum di MPTP trattati. À u cuntrariu, ùn ci hè stata nunda di cambiamenti significativi in ​​i livelli di dopamina striatale totale trà MPTP più l'esercizio paragonatu à MPTP senza topi in esercizio. [18F] fallypride hè un antagonista DA-D2 / D3R altamente selettivu chì hà riflette una in vivo misura di i recettori dispunibili (Baigle) / affinità vinculante (Kd). Cum'è DA-D2Rs sò u sottotipu di recettori dopamina primariu ind'in striatu dorsale, l'incrudimentu di u esercitu18F] fallypride BP rappresenta un incremento di numeri DA-D2R è hè supportatu da un aumento di espressione proteica cù Western immunoblotting è i nostri studii precedenti chì mostranu un aumentu di striatale DA-D2R espressione transcript di mRNA cù istochimica in situ hybridization.5 Questa interpretazione di l'elevazione BP hè ancu più supportata da u fattu chì u spostamentu di [18F] fallypride da dopamina ùn probabilmente accadrà in parè di MPTP cumu i livelli di dopamina restanu bassi.24 Così, cambiamenti in a affinità apparente ligame (Kd) sò trascurabili è ùn sapenu micca di fà BP. L'effettu di u rinfurzatu di esercitazione in parucinamenti MPTP pò riflettere un tentativu di u cervellu lesionatu per ottimizà a neurotransmisione dopaminergica da u numeru di recettori aumentatu mentre i livelli di dopamina restanu spesi. L'aumentata reattività di i topi MPTP per esercità rivela un potenziale maggiore di i feriti versus u cervellu intatto à travaglià neuroplasticità, cosa forse non essenziale quando i circuiti striatali sono intatti. U fattu chì i livelli di dopamina ùn cambianu micca significativamente cù esercitazione in parucinamenti MPTP suggerisce chì e cambiamenti compensatorie in DA-D2R sò critichi per l'eserciziu in u renditu miglioratu relatu à l'esercizio.

Utilizendu imaging PET, simu osservatu una diminuzione in DA-D2R BP dopu à i lesioni MPTP relativi à i topi trattati in serata salina. Questu era in contrastu cù l'immunoblottamentu occidentale in chì ùn era micca cambiata a so proteina DA-D2R. U DA-D2R esiste in un equilibriu dinamicu trà u compartimentu superficiale è intracellulare, è questu dopu ùn hè generalmente dispunibule da legà à i radioligands PET. In u stato impurtatu di dopamina, meccanismi compensatori pò cunduce à cambiamenti in u bagnataghju intracellulare per DA-D2R, chì pò esse indebituu per [18F] Fallypride binding ma eppuru dispunibule per a sutta in Western immunoblotting.

A differenza di i nostri ritrovamenti, un aumento compensatorio in a DA-D2R hè statu riportatu in individui cun PD è dopu a administrazione di MPTP in primati non umani, o 6-OHDA in ratti.25 In a letteratura, a perdita di DA-D2Rs hè per via riferente à a degenerazione di neuroni dopaminergichi, mentre l'incrudu di DA-D2Rs risulta da una maghjina espressione di resti terminali dopaminergici è / o di sintesi aumentata in neuroni striatopallidi o interneuroni colinergichi. Questa discrepanza trà u nostru studiu PET, è quelli di a letteratura, pò esse à causa di differenze in a gravità di a lesione tra studii.11 In particulare, a perdita di un numeru più grande di DA-D2Rs presynaptici da a perdita di cellule indotta da MPTP pò esse basata per compensà ogni cambiamenti compensatori post-sinaptici indotti da a lesione solu. In alternativa, a nostra incapacità di osservà un aumentu di DA-D2R BP è livelli di espressione in MPTP (non-esercitazione) toghjini pò esse dovuta à un modestu recuperu di livelli di dopamina à a fine di u studiu (82% di depurazione di dopamina à 10 giorni contro 68 % di smurzamentu à u ghjocu di u postuion di 42). Tuttavia, questu hè improbabile cumu i surri MPTP più esercitazione, chì mostravanu ancu una piccula recuperazione di dopamina (micca significativamente diversa da u MPTP senza scumpii in furia) avianu aumentatu di DA-D2R BP.

A maggior parte di DA-D1Rs è D2Rs sò espresse in spine dendritiche di MSN cun recettori supplementari espressi in interneuroni colinergichi è terminali di neuroni glutamatergichi è dopaminergici chì si detenenu in corti (o talismani) è in sostanza nigra pars compacta.26 U primu rolu di a dopamina hè di modulà a neurotrasmissione glutamatergica corticostriatale o talamtriatale à u MSN. A neurotrasmissione glutamatergica hè rializata cù DA-D1Rs è diminuita cù DA-D2Rs.27-29 In e condizioni di smarrimentu di dopamina, e spine è sinaptichi sò perdute selettivamente nantu à DA-D2R chì cuntenenu MSN di a via indiretta.30 Questa perda hè accumpagnata cù un statutu di iperexcitabilità in i MSN a causa di l'aumentata neurotransmissione corticostriatale glutamatergica.31-33 In i mudelli animali di PD, questu mutivu glutamatergicu aumentatu sianda cun u comportamentu motorinu parkinsonianu.34 L'attenuazione di stu statu hyperexcitable per mezu di l'applicazione di dopamina o i so agunisti porta à l'inversione di u deficit di i mutori parkinsoniu.35,36 À a luce di questi rapporti è di i nostri ritrovamenti, ipotiziamo chì i benefici di l'esercizio di alta intensità sò di arricchisce a segnalazione dopaminergica da a espressione aumentata DA-D2R in a via indiretta (ma micca u parcorsu direttu di DA-D1R) è di migliurà a funzione motrice spressione di l'eccitabilità glutamatergica.

A prima conclusione di u nostru studiu hè chì l'eserciziu in forma di tapiscia fissa intensiva facilità a neuroplasticità attraversu l'espressione aumentata di DA-D2Rs striatale, un prucessu più evidenti in u cervello lesionatu. Basatu nantu à i nostri ritrovamenti, un approcciu PET-Imagine non invasiva cun [18F] fallypride pò esse adupratu per investigà sì l'eserciziu di tapiscia fossa intensiva porta dinò à cambiamenti in a DA-D2R in individui cun PD. U nostru studiu mette in evidenza u valore di a ricerca preclinnica in i mudelli animali di deplevamentu di dopamina è l'importanza di a ricerca traslazionale per avè a raziunzione è l'insight per capisce l'imaging è studiu l'esercitu in individui cun PD.

Acknowledgments

Questu travagliu hà avale a suprana di un bughjettu di u Programma Full Grant Grant USC CTSI è di fondi generosi da a Parkinson's Disease Foundation, Team Parkinson (Los Angeles), l'Alleanza di Parkinson, u Gruppu Whittier Parkinson's Education Group, NINDS RO1 NS44327-1, NIA AG 21937) è US Army NETRP W81XWH-04-1-0444. MGV hè un destinatariu di UEC Neuroscience Graduate Program Merit Fellowship. Vulemu ringrazia Ryan Park è Dr. Peter Conti da u Small Core Imaging Core di USC per l'assistenza cù micro-PET imaging è u Dr. Rex Moats da Small Animal Imaging Research Core à l'Instituto di Ricerca Saban per l'aiutu cù l'MRI di mouse. Ci piacerebbe ringraziare Yi-Hsuan (Lilian) Lai per l'aiutu in u travagliu di u tapisce di rulaghju, è Avery Abernathy per a so esperienza in l'analisi HPLC. Sì ringraziati per i Gruppi di Ricerca di Amichi di u Gruppu di ricerca per a Malattia di Parkinson di USC, tra i quali George è MaryLou Boone, Walter è Susan Doniger, è Roberto Gonzales per u so generosu supportu.

Footnotes

 

Conflittu d'interessu potenziale: Nulla di denuncia.

Nota aghjuntu à a prova: Questu articulu hè statu publicatu on-line nantu à 19 2010 d'ottobre. Un successu hè statu successivamente identificatu. Questu avvisu hè inclusu in e versioni in linea è stampate per indichi chì entrambe sò state corre.

Divulgazioni finanziarie: Programma USC di Neuroscience Graduate Merit Fellowship (MV), NINDS RO1 NS44327-1 (MV, CW, JW, MJ è GP), UCT CTSI pattugu prugramma pughjettu (QL, AN, MJ, GP).

Roli di autore: Tutti l'autori eranu strumentali à generà stu manuscrittu. Progetto di Raccolta di Concepzione: GP, BF, MJ, RL, JW. Esecuzione di u prugettu: MV, QL, AN, CW, MJ, GP. Raccolta di Dati, Prucitazione, Analisi Statistica: MV, QL, BF, AN, RL, MJ, GP. Preparazione manuscritta: MV, QL, BF, RL, JW, MJ, GP.

Vede ancu

1. Bergen JL, Toole T, Elliott RGr, Wallace B, Robinson K, Maitland CG. L'intervenzione di l'esercizio aerobicu migliora a capacità aerobica è l'iniziu di u muvimentu in i pazienti di a malattia di Parkinson. NeuroRehabilitation. 2002; 17: 16 – 168. [PubMed]
2. Comella CL, Stebbins GT, Brown-Toms N, Goetz CG. Fisioterapia è malattia di Parkinson: una prova clinica controllata. Neurologia. 1994; 44 (3 Part 1): 376 – 378. [PubMed]
3. Schenkman M, Hall D, Kumar R, Kohrt WM. Addestramentu di esercitazione di resistenza per migliurà l'ecunumia di u muvimentu di e persone cù malattia di Parkinson: trè casi. Phys Ther. 2008; 88: 63 – 76. [PubMed]
4. Pothakos K, Kurz MJ, Lau YS. Effetto riparatore di esercitazione di resistenza su deficit di comportamentu in u modellu crònicu di mouse di malattia di Parkinson cun neurodegenerazione severa. BMC Neurosci. 2009; 10: 1 – 14. [Articulu di u PMC] [PubMed]
5. Fisher BE, Petzinger GM, Nixon K, et al. Ripruduzzione di comportamentu indotta da l'eserciziu è neuroplasticità in ganglioni basali di mouse di 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina. J Neurosci Res. 2004; 77: 378 – 390. [PubMed]
6. Petzinger GM, Walsh JP, Akopian G, et al. Effetti di l'esercizio di treadmill nantu à a trasmissione dopaminergica in u mudellu di 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahydropyridine-lesioned mouse di lesione basale di ganglioni basali. J Neurosci. 2007; 27: 5291 – 5300. [PubMed]
7. Wang GJ, Volkow ND, Fowler JS, et al. Studii PET di l'effetti di l'esercizio aerobicu nantu à a liberazione di dopamina striatale umana. J Nucl Med. 2000; 41: 1352 – 1356. [PubMed]
8. Ginovart N, Farde L, Halldin C, Swahn CG. L'effetto di l'attenuazione indotta da reserpina di dopamina sinaptica nantu à a ligatura [11C] raclopride da legà à i recettori D2-dopamina in u cervello di scimmia. Sinapse. 1997; 25: 321 – 325. [PubMed]
9. Mukherjee J, Christian BT, Narayanan TK, Shi B, Mantil J. Valutazione di l'occupazione di u receptoru D-2 di dopamina da clozapina, risperidone è haloperidol in vivo in u cerviu di primati non umani è di u rossu cù 18F-fallypride. Neuropsychopharmacology. 2001; 25: 476 – 488. [PubMed]
10. Honer M, Bruhlmeier M, Missimer J, Schubiger AP, Ametamey SM. Imaging dinamicu di i recettori D2 striatal in i topi cun un quad-HIDAC PET. J Nucl Med. 2004; 45: 464 – 470. [PubMed]
11. Falardeau P, Bedard PJ, Di Paolo T. Relazione tra perdita di cervi do-pamine è densità di recettori di dopamina D2 in scimmie MPTP. Neurosci Lett. 1988; 86: 225 – 229. [PubMed]
12. Mukherjee J, Yang ZY, Brown T, et al. Valutazione preliminare di a doppietta di u receptoru D-2 di dopamina extrastriatale in i cervelli di primati non rumani è umani chì utilizanu i radioligandi di alta affinità, 18F-fallypride. Nucl Med Biol. 1999; 26: 519 – 527. [PubMed]
13. Christian BT, Narayanan TK, Shi B, Mukherjee J. A quantità di i recettori dopamina striatale è extrastriatale D-2 cù imaging PET di [(18) F] fallypride in primati non umani. Sinapse. 2000; 38: 71 – 79. [PubMed]
14. Qi J, Leahy RM, Cherry SR, Chatziioannou A, Farquhar TH. Ricostruzione di l'immagine bayesiana di alta risoluzione 3D cù scanner micro-PET di animali scarsi. Phys Med Biol. 1998; 43: 1001 – 1013. [PubMed]
15. Ichise M, Toyama H, Innis RB, Carson RE. Strategie per migliorà a stima di i parametri di neuroreceptor per analisi lineare di regressione. J Cereb Blood Flow Metab. 2002; 22: 1271 – 1281. [PubMed]
16. Logan J, Fowler JS, Volkow ND, Wang GJ, Ding YS, Alexoff DL. Rati di volumu di distribuzione senza campionamentu di sangue da analisi grafica di dati PET. J Cereb Blood Flow Metab. 1996; 16: 834 – 840. [PubMed]
17. Studholme C, Hill DL, Hawkes DJ. Registrazione tridimensionale automatica di risonanza magnetica è di tomografia à l'emissione di positroni immagini cerebrali di ottimizazione multiresoluzione di misure di similarità di voxel. Med Phys. 1997; 24: 25 – 35. [PubMed]
18. Mintun MA, Raichle ME, Kilbourn MR, Wooten GF, Welch MJ. Un mudellu quantitativu per a valutazione in vivo di i siti di allacciamento à u medicamentu cù a tomografia di emissione di positroni. Ann Neurol. 1984; 15: 217 – 227. [PubMed]
19. Lammertsma AA, Hume SP. U mudellu di riferimentu di tissu simplificatu per studii di recettori PET. Neuroimage. 1996; 4 (3 Part 1): 153 – 158. [PubMed]
20. Paxinos G, Franklin KBJ. U cervellu di u mouse in coordinate stereotassici. 2. New York: Academic Press; 2001.
21. Johnson MW, Chotiner JK, Watson JB. L'isolamentu è a caratterizzazione di sinaptoneurosomi da una fetta di ippocampu à rattu singulu. J Metudi Neurosci. 1997; 77: 151 – 156. [PubMed]
22. Laemmli UK. Scissione di proteine ​​strutturali durante l'assemblea di a testa di u batteriofago T4. Natura. 1970; 227: 680 – 685. [PubMed]
23. Thomas JR, Salazar W, Landers DM. Chì manca in p <05? Dimensione di l'effettu. Res Q Exerc Sport. 1991; 62: 344-348. [PubMed]
24. Cropley VL, Innis RB, Nathan PJ, et al. U scopu di a liberazione di dopamina è di u micca u effetti di a deplevamentu di dopamina in [(18) F] fallypride attaccu in umani sani. Sinapse. 2008; 62: 399 – 408. [PubMed]
25. Hurley MJ, Jenner P. Cosa hà saputu fà da u studiu di i recettori di dopamina in a malattia di Parkinson? Pharmacol Ther. 2006; 111: 715 – 728. [PubMed]
26. Smith Y, Villalba R. Striatal è dopamina extrastriatale in i ganglioni basali: Una visione generale di a so organisazione anatomica in cervelli normali è Parkinsonii. Mov Disord. 2008; 23 (Suppl 3): S534 – S547. [PubMed]
27. Cepeda C, Buchwald NA, Levine MS. L'azione neuromodulatoria di dopamina in neostriatum dipende da i sottotipi di ricettori à amminici acidi excitatori attivati. Proc Natl Acad Sci USA. 1993; 90: 9576 – 9580. [Articulu di u PMC] [PubMed]
28. Levine MS, Altemus KL, Cepeda C, et al. L'azione modulatoria di dopamina in risposte mediate da ricevitori NMDA si riduce in topi mutanti D1A-carenti. J Neurosci. 1996; 16: 5870 – 5882. [PubMed]
29. Umemiya M, Raymond LA. Modulazione dopaminergica di correnti post-sinaptici eccitatori in neuroni di u Neostriatale di razi. J Neurophysiol. 1997; 78: 1248 – 1255. [PubMed]
30. U ghjornu M, Wang Z, Ding J, et al. L'eliminazione selettiva di e sinapsi glutamatergiche nantu à e neurone striatopallidiali in i mudelli di malattia di Parkinson. Nat Neurosci. 2006; 9: 251 – 259. [PubMed]
31. VanLeeuwen JE, Petzinger GM, Walsh JP, Akopian GK, Vuckovic M, Jakowec MW. A espressione alterata di u recettore AMPA cù u cimentu di u treadmill in u mudellu di 1-metyl-4-fenil-1,2,3,6-tetrahydropyridine-lesioned mouse di lesione basale di ganglioni basali. J Neurosci Res. 2010; 88: 650 – 668. [PubMed]
32. Hernandez-Echeagaray E, Starling AJ, Cepeda C, Levine MS. Modulazione di i correnti AMPA da i recettori dopamina D2 in neuroni striiuli di dimensioni spinose: sò dendriti necessarie? Eur J Neurosci. 2004; 19: 2455 – 2463. [PubMed]
33. Surmeier DJ, Ding J, ghjornu M, Wang Z, Shen W. D1 è D2 modulazione di u receptoru dopamina dopu di segnalazione glutamatergiale striatale in neuroni striatali medii. Trends Neurosci. 2007; 30: 228 – 235. [PubMed]
34. Calabresi P, Mercuri NB, Sancesario G, Bernardi G. Electrophysiology of dopamina-denervated neurali striatal. Le implicazioni per a malattia di Parkinson. Cervello. 1993; 116 (Parte 2): 433 – 452. [PubMed]
35. Ballion B, Frenois F, Zold CL, Chetrit J, Murer MG, stimolazione di u receptoru di Gonon F. D2, ma micca D1, ripresenta l'equilibrio striatale in un mudellu di ratu di Parkinsonismu. Neurobiol Dis. 2009; 35: 376 – 384. [PubMed]

36. Calabresi P, Pisani A, Centonze D, Bernardi G. plasticità sinaptica è interazioni fisiologiche trà dopamina è gluta