El ejercicio eleva el receptor D2 de la dopamina en un modelo de ratón de la enfermedad de Parkinson. Imágenes en vivo con fallypride (18F) (2010)

Comentarios: En un modelo de ratón de Parkinson, el ejercicio en cinta rodante aumentó los receptores de dopamina D2. Las adicciones provocan una disminución de los receptores D2 que es en parte la causa de la desensibilización. Otra razón para hacer ejercicio.


Trastornos del movimiento

Volumen 25, Número 16, páginas 2777-2784, 15 Diciembre 2010

Marta G. VučkovićMSc1,2 Quanzheng LiDoctorado3 Beth Fisher, PT, PhD,4 Angelo naccaDoctorado5 Richard M. LeahyDoctorado3 John P. WalshDoctorado6 Jogesh MukherjeeDoctorado7 Celia williamsBSc2 Michael W. JakowecDoctorado2,4 y Giselle M. Petzinger, MD2,4,*
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Resumen

El propósito del presente estudio fue examinar los cambios en la expresión del receptor D2 de dopamina (DA-D2R) dentro de los ganglios basales de ratones MPTP sometidos a ejercicio intensivo en cinta rodante. Usando Western immunoblotting análisis de synaptoneurosomes y in vivo Tomografía por emisión de positrones (PET) que utiliza el ligando específico de DA-D2R [18F] Fallypride, encontramos que el ejercicio de alta intensidad en cinta rodante condujo a un aumento en la expresión de DA-D2R estriatal que fue más pronunciado en MPTP en comparación con los ratones tratados con solución salina. Los cambios inducidos por el ejercicio en el DA-D2R en los ganglios basales empobrecidos de dopamina son consistentes con el papel potencial de este receptor en la modulación de la función de las neuronas espinosas medianas (MSN) y la recuperación del comportamiento. Es importante destacar que los hallazgos de este estudio respaldan la justificación del uso de imágenes PET con [18F] Fallypride para examinar los cambios de DA-D2R en individuos con enfermedad de Parkinson (EP) que se someten a un entrenamiento de alta intensidad en cinta rodante.

Palabras clave: Tomografía por emisión de positrones, ganglios basales, neuroplasticidad, ejercicio en cinta rodante

El ejercicio mejora el rendimiento motor en pacientes con enfermedad de Parkinson (EP).1,3 Los modelos animales, como el ratón 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina (MPTP), proporcionan una herramienta crítica para investigar los mecanismos moleculares de la mejora inducida por el ejercicio en el comportamiento motor.4,6 Los receptores de dopamina D1 y D2 (DA-D1R y DA-D2R) son los objetivos principales de la dopamina en las neuronas espinosas del medio estriado (MSN) y modulan las propiedades fisiológicas y la señalización celular. Específicamente, el DA-D2R juega un papel importante en la depresión a largo plazo (LTD), una forma de plasticidad sináptica que implica la integración de la neurotransmisión glutamatérgica y dopaminérgica que conduce a la codificación de la función motora en el estriado dorsolateral. Dado el papel del DA-D2R en el control motor, se buscó examinar si la mejora mejorada del ejercicio en la función motora se debe en parte a un aumento en la expresión del DA-D2R estriatal.

La tomografía por emisión de positrones (PET) con el uso de radiotrazadores DA-D2R ofrece la posibilidad de realizar estudios longitudinales sobre el efecto del ejercicio en humanos. Estudios previos con ejercicio aeróbico han intentado medir la liberación de dopamina en individuos normales7 y ningún cambio en la unión de [11C] se observó racloprida, lo que llevó a los autores a sugerir que se produjeron pocos cambios en los niveles de dopamina. Sin embargo, no se han estudiado los efectos del ejercicio sobre la expresión y actividad sináptica de DA-D2R. El ligando de imágenes PET [18F] fallypride es una excelente herramienta para examinar esto debido a su alta afinidad y especificidad para DA-D2R y DA-D3R, y a diferencia de [11C] racloprida, no se desplaza fácilmente por los niveles basales de dopamina endógena.7,10 Esto fue confirmado por el tratamiento previo con reserpina de animales (para agotar la dopamina endógena) que no tuvo efecto en [18F] Fallypride vinculante,9,11 pero aumentó significativamente [11C] unión de raclopride8 que se atribuyó a un cambio en la afinidad de unión aparente (Kd) en lugar del número de receptor (Bmax).

Como el potencial de enlace (BP) de [18F] fallypride es resistente a los cambios debidos al agotamiento de la dopamina, lo que sugiere poco efecto sobre su Kd or Bmax en la línea de base o estado de agotamiento, utilizamos [18F] Fallypride para probar nuestra hipótesis de que la expresión de DA-D2R aumenta en el modelo de ratón MPTP con ejercicio intensivo.9,10,12,13 Además, para respaldar nuestras medidas de imágenes PET, utilizamos la técnica complementaria del análisis de inmunotransferencia de Western de preparaciones sinaptoneurosomales para medir los cambios en la expresión de la proteína DA-D2R al nivel de sinapsis en los mismos animales. Presentamos aquí los efectos del ejercicio en la expresión de DA-D2R y [18F] Fallypride en grupos de ratones tratados con solución salina o MPTP.

FORMAS DE PAGO

Animales, grupos de tratamiento y administración de MPTP

Ratones C57BL / 6 machos de 8 semanas de edad (Charles River Laboratories, Wilmington, MA) se alojaron en grupo en una habitación con temperatura controlada bajo 12 h luz / 12 h ciclo de oscuridad. Todos los procedimientos se realizaron de acuerdo con la Guía de NIH para el cuidado y uso de animales de laboratorio, según lo aprobado por la USC IACUC. Se usó un total de ratones 164 en cuatro grupos de tratamiento: (1) solución salina (n = 42), (2) solución salina más ejercicio (n = 55), (3) MPTP (n = 57), y (4) MPTP más Ejercicio (n = 42). Para la lesión, los ratones recibieron cuatro inyecciones intraperitoneales de 20 mg / kg de MPTP (base libre; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) disueltas en 0.9% de solución salina, a intervalos de 2-h o cuatro inyecciones intraperitoneales de 0.1 ml 0.9% NaCl como control La lesión se validó mediante análisis de HPLC de los niveles de dopamina del cuerpo estriado. En los días 10 posteriores a la administración de MPTP, hubo un 82.2% de agotamiento de dopamina en ratones MPTP (48.0 ± 8.4 ng / mg de proteína) en comparación con ratones salinos (269.5 ± 24.9 ng / mg de proteína). Al final del estudio, no hubo diferencias significativas en los niveles de dopamina estriatal entre los ratones con ejercicio MPTP más (69.8 ± 11.7 ng / mg de proteína) en comparación con el MPTP (77.9 ± 12.0 ng / mg de proteína). Sin embargo, hubo un aumento significativo de la dopamina estriatal en ratones con solución salina más ejercicio (315.2 ± 9.0 ng / mg de proteína) en comparación con la solución salina (246.9 ± 19.8 ng / mg de proteína) (F(3,16) = 7.78; P <0.05).

Ejercicio de la rueda de ardilla

El ejercicio comenzó 5 días después de la lesión. Los ratones de los dos grupos de ejercicios (salino más ejercicio y MPTP más ejercicio) fueron entrenados para correr en una cinta rodante motorizada 100-cm (Exer 6M, Columbus Instruments, OH) a velocidades incrementales durante semanas 6 (días / semana 5) para alcanzar la duración de 60 min / día y velocidad de 18 – 20 m / min.5,6

Imagen de resonancia magnética

Se obtuvo una imagen de resonancia magnética (RM) volumétrica T1 tridimensional del cerebro de ratón con un sistema de micro-MRI 7-T (Bruker Biospin, Billerica, MA). Los parámetros de adquisición de imágenes fueron: TE = 46.1 ms, TR = 6292.5 ms, 0.4-mm grosor de corte, 0.45-mm grosor de intersección, 128 × 128 × 128 tamaño de matriz.

Radioquímica

Síntesis de [18F] fallypride se realizó como se describió previamente a través de la reacción de sustitución nucleófila del precursor de tosilo con [18F] utilizando un aparato de radioquímica a medida.12 La purificación se logró mediante HPLC de fase inversa en una columna C8 (2) Luna de fenomenex usando acetonitrilo y tampón fosfato de sodio como fase móvil (55: 45). La absorbancia UV se midió a 254 nm y AUFS 0.05. Pico radioactivo (tiempo de retención 17 min) correspondiente a [18F] Fallypride, se recogió y el disolvente se eliminó en un evaporador rotatorio. El producto final se probó en cuanto a pirogenicidad, esterilidad, pH y eliminación de disolventes orgánicos mediante cromatografía de gases. La actividad específica y la pureza radioquímica se evaluaron con un sistema de HPLC Waters utilizando un analizador C8 (2) Phenomenex Luna. La actividad específica estuvo en el rango de 3,000 – 12,000 Ci / mmol.

Mediciones de PET y análisis de imagen

Se utilizaron veinte ratones para obtener imágenes de PET (n = solución salina 6; n = solución salina 3 más ejercicio; n = MPTP 5; y n = ejercicio MPTP más 6). Las exploraciones se adquirieron con un escáner Concorde microPET R4 (CTI Concorde Microsystems, Knoxville, TN) con un protocolo de adquisición de modo de lista 60-min después de la exploración de transmisión de 20-min para la corrección de atenuación con un 68Fuente ge El18F] Fallypride (10.92 – 11.28 MBq) se inyectó a través de la vena de la cola (bolo único) al inicio del escaneo de emisiones. Los ratones se anestesiaron con 2% de isofluorano y 98% de oxígeno. Los datos del modo de lista dinámica se clasificaron en sinogramas con marcos 26 (6 × 20 seg, 4 × 40 seg, 6 × 1 min, y 10 × 5 min) y se reconstruyeron por dos iteraciones de OSEM (maximización de expectativa de subconjuntos ordenados) seguido de 18 iteraciones del algoritmo de reconstrucción MAP (máximo a posteriori).14 Las imágenes reconstruidas se cortaron para contener la cabeza y se interpolaron linealmente en el Z-dirección para producir una imagen 128 × 128 × 63 con isotrópico 0.4 × 0.4 × 0.4 mm3 voxels Las imágenes de potencial de unión de alta resolución (PA) del cuerpo estriado se calcularon a partir de las imágenes dinámicas reconstruidas utilizando un modelo de referencia de tejido multilineal.15 y Logan parcelas16 con alta actividad en el cuerpo estriado y muy baja actividad en el cerebelo (región de referencia). Las regiones anatómicas de interés (estriado y cerebelo) se definieron manualmente en ambos hemisferios en imágenes de PET que se registraron con MRI utilizando Rview (versión 8.21Beta).17 Cuantificación de la unión específica de [18Se llevó a cabo F] fallypride en el estriado del ratón utilizando el valor de BP que proporciona una medida de la relación de unión específica / no específica en el equilibrio.18,19 Para demostrar la especificidad de unión en el cuerpo estriado, cuatro ratones se recolectaron 60 min después de la inyección del ligando, los cerebros se congelaron rápidamente en nitrógeno líquido, se seccionaron a 30-μm de espesor y las secciones se adhirieron a un fosfoimagen (Typhoon 9200, GE Healthcare Inc., Piscataway , NJ) ( ). Los estudios han demostrado que [18F] fallypride se une específicamente al DA-D2R, y como muy poco DA-D3R está en el estriado, la unión indica la ocupación de DA-D2R.9,10,12,13

HIGO. 1 

[18F] Fallypride muestra una alta especificidad de la unión al estriado del ratón. El panel de la izquierda muestra una representación anatómica de la sección coronal a un nivel aproximado de bregma 0.20. El panel derecho muestra una autorradiografía representativa con un etiquetado intensivo correspondiente. ...

Recolección de tejidos para HPLC y análisis de proteínas.

Al final del estudio, se extirparon rápidamente los cerebros y se diseccionó el estriado dorsal fresco correspondiente a las regiones anatómicas de bregma 1.2 a 0.6 con el cuerpo calloso como borde dorsal, la cara lateral del cuerpo calloso como borde lateral y por encima de la comisura anterior como El borde ventral.20

Análisis por HPLC de la dopamina y sus metabolitos

Los niveles de dopamina en homogeneizados de estriado (n = 4 por grupo) se determinaron mediante HPLC con detección electroquímica.6 El sistema consistió en un auto-muestreador ESA (ESA, Chelmsford, MA) equipado con un 150 × 3.2 mm en la columna C-18 de fase inversa (3μm de diámetro) y un CoulArray 5600A (ESA, Chelmsford, MA), equipado con un cuatro célula analítica de canal con potenciales establecidos en −75, 50, 220 y 350 mV.

Análisis de inmunotransferencia occidental

El efecto del ejercicio sobre la expresión sináptica de DA-D1R y DA-D2R se analizó en preparaciones de sinaptoneurosomas recién hechas de ocho cuerpos estriados dorsolaterales agrupados.21 Este procedimiento se realizó en tres grupos de ratones para un total de ratones 24 por grupo experimental (n = preparaciones de 3 por grupo). Expresión relativa de proteínas para DA-D1R (~ 50 kDa), DA-D2R (~ 50 kDa), tirosina hidroxilasa (58 kDa), transportador de dopamina (68 kDa) y α-tubulina (50 kDa) (como control) fueron analizados por inmunotransferencia Western22 utilizando anticuerpos primarios disponibles comercialmente (anticuerpos policlonales de conejo y anticuerpos monoclonales de ratón, Millipore, Temecula, CA). Las bandas de proteínas se visualizaron mediante anticuerpos secundarios de cabra anti-conejo o anti-ratón purificados por afinidad conjugados a IRDye680 o IRDye800 (Rockland, Gilbertsville, PA). La señal fluorescente se detectó al escanear el filtro en una plataforma de imagen infrarroja cercana Odyssey LI-COR y se cuantificó utilizando el software Odyssey 2.1 (LI-COR Biotechnology, Lincoln, NE). Los resultados se muestran como niveles de expresión relativos en comparación con el grupo de solución salina (establecido en 100%).

Análisis estadístico

Diferencias entre grupos en la PA de [18Se analizaron los niveles de proteína de Fallypride, DA-D1R y DA-D2R utilizando un análisis de varianza de dos vías (ANOVA) con tratamiento según el factor entre sujetos (solución salina frente a MPTP), y el ejercicio como dentro del factor sujeto (sin ejercicio vs. ejercicio). Para la prueba de velocidad máxima en cinta rodante, el tiempo se usó como factor entre sujetos (semana 1, 2, etc.) y el tratamiento se usó como factor dentro del sujeto (solución salina frente a MPTP). La prueba post hoc de Bonferroni se utilizó para corregir comparaciones múltiples al evaluar la importancia del interés. El nivel de significación se estableció en P <0.05. Para explorar la importancia práctica de las diferencias entre grupos, se calculó una estimación de la magnitud de las diferencias entre grupos utilizando el tamaño del efecto (ES) (ES = MediaGrupo 1 - significaGrupo 2/DAKOTA DEL SURagrupados). El EE refleja el impacto del tratamiento dentro de una población de interés y se informa de acuerdo con los criterios establecidos como pequeño (<0.41), mediano (0.41–0.70) o grande (> 0.70).23 El análisis se realizó utilizando Prism5 para Windows (GraphPad, San Diego, CA).

RESULTADOS

Ejercicio de alta intensidad en cinta rodante Comportamiento motor mejorado en ratones con lesión MPTP

Antes de las lesiones de MPTP y el inicio del ejercicio, las velocidades promedio iniciales de todos los ratones en dos grupos de ejercicios fueron similares (solución salina más ejercicio: 11.7 ± 1.1 m / min, y MPTP más ejercicio: 11.2 ± 1.1 m / min). El ejercicio diario durante las semanas 6 mejoró las velocidades máximas en cinta rodante en ambos grupos de ejercicios con ratones salinos más ejercicio que muestran una velocidad máxima significativamente mayor en comparación con los ratones ejercicio MPTP más en las semanas 1 a 4 ( ). Sin embargo, los ratones de ejercicio MPTP plus tenían velocidades máximas similares a las de la cinta salina más ratones de ejercicio en la semana 5 (ejercicio MPTP plus: 17.2 ± 3.6 m / min y ejercicio salino más: 22.0 ± 1.5 m / min) y la semana 6 (19.2 ± 1.2 m / min y 22.2 ± 0.9 m / min, respectivamente). Como se informó anteriormente, los ratones lesionados con MPTP que no se sometieron a un entrenamiento en cinta rodante no mostraron una recuperación espontánea del comportamiento motor con su velocidad máxima de 7.0 ± 0.3 m / min al final del período de ejercicio de la semana 6.5

HIGO. 2 

El ejercicio mejora el comportamiento motor en el ratón MPTP. La velocidad máxima de funcionamiento de los ratones con solución salina (n = 12) y MPTP (n = 12) en la cinta motorizada se probó al final de cada semana. Las velocidades basales de la cinta rodante se midieron antes del lesionamiento con MPTP. ...

Ejercicio en cinta de correr de alta intensidad Aumento del DA-D2R estriado pero no de la proteína DA-D1R

El ejercicio de alta intensidad en cinta rodante afectó de manera diferente los niveles de DA-D2R y DA-D1R en preparaciones sinaptoneurosomales del estriado dorsal, como lo demuestra el análisis de transferencia Western ( ). Los ratones de ejercicio MPTP plus tuvieron un aumento del 48.8% en el DA-D2R estriatal en comparación con los ratones MPTP (Fig. 3B), y la interacción significativa entre el ejercicio y la lesión de MPTP en el nivel de proteína DA-D2R (F(1,8) = 6.0; P <0.05). Por el contrario, no hubo efecto del ejercicio sobre los niveles de proteína DA-D1R entre los grupos (Fig. 3A; F(1,8) = 0.1, P = 0.78). Las lesiones MPTP solas no alteraron significativamente ninguno de los DA-D2R (F(1,8) = 0.0; P = 0.88) o expresión DA-D1R (F(1,8) = 0.0; P = 0.92). Además, dos marcadores proteicos diferentes de la integridad de las fibras dopaminérgicas del cerebro medio, la tirosina hidroxilasa (TH; Fig. 3C) y transportador de dopamina (DAT; Fig. 3D), mostró que MPTP disminuyó significativamente la proteína TH del estriado (F(1,8) = 757.3; P <0.05) y expresión DAT (F(1,8) = 218.0; P <0.05).

HIGO. 3 

El ejercicio regula de forma selectiva el DA-D2R pero no la proteína del estriado DA-D1R. PanelA) muestra el análisis de inmunotransferencia Western de preparaciones de sinaptoneurosoma del estriado dorsal para la proteína DA-D1R. No hubo diferencia estadísticamente significativa entre ...

Cinta de correr de alta intensidad con aumento del estriado [18F] Potencial de unión de Fallypride (BP)

Mientras que el análisis de inmunotransferencia de Western de la expresión de la proteína del receptor midió los epítopos de anticuerpos totales (tanto en las tiendas celulares de superficie como internas), in vivo Imágenes PET con el radioligando específico de DA-D2R de alta afinidad [18F] fallypride puede delinear los efectos del ejercicio sobre la disponibilidad de DA-D2R para unir el ligando ( ). El análisis estadístico reveló que hubo un efecto significativo del ejercicio (F(1,16) = 12.3; P <0.05) así como lesión MPTP (F(1,16) = 160.3; P <0.05) sin interacción significativa entre MPTP y ejercicio (F(1,16) = 3.5; P = 0.07) en [18F] fallypride BP. El análisis post hoc de Bonferroni mostró una diferencia significativa en los valores de PA entre los ratones de ejercicio MPTP y MPTP plus (t = 1.1, Df = 1, 16; P <0.01) y ninguna diferencia significativa entre la solución salina y la salina más ratones de ejercicio (t = 4.1, Df = 1, 16; P > 0.05). Específicamente, MPTP más ratones de ejercicio tuvieron un aumento del 73.1% en [18F] Fallypride BP en comparación con los ratones MPTP (valores de BP promedio para MPTP más ejercicio: 7.1 ± 0.7; valores de BP promedio para los ratones MPTP: 4.1 ± 0.3) (Fig. 4B). Además, los ratones de ejercicio con solución salina más tuvieron un aumento de 8.2 en [%]18F] fallypride BP (13.2 ± 1.0) en comparación con ratones salinos (12.2 ± 0.3). De acuerdo con estos hallazgos, los cálculos del "tamaño del efecto" revelaron un efecto de ejercicio mayor entre los grupos de MPTP (ES = 2.61) que el observado entre los grupos de solución salina (ES = 0.94).

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El ejercicio aumenta selectivamente [18F] Fallypride potencial de unión (BP) en el estriado de ratones MPTP. PanelA) muestra [18F] imágenes representativas de BP de Fallypride en la orientación coronal (lado izquierdo) y la orientación horizontal (lado derecho). La barra de escala ...

DISCUSIÓN

Este estudio demuestra que el ejercicio de alta intensidad en cinta rodante conduce a un aumento en [18F] Fallypride BP (disponibilidad de DA-D2R) en el estriado de ratones tratados con MPTP. A la inversa, no hubo un cambio significativo en los niveles de dopamina del cuerpo estriado total entre MPTP más ejercicio en comparación con los ratones sin ejercicio MPTP. El18F] fallypride es un antagonista DA-D2 / D3R altamente selectivo cuyo BP refleja una in vivo medida de los receptores disponibles (Bmax)/afinidad de unión (Kd). Como los DA-D2R son el subtipo de receptor de dopamina predominante en el cuerpo estriado dorsal, un aumento inducido por el ejercicio en [18F] Fallypride BP representa un aumento en el número de DA-D2R y está respaldado por un aumento en la expresión de proteínas mediante inmunotransferencia Western y nuestros estudios previos muestran un aumento en la expresión de transcripción del mRNA de DA-D2R estriatal mediante histoquímica de hibridación in situ.5 Esta interpretación de la elevación de la PA se ve respaldada por el hecho de que el desplazamiento de [18F] Fallypride por dopamina no es probable que ocurra en ratones MPTP ya que los niveles de dopamina permanecen bajos.24 Por lo tanto, cambios en la afinidad de unión aparente (Kd) son insignificantes y es poco probable que afecten la PA. El efecto mejorado del ejercicio en ratones MPTP puede reflejar un intento del cerebro lesionado por optimizar la neurotransmisión dopaminérgica a través del aumento del número de receptores, mientras que los niveles de dopamina permanecen agotados. El aumento de la capacidad de respuesta de los ratones MPTP al ejercicio revela un mayor potencial del cerebro lesionado en comparación con el intacto de sufrir neuroplasticidad, lo que puede no ser esencial cuando los circuitos estriados están intactos. El hecho de que los niveles de dopamina no cambien significativamente con el ejercicio en ratones MPTP sugiere que los cambios compensatorios en el DA-D2R son críticos para el rendimiento motor mejorado relacionado con el ejercicio.

Usando imágenes de PET, observamos una disminución en la DA-D2R BP después del lesionamiento con MPTP en relación con los ratones tratados con solución salina. Esto contrasta con la inmunotransferencia Western en la que no se observó ningún cambio en la expresión de la proteína DA-D2R. El DA-D2R existe en un equilibrio dinámico entre la superficie y los compartimentos intracelulares, y este último no está generalmente disponible para unirse a los radioligandos de PET. En el estado de agotamiento de dopamina, los mecanismos compensatorios pueden llevar a cambios en el grupo intracelular para DA-D2R, que puede no estar disponible para [18F] Fallypride vinculante pero disponible para detección en inmunotransferencia Western.

A diferencia de nuestros hallazgos, se ha informado un aumento compensatorio en el DA-D2R en individuos con EP y después de la administración de MPTP en primates no humanos, o 6-OHDA en ratas.25 En la literatura, la pérdida de DA-D2R se debe a la degeneración de las neuronas dopaminérgicas, mientras que el aumento de DA-D2R se debe a una mayor expresión en los terminales dopaminérgicos restantes y / o un aumento de la síntesis dentro de las neuronas estriatopalidales o las interneuronas colinérgicas. Esta discrepancia entre nuestro estudio PET y los de la literatura puede deberse a diferencias en la gravedad de la lesión entre los estudios.11 Específicamente, la pérdida de un mayor número de DA-D2R presinápticos a través de la pérdida de células inducida por MPTP puede ser suficiente para compensar cualquier cambio compensatorio postsináptico inducido por la lesión sola. Alternativamente, nuestra incapacidad para observar un aumento en la DA-D2R BP y los niveles de expresión en ratones MPTP (sin ejercicio) puede deberse a una recuperación moderada de los niveles de dopamina al final del estudio (82% de agotamiento de dopamina en los días 10 frente a 68 % de agotamiento en 42 días después de la versión). Sin embargo, esto es poco probable ya que los ratones con ejercicio MPTP plus, que también mostraron una pequeña recuperación de dopamina (no significativamente diferente del ratón sin ejercicio MPTP) tuvieron un aumento de DA-D2R BP.

La mayoría de los DA-D1R y D2R se expresan en espinas dendríticas de MSN con receptores adicionales expresados ​​en interneuronas colinérgicas y terminales de neuronas glutamatérgicas y dopaminérgicas que se originan en la corteza (o tálamo) y la sustancia compacta, respectivamente.26 Un papel importante de la dopamina es modular la neurotransmisión glutamatérgica corticostriatal o talamostriatal en el MSN. La neurotransmisión glutamatérgica se mejora a través de DA-D1R y disminuye a través de DA-D2R.27,29 En condiciones de agotamiento de la dopamina, las espinas y las conexiones sinápticas se pierden selectivamente en el DA-D2R que contiene MSN de la ruta indirecta.30 Esta pérdida se acompaña de un estado de hiperexcitabilidad dentro de los MSN debido al aumento de la neurotransmisión de corticostriato glutamatérgico.31,33 En modelos animales de PD, este aumento del impulso glutamatérgico se correlaciona con el comportamiento motor tipo parkinsoniano.34 La atenuación de este estado hiperexcitable a través de la aplicación de dopamina o sus agonistas conduce a la reversión de los déficits motores parkinsonianos.35,36 A la luz de estos informes y nuestros hallazgos, suponemos que los beneficios del ejercicio de alta intensidad son mejorar la señalización dopaminérgica a través de una mayor expresión de DA-D2R en la vía indirecta (pero no la vía directa DA-D1R) y mejorar la función motora Supresión de la excitabilidad glutamatérgica.

La principal conclusión de nuestro estudio es que el ejercicio en forma de correr con cinta de correr intensiva facilita la neuroplasticidad a través del aumento de la expresión de DA-D2R estriatales, un proceso más evidente en el cerebro lesionado. Basado en nuestros hallazgos, un enfoque no invasivo de imagen PET con [18F] fallypride se puede utilizar para investigar si el ejercicio intensivo en cinta rodante también provoca cambios en el DA-D2R en individuos con EP. Nuestro estudio destaca el valor de la investigación preclínica en modelos animales de agotamiento de la dopamina y la importancia de la investigación traslacional para proporcionar tanto la justificación como la perspectiva para comprender estudios de imagen y ejercicios en individuos con EP.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue apoyado por una subvención del Programa de Subvenciones Piloto Completas de la USC CTSI y generosos fondos de la Fundación de la Enfermedad de Parkinson, el Equipo de Parkinson (Los Ángeles), la Alianza de Parkinson, el Grupo de Educación de la Enfermedad de la Enfermedad de Parkinson de Whittier, NINDS RO1 NS44327-1 AG 21937) y el ejército estadounidense NETRP W81XWH-04-1-0444. MGV es un receptor de la beca de mérito del Programa de Posgrado en Neurociencia de USC. Deseamos agradecer a Ryan Park y al Dr. Peter Conti, del USC Small Animal Imaging Core por su ayuda con las imágenes de micro-PET, y al Dr. Rex Moats, del Small Animal Imaging Research Core del Saban Research Institute por su ayuda con la resonancia magnética del ratón. Nos gustaría agradecer a Yi-Hsuan (Lilian) Lai por la ayuda con el ejercicio en cinta rodante, ya Avery Abernathy por su experiencia en el análisis de HPLC. Agradecemos a los Amigos del Grupo de Investigación de la Enfermedad de Parkinson de la USC, que incluye a George y MaryLou Boone, Walter y Susan Doniger y Roberto Gonzales por su generoso apoyo.

Notas a pie de página

 

Posible conflicto de intereses: No hay nada que informar.

Nota agregada en la prueba: Este artículo fue publicado en línea en 19 Octubre 2010. Posteriormente se identificó un error. Este aviso se incluye en las versiones en línea e impresas para indicar que ambas se han corregido.

Divulgaciones financieras: Beca al Mérito del Programa de Graduados en Neurociencia de la USC (MV), NINDS RO1 NS44327-1 (MV, CW, JW, MJ y GP), Programa de beca de piloto completo de la USC CTSI (QL, AN, MJ, GP).

Roles de Autor: Todos los autores fueron instrumentales en la generación de este manuscrito. Proyecto de investigación Concepción: GP, BF, MJ, RL, JW. Ejecución del Proyecto: MV, QL, AN, CW, MJ, GP. Recopilación de datos, procesamiento, análisis estadístico: MV, QL, BF, AN, RL, MJ, GP. Preparación del manuscrito: MV, QL, BF, RL, JW, MJ, GP.

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