Æfingin hækkar dópamín D2 viðtaka í músarformi Parkinsons sjúkdóms In vivo hugsanlegur með (18F) fallypride (2010)

Athugasemdir: Í músamódeli af Parkinsons jók hlaupabretti Dópamín D2 viðtaka. Fíkn veldur lækkun á D2 viðtökum sem er að hluta til orsök ofnæmis. Önnur ástæða til að hreyfa sig.


Hreyfingatruflanir

Bindi 25, útgáfu 16, síður 2777-2784, 15 desember 2010

Endanleg útgáfa útgáfunnar af þessari grein er aðgengileg kl Mov Disord
Sjá aðrar greinar í PMC sem vitnar birt grein.

Abstract

Tilgangur þessarar rannsóknar var að kanna breytingar á dopamín D2 viðtaka (DA-D2R) tjáningu innan basal ganglia MPTP músa sem varða mikla hlaupabretti æfingu. Notkun vestrænnar ónæmisbælingar á synaptoneurosomes og in vivo PT-myndmyndatöku (PET) hugmyndafræði sem notar DA-D2R sértæka bindið [18F] fallypride, komumst að því að háþrýstingsþjálfunin leiddi til aukinnar stækkun á DA-D2R striatum sem var mest áberandi í MPTP samanborið við saltvatnsmeðhöndlaða mýs. Æxlunarvaldar breytingar á DA-D2R í dópamínþörfum basalganglia eru í samræmi við hugsanlega hlutverk þessa viðtaka við að breyta miðlungs hvítum taugafrumum (MSN) og hegðunarbati. Mikilvægt er að niðurstöður úr þessari rannsókn styðja rök fyrir því að nota PET hugsanlega með [18F] fallypride til að kanna breytingar á DA-D2R hjá einstaklingum með Parkinsonsveiki (PD) sem gangast undir mikla þroskaþjálfun.

Leitarorð: tómarúm losun tomography, basal ganglia, taugaþroska, hlaupabretti æfingu

Æfing bætir hreyfifærni hjá sjúklingum með Parkinsonsveiki (PD).1-3 Dýra módel, eins og 1-metýl-4-fenýl-1,2,3,6-tetrahýdrópýridín (MPTP) mús, veita gagnrýninn tól til að rannsaka sameindaverkanirnar sem leiða til hreyfingar af völdum hreyfingar.4-6 Dopamín D1 og D2 viðtökurnar (DA-D1R og DA-D2R) eru aðalmarkmið dópamíns á striatal miðlungs spiny neurons (MSN) og móta lífeðlisfræðilegir eiginleikar og frumumerki. Nánar tiltekið gegnir DA-D2R stórt hlutverk í langtímaþunglyndi (LTD), sem er mynd af synaptic plasticity sem felur í sér aðlögun glútamatergískra og dópamínvirkra taugabreytinga sem leiða til kóðunar á mótorvirkni í dorsolateral striatum. Í ljósi hlutverk DA-D2R í mótorstýringu, leitumst við að kanna hvort æfa meiri framför í mótorhreyfingu sé að hluta til vegna aukinnar áfengis DA-D2R.

Ljósapróf (PET) -myndun með DA-D2R geisladiskum býður upp á hæfni til að framkvæma langtímarannsóknir á áhrifum æfingar hjá mönnum. Fyrstu rannsóknir með æfingu á æfingum hafa reynt að mæla dópamín losun hjá eðlilegum einstaklingum7 og engin breyting á bindingu [11C] raklópríð, sem leiddi höfunda til að benda til þess að lítil breyting á dópamínþéttni komi fram. Áhrif hreyfingar á DA-D2R tjáningu og synaptic virkni hafa þó ekki verið rannsökuð. PET-hugsanlegur bindillinn [18F] fallypride er frábært tæki til að kanna þetta vegna mikils sækni og sértækni fyrir bæði DA-D2R og DA-D3R og ólíkt [11C] raklópríð, er það ekki auðvelt að flýta með upphafsgildum innra dópamíns.7-10 Þetta var staðfest með því að meðhöndla dýra úr reserpine (til að tæma innbyggða dópamín) sem hafði engin áhrif á [18F] fallypride bindandi,9,11 en verulega aukin [11C] raklópíðbinding8 sem rekja má til breytinga á augljósum bindisækni (Kd) frekar en viðtakanúmer (Bmax).

Sem bindandi möguleiki (BP) á [18F] fallypride er ónæmur fyrir breytingum vegna útdráttar dópamíns, sem bendir til lítils áhrifa á hana Kd or Bmax við upphaf eða tæma stöðu, notuðum við [18F] fallypride til að prófa tilgátan okkar að DA-D2R tjáning eykst í MPTP mús líkaninu með mikilli hreyfingu.9,10,12,13 Ennfremur, til að styðja við PET hugsanlegar ráðstafanir okkar, notuðum við viðbótaraðferðina við Western immunoblot greiningu á synaptoneurosomal undirbúningi til að mæla breytingar á DA-D2R prótein tjáningu á stigi synaps í sömu dýrum. Við skýrum hér áhrif á hreyfingu á DA-D2R tjáningu og [18F] fallypride í hópum músa sem eru meðhöndlaðir með annað hvort saltlausn eða MPTP.

aÐFERÐIR

Dýr, meðferðarhópar og MPTP stjórnun

Male C57BL / 6 mýs 8 vikna gömul (Charles River Laboratories, Wilmington, MA) voru hópshúsaðar í hitastýrðu herbergi undir 12 h ljós / 12 klst dimmu hringrás. Allar aðferðir voru gerðar í samræmi við NIH leiðarvísir fyrir umönnun og notkun á rannsóknarstofum eins og samþykkt af USC IACUC. Alls voru 164 músir notaðir í fjórum meðferðarhópum: (1) saltlausn (n = 42), (2) saltlausn auk hreyfingar (n = 55), (3) MPTP (n = 57) og (4) MPTP plús hreyfing (n = 42). Fyrir skemmdir fengu músir fjórar innspýtingar í kviðarholi af 20 mg / kg MPTP (frjálsa basa, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), leyst upp í 0.9% saltlausn, við 2-klst. Eða fjórum innspýtingar í bláæð af 0.1 ml 0.9% NaCl sem stjórn. Lesioning var staðfest með HPLC greiningu á dopamín dopamín stigum. Á 10 dögum eftir MPTP gjöf var 82.2% dópamín útdráttur í MPTP músum (48.0 ± 8.4 ng / mg af próteini) samanborið við saltvatns mýs (269.5 ± 24.9 ng / mg af próteini). Í lok rannsóknarinnar var enginn marktækur munur á dopamínþéttni striatala milli MPTP plús æfingarmúsa (69.8 ± 11.7 ng / mg prótein) samanborið við MPTP (77.9 ± 12.0 ng / mg af próteini). Hins vegar var marktækur aukning á striatal dópamíni í saltvatni auk hreyfingarmúsa (315.2 ± 9.0 ng / mg af próteini) samanborið við saltvatn (246.9 ± 19.8 ng / mg af próteini) (F(3,16) = 7.78; P <0.05).

Hlaupabretti æfing

Æfing byrjaði 5 dögum eftir skemmdir. Mús frá báðum æfingahópunum (saltvatn auk hreyfingar og MPTP plús æfing) voru þjálfaðir til að hlaupa á 100-cm mótorhjólamótum (Exer 6M, Columbus Instruments, OH) við stigahraða fyrir 6 vikur (5 daga / viku) til að ná lengd af 60 mín / dag og hraða 18-20 m / mín.5,6

Magnetic Resonance Imaging

Þrývítt mælikvarða T1-veginn segulómun (MR) mynd af músarheilanum var fengin með 7-T micro-MRI kerfi (Bruker Biospin, Billerica, MA). Parameter af myndaraukningu voru: TE = 46.1 ms, TR = 6292.5 ms, 0.4-mm sneiðþykkt, 0.45-mm sneiðþykkt, 128 × 128 × 128 fylkisstærð.

Geislafræði

Samsetning [18F] fallypride var framkvæmt eins og áður var lýst með kjarnsæknum staðskiptisviðbrögðum tosýlframleiðandans með [18F] með því að nota sérsniðna geislameðferðartæki.12 Hreinsun var náð með HPLC með öfugri fasa á C8 (2) Phenomenex Luna súlunni með asetónítríl og natríumfosfatstuðul sem hreyfanleg fasa (55: 45). UV gleypni var mælt við 254 nm og AUFS 0.05. Geislavirk hámark (geymslutími 17 mín.) Sem samsvarar [18F] fallypride, var safnað og leysiefni fjarlægt á snúnings uppgufunartæki. Lokaafurðin var prófuð fyrir fíkniefni, dauðhreinsun, pH, og fjarlægð lífrænna leysiefna með gasskiljun. Sérstakur virkni og geislafræðilegur hreinleiki var metinn með Waters HPLC kerfi með því að nota C8 (2) Phenomenex Luna greiningar. Sértæk virkni var á bilinu 3,000-12,000 Ci / mmól.

PET mælingar og myndgreining

Tuttugu músar voru notaðar við PET-myndun (n = 6 saltlausn, n = 3 saltvatn auk hreyfingar, n = 5 MPTP og n = 6 MPTP plús æfing). Skannar voru keyptir með Concorde microPET R4 skanni (CTI Concorde Microsystems, Knoxville, TN) með 60-min lista háttur kaup siðareglur eftir 20-min sending grannskoða til dökunar leiðréttingu með a 68Ge uppspretta. [18F] fallypride (10.92-11.28 MBq) var sprautað í gegnum halaæð (einn bolus) við upphaf losunarskönnunar. Mýs voru svæfðar með 2% ísófúranani og 98% súrefni. Breytilegum listatölum var raðað eftir samstillingu með 26 ramma (6 × 20 sek, 4 × 40 sek, 6 × 1 mín og 10 × 5 mín.) Og endurbyggð með tveimur endurteknum OSEM (skipuð hámarkshlutföllum) og síðan 18 endurtekning á MAP (hámarks a posteriori) endurreisnar reiknirit.14 Endurbyggðar myndir voru uppskera til að innihalda höfuðið og línulega á milli þeirra Z-leið til að framleiða 128 × 128 × 63 mynd með ísótrópískum 0.4 × 0.4 × 0.4 mm3 voxels. High-resolutions bindandi möguleg (BP) myndir af striatum voru reiknuð úr endurbyggja kvikmyndum með því að nota marglínulegt viðmið15 og Logan plots16 með mikla virkni í striatum og mjög lága virkni í heilahimnubólgu (viðmiðunarsvæði). Líffærafræðilegir áhugaverðir staðir (striatum og heilahimnubólga) voru skilgreindar handvirkt í báðum hemisfærum í PET myndum sem voru skráðir með MRI með Rview (útgáfa 8.21Beta).17 Magnbinding á sérstökum bindingu [18F] fallypride í striatum músanna var gerð með því að nota BP gildi sem gefur mælikvarða á hlutfallið af sérstökum / ósértækum bindingu við jafnvægi.18,19 Til að sýna fram á bindandi sértækni í striatuminu voru fjórar músar teknir upp með 60 min eftir inndælingu á lungum, heilar fljótt frystir í fljótandi köfnunarefni, sundraðir með 30-μm þykkt og hlutar sem voru lagðir til fosfóimynda (Typhoon 9200, GE Healthcare Inc., Piscataway , NJ) (Fig. 1). Rannsóknir hafa sýnt að [18F] fallypride binst sérstaklega við DA-D2R, og þar sem mjög lítill DA-D3R er í striatum bendir bindandi DA-D2R umráð.9,10,12,13

FIG. 1 

[18F] Fallypride sýnir mikla beitingu sértækni við músarbandalagið. Vinstri spjaldið sýnir líffærafræðilega flutning á kransæðasvæðinu á áætluðu stigi bregma 0.20. Rétti spjaldið sýnir fulltrúa sjálfvirkan geisladisk með samsvarandi merkingu ...

Tissue Collection fyrir HPLC og Protein Greining

Í lok rannsóknarinnar var heilinn fljótt fjarlægður og dorsal striatum dissected ferskt sem svarar til líffærafræðilegra svæða frá bregma 1.2 til 0.6 með corpus callosum sem dorsal landamæri, hliðarþáttur corpus callosum sem hliðar landamæris og yfir fremri kommissúr sem göngin.20

HPLC greining dópamíns og umbrotsefna þess

Dópamínþéttni í stökum samsætum (n = 4 í hópi) var ákvörðuð með HPLC með rafgreiningu.6 Kerfið samanstóð af sjálfvirkri samsafnari ESA (ESA, Chelmsford, MA) með 150 × 3.2 mm snúningsfasa C-18 dálki (3μm þvermál) og CoulArray 5600A (ESA, Chelmsford, MA), búin fjögurra -kanal greiningarfrumur með möguleika sett á -75, 50, 220 og 350 mV.

Western Immunoblot Analysis

Æxlun áhrif á synaptic tjáningu DA-D1R og DA-D2R var greind í synaptoneurosome blöndur gerðar ferskir frá átta samhliða dorsolateral striatum.21 Þessi aðferð var framkvæmd á þremur settum músum fyrir samtals 24 músum fyrir hverja tilraunahóp (n = 3 preps í hópi). Hlutfallsleg tjáning próteina fyrir DA-D1R (~ 50 kDa), DA-D2R (~ 50 kDa), týrósínhýdroxýlasa (58 kDa), dópamínflutnings (68 kDa) og α-tubulin (50 kDa) voru greindar með Western immunoblot22 með notkun á almennum frumum mótefnum (kanína polyklonal og mús einstofna mótefni, Millipore, Temecula, CA). Próteinbönd voru sýnd með sæknihreinsaðri geitum gegn kanínum eða efri mótefnavaka mótefnum tengdum IRDye680 eða IRDye800 (Rockland, Gilbertsville, PA). Flúrljósmerki fannst með því að skanna síuna í LI-COR Odyssey nálægt innrauða myndavél og mæld með Odyssey 2.1 hugbúnaði (LI-COR líftækni, Lincoln, NE). Niðurstöðurnar eru sýndar sem hlutfallsleg tjáning í samanburði við saltvatnshópinn (stillt á 100%).

Tölfræðileg greining

Mismunur á milli hópa í BP á [18F] fallypride, DA-D1R og DA-D2R próteinmagn voru greind með því að nota tvíhliða greiningu á afbrigði (ANOVA) með meðferð á milli efnisþáttar (saltvatn vs MPTP) og æfa eins og innan viðfangsefnis (engin æfing vs æfa). Fyrir hámarks hlaupaprófunarhraði mældist tími notaður á milli þáttatafla (viku 1, 2, osfrv.) Og meðferð var notuð sem innanþáttarþáttur (saltlausn samanborið við MPTP). The Bonferroni post hoc prófið var notað til að leiðrétta fyrir margar samanburður við mat á mikilvægi áhuga. Mikilvægi stig var stillt á P <0.05. Til að kanna hagnýta þýðingu hópsmunar var mat á stærð munar milli hópa reiknað með áhrifastærð (ES) (ES = MeðaltalHópur 1 - VondurHópur 2/ SDsameinuð). ES endurspeglar áhrif meðferðar innan íbúa sem áhuga hafa og er tilkynnt samkvæmt settum forsendum sem lítil (<0.41), miðlungs (0.41–0.70) eða stór (> 0.70).23 Greining var gerð með því að nota Prism5 fyrir Windows (GraphPad, San Diego, CA).

NIÐURSTÖÐUR

Hreyfimyndhjólaþjálfun Bætt mótorhegðun í MPTP-lesioned músum

Áður en MPTP-skemmdir voru teknar og byrjað á hreyfingu voru meðaltal grunnhraða allra músa í tveimur æfingarhópum svipaðar (saltvatns auk hreyfing: 11.7 ± 1.1 m / mín. Og MPTP plús æfing: 11.2 ± 1.1 m / mín.). Dagleg æfing í 6 vikum batnaði hámarks hlaupabretti í báðum æfingahópum með saltvatni auk hreyfingarmúsa sem sýndu verulega meiri hámarks hraða samanborið við MPTP plús æfingarmúsin í vikum 1 gegnum 4 (Fig. 2). Hins vegar hafði MPTP plús æfingarmús svipuð hámarks hlaupabretti sem saltvatn auk hreyfingarmúsa í viku 5 (MPTP plús æfing: 17.2 ± 3.6 m / mín og saltvatn auk hreyfingar: 22.0 ± 1.5 m / mín.) Og viku 6 (19.2 ± 1.2 m / mín. og 22.2 ± 0.9 m / mín., í sömu röð). Eins og áður hefur verið greint, sýndu MPTP-lesioned mýs sem ekki voru í þremur æfingum, ekki sjálfkrafa bata á hegðun hjólhreyfla með hámarks hraða 7.0 ± 0.3 m / mín í lok 6-viku æfingartímabilsins.5

FIG. 2 

Æfing bætir mótorhegðun í MPTP músinni. Hámarks hlauphraði saltvatns (n ​​= 12) og MPTP (n = 12) mýs á vélknúnum hlaupabretti var prófað í lok hverrar viku. Grunnlínuhraði á hlaupabretti var mældur áður en MPTP skemmdir voru. ...

Þrýstibúnaður með mikla virkni Aukin Striatal DA-D2R en ekki DA-D1R prótein

High-intensity hlaupabretti æfa mismunandi áhrifum DA-D2R og DA-D1R stig í synaptoneurosomal blöndur frá dorsal striatum eins og sýnt er með Western blot greiningu (Fig. 3). MPTP plús æfingarmús höfðu 48.8% hækkun á striatal DA-D2R samanborið við MPTP mýs (Mynd 3B) og veruleg samskipti milli hreyfingar og MPTP skaða á DA-D2R próteinstigi (F(1,8) = 6.0; P <0.05). Öfugt voru engin áhrif á hreyfingu á DA-D1R próteinmagn milli hópanna (Mynd 3A; F(1,8) = 0.1, P = 0.78). MPTP skemmdir einn breytti ekki marktækt annaðhvort DA-D2R (F(1,8) = 0.0; P = 0.88) eða DA-D1R tjáning (F(1,8) = 0.0; P = 0.92). Að auki eru tveir mismunandi próteinmerki af miðlægum dopamínvirkum trefjum heilindum, tyrosínhýdroxýlasa (TH; Mynd 3C) og dópamínflytjandi (DAT; Mynd 3D), sýndi að MPTP minnkaði marktækt striatal TH prótein (F(1,8) = 757.3; P <0.05) og DAT tjáning (F(1,8) = 218.0; P <0.05).

FIG. 3 

Æfingin veldur sértæka uppbyggingu DA-D2R en ekki DA-D1R striatalprótín. Panel (A) sýnir Western immunoblot greiningu á synaptoneurosome blöndur úr dorsal striatum fyrir DA-D1R prótein. Enginn tölfræðilega marktækur munur var á milli ...

Þrýstibylgjur með miklum styrkleika Aukin Striatal [18F] Fallypride bindiefni (BP)

Þó að vestrænt ónæmisbælingargreining á viðtaka prótein tjáningu mældi heildar mótefni epitopes (bæði yfirborð og innri farsíma verslanir) in vivo PET-myndun með hátækni DA-D2R-sértækum geislaljós [18F] fallypride getur afmarkað áhrif hreyfingarinnar á aðgengi DA-D2R að binda bindil (Fig. 4). Tölfræðileg greining leiddi í ljós að það var veruleg áhrif á hreyfingu (F(1,16) = 12.3; P <0.05) sem og MPTP skemmd (F(1,16) = 160.3; P <0.05) án marktækrar víxlverkunar milli MPTP og hreyfingar (F(1,16) = 3.5; P = 0.07) á [18F] fallypride BP. The Bonferroni eftir hoc greining sýndi verulegan mun á BP gildi milli MPTP og MPTP plús æfingar mýs (t = 1.1, Df = 1, 16; P <0.01), og enginn marktækur munur er á saltvatni og salti auk æfingamúsa (t = 4.1, Df = 1, 16; P > 0.05). Nánar tiltekið höfðu MPTP auk hreyfimúsa 73.1% aukningu á [18F] fallypride BP samanborið við MPTP mýs (meðaltals BP gildi fyrir MPTP plús æfingu: 7.1 ± 0.7; meðal BP gildi fyrir MPTP músum: 4.1 ± 0.3) (Mynd 4B). Að auki hafði salta auk hreyfingar mús aukning á 8.2% í [18F] fallypride BP (13.2 ± 1.0) samanborið við saltvatnsmýs (12.2 ± 0.3). Í samræmi við þessar niðurstöður sýndu "áhrifastærð" útreikningar meiri hreyfingaráhrif á milli MPTP hópa (ES = 2.61) en það sem sést á milli saltvatnshópa (ES = 0.94).

FIG. 4 

Æfingin veldur sértækt [18F] fallypride bindandi möguleika (BP) í striatum MPTP músum. Panel (A) sýnir [18F] fallypride BP dæmigerðar myndir í kransæðamynduninni (vinstra megin) og lárétta stefnuna (hægri hlið). Stærðarmælinn ...

Umræða

Þessi rannsókn sýnir að háþrýstingsmót með æfingum leiðir til aukningar á [18F] fallypride BP (DA-D2R framboð) í striatum á MPTP meðhöndluðum músum. Hins vegar var engin marktæk breyting á heildarþéttni dópamíns í dímetamíni milli MPTP plús æfingar samanborið við MPTP engin æfingarmús. [18F] fallypride er mjög sértækur DA-D2 / D3R mótlyf sem BP endurspeglar in vivo mæling á tiltækum viðtökum (Bmax) / bindisækni (Kd). Þar sem DA-D2R eru yfirleitt dopamín viðtaka undirtegund innan dorsal striatum, er æfingin afleidd aukning í [18F] fallypride BP táknar aukningu á DA-D2R fjölda og er studd af aukningu próteinþéttingar með Western immunoblotting og fyrri rannsóknir okkar sem sýna aukningu á DA-D2R mRNA transcript tjáningu með in situ hybridization histochemistry.5 Þessi túlkun á hækkun BP hækkar enn frekar af því að tilfærsla [18F] fallypride af dópamíni er ekki líklegt til að eiga sér stað í MPTP músum þar sem dópamínmagn er lágt.24 Þess vegna eru breytingar á augljós bindandi sækni (Kd) eru hverfandi og ólíklegt að það hafi áhrif á BP. Aukaáhrif hreyfingar í MPTP músum geta endurspeglað tilraun á meinaðri heila til að hámarka dópamínvirka taugaboð í gegnum aukið viðtaka númer, en dópamínþéttni er áfram tæma. Aukin svörun MPTP músa til að æfa sýnir meiri möguleika slasaða gagnvart heilu heilanum til að gangast undir taugaveiklun, sem gæti ekki verið nauðsynlegt þegar striatalrásin er ósnortinn. Sú staðreynd að dópamíngildi breytast ekki verulega með hreyfingu í MPTP músum bendir til þess að breytingar á breytingum á DA-D2R séu mikilvægar fyrir hreyfingu sem tengist bættri hreyfileikni.

Með því að nota PET hugsanlega sáum við lækkun á DA-D2R BP eftir MPTP skemmdir miðað við saltvatnsmeðhöndlaða mýs. Þetta var í mótsögn við vestræn ónæmisbæling þar sem engin breyting á DA-D2R próteinþrýstingi kom fram. DA-D2R er til staðar í öflugum jafnvægi milli yfirborðs- og innanfrumuhólfa, þar sem hið síðarnefnda er ekki almennt tiltækt til bindingar við PET-geisla. Í dópamínþrýstingi getur uppbótarmeðferð leitt til breytinga á innanfrumu laugi fyrir DA-D2R, sem getur verið óaðgengilegt fyrir [18F] fallypride bindandi en ennþá til staðar fyrir greiningu í vestrænum ónæmisbælingu.

Ólíkt niðurstöðum okkar hefur verið greint frá aukinni aukningu á DA-D2R hjá einstaklingum með PD og eftir gjöf MPTP í ómannlegum prímötum eða 6-OHDA hjá rottum.25 Í bókmenntum er tjáning á DA-D2Rs að sögn vegna þess að hrörnun dopamínvirkra taugafrumna hefur aukist, en aukningin á DA-D2R er afleiðing af aukinni tjáningu á dopamínvirkum skautum sem eftir eru og / eða aukin myndun innan fjölsetra taugafrumna eða kólínvirkra innrauða. Þessi misræmi milli PET-rannsóknar okkar og bókmennta má rekja til mismunar á alvarleika skaða á milli rannsókna.11 Sérstaklega getur tap á meiri fjölda presynaptískra DA-D2Rs í gegnum MPTP-völdum klefatapi verið nægjanlegt til að koma í veg fyrir allar eftirsjáarbreytingarbreytingar sem eingöngu eru af völdum skaða. Að öðrum kosti geta vanhæfni okkar til að fylgjast með aukningu á DA-D2R BP og tjáningarmörkum í músum með MPTP (ekki æfing) vegna lítils bata á dópamínþéttni í lok rannsóknarinnar (82% dópamínbrestur á 10 daga móti 68 % eyðingu á 42 daga eftirlits). Hins vegar er ólíklegt að MPTP plús æfingarmúsin, sem einnig sýndu smá endurheimt dópamíns (ekki marktækt frábrugðin MPTP-hreyfingum músum), höfðu aukið DA-D2R BP.

Meirihluti DA-D1R og D2R eru taldar upp á dendritic spines of MSNs með viðbótarviðtökum sem eru gefin upp á kólínvirkum internúronum og skautum glútamatergískra og dópamínvirkra taugafrumna sem stafa af heilaberki (eða thalamus) og substantia nigra pars compacta, í sömu röð.26 Helstu hlutverk dópamíns er að mæla skammta- og þvagræsilyfjameðferð með glutamatergíni í MSN. Glutamatergic taugaboð eru aukin með DA-D1R og minnkuð með DA-D2R.27-29 Við aðstæður við niðurbrot dópamíns eru spines og synaptic tengingar vallaust týnt á DA-D2R sem inniheldur MSNs af óbeinni leiðinni.30 Þessi tjón fylgir meðferðarástandi innan MSNs vegna aukinnar glutamatergic barksteraeinkennis.31-33 Í dýraríkjum af PD er þessi aukna glutamatergic drif í samhengi við parkinsonian-líkamlega hegðun hreyfils.34 Dregið úr þessum blóðþrýstingslækkandi ástandi með því að beita dópamíni eða örvum þess, veldur því að vélknúin einkenni parkinsons eru afturkölluð.35,36 Í ljósi þessara skýrslna og niðurstaðna okkar er gert ráð fyrir að ávinningur af mikilli hreyfingu sé að auka dopamínvirka merkingu með aukinni DA-D2R tjáningu í óbeinum ferli (en ekki DA-D1R beinni leið) og bæta mótstöðu virka í gegnum bæling á glutamatergic excitability.

Aðal niðurstaða rannsóknarinnar er sú að æfing í formi ákafur hlaupabretti í gangi auðveldar taugaþroska með aukinni tjáningu DA-D2Rs, sem er mest áberandi í meiðslum. Byggt á niðurstöðum okkar, er óvænta PET-hugsanlegur nálgun með [18F] fallypride er hægt að nota til að kanna hvort mikil hreyfing á hlaupabretti leiði til breytinga á DA-D2R hjá einstaklingum með PD. Rannsóknin leggur áherslu á gildi forklínískra rannsókna í dýraformum af niðurbroti dópamíns og mikilvægi þýðisrannsókna til þess að veita bæði forsendur og innsýn í að skilja hugsanleg og æfingarannsókn hjá einstaklingum með PD.

Acknowledgments

Þessi vinna var studd af styrk frá USC CTSI Full Pilot Grant Programme og örlátu fé frá sjúkdómsstofnun Parkinson, Team Parkinson (Los Angeles), Parkinson bandalagið, Whittier Parkinson's Disease Education Group, NINDS RO1 NS44327-1, NIA (NIA) AG 21937) og US Army NETRP W81XWH-04-1-0444. MGV er viðtakandi USC Neuroscience Graduate Program Merit Fellowship. Við viljum þakka Ryan Park og Dr. Peter Conti frá USC Small Animal Imaging Core fyrir aðstoð við örmyndun PET og Dr. Rex Moats frá rannsóknarstofu Lítil dýrsmyndunar hjá Saban Research Institute til aðstoðar við músina. Við viljum þakka Yi-Hsuan (Lilian) Lai fyrir hjálp með hlaupabretti og Avery Abernathy fyrir þekkingu sína á HPLC greiningu. Við erum þakklátur fyrir vini USC Parkinson's Disease Research Group þar á meðal George og MaryLou Boone, Walter og Susan Doniger og Roberto Gonzales fyrir örlátur stuðning þeirra.

Neðanmálsgreinar

 

Möguleg hagsmunaárekstur: Ekkert að tilkynna.

Athugasemd bætt við í sönnun: Þessi grein var birt á netinu á 19 október 2010. Villa kom fram í kjölfarið. Þessi tilkynning er innifalinn í útgáfum á netinu og prentun til að gefa til kynna að bæði hafi verið leiðrétt.

Fjármálaeftirlit: USC Neuroscience Graduate Program Merit Community (MV), NINDS RO1 NS44327-1 (MV, CW, JW, MJ og GP), USC CTSI Full Pilot Grant Program (QL, AN, MJ, GP).

Höfundur Hlutverk: Allir höfundar voru með hjálp þessarar handrits. Research Project Conception: GP, BF, MJ, RL, JW. Framkvæmd verkefnis: MV, QL, AN, CW, MJ, GP. Gagnasöfnun, vinnsla, tölfræðileg greining: MV, QL, BF, AN, RL, MJ, GP. Handrit Undirbúningur: MV, QL, BF, RL, JW, MJ, GP.

Meðmæli

1. Bergen JL, Toole T, Elliott RGr, Wallace B, Robinson K, Maitland CG. Þjálfunaraðgerð með hreyfingu á æfingu bætir loftháð getu og hreyfiskynjun hjá sjúklingum með Parkinsonsveiki. NeuroRehabilitation. 2002; 17: 16-168. [PubMed]
2. Comella CL, Stebbins GT, Brown-Toms N, Goetz CG. Sjúkraþjálfun og Parkinsonsveiki: klínísk samanburðarrannsókn. Taugakvilli. 1994; 44 (3 Hluti 1): 376-378. [PubMed]
3. Schenkman M, Hall D, Kumar R, Kohrt WM. Þjálfunarþjálfun þjálfun til að bæta hagkerfi fólks með Parkinsonsveiki: þriggja málsskýrslur. Phys Ther. 2008; 88: 63-76. [PubMed]
4. Pothakos K, Kurz MJ, Lau YS. Endurvinnandi áhrif þreytuþjálfunar á hegðunarskortum í langvarandi músarlíkani Parkinsonsveiki með alvarlegum taugahrörnun. BMC Neurosci. 2009; 10: 1-14. [PMC ókeypis grein] [PubMed]
5. Fisher BE, Petzinger GM, Nixon K, o.fl. Hreyfingin af völdum hegðunarbata og taugakvilla í 1-metýl-4-fenýl-1,2,3,6-tetrahýdrópýridín-lesioned mús basal ganglia. J Neurosci Res. 2004; 77: 378-390. [PubMed]
6. Petzinger GM, Walsh JP, Akopian G, et al. Áhrif á hlaupabretti hreyfingu á dópamínvirkum flutningi í 1-metýl-4-fenýl-1,2,3,6-tetrahýdrópýridín-lesioned mús líkan af meiðslum í basal ganglia. J Neurosci. 2007; 27: 5291-5300. [PubMed]
7. Wang GJ, Volkow ND, Fowler JS, o.fl. PET rannsóknir á áhrifum loftháðrar hreyfingar á losun dopamins úr mönnum. J Nucl Med. 2000; 41: 1352-1356. [PubMed]
8. Ginovart N, Farde L, Halldin C, Swahn CG. Áhrif endurupptöku af völdum sýklalyfja dópamíns á [11C] raklópíðbindingu við D2-dópamínviðtaka í öpum. Synapse. 1997; 25: 321-325. [PubMed]
9. Mukherjee J, Christian BT, Narayanan TK, Shi B, Mantil J. Mat á dópamín D-2 viðtaka með clozapini, risperidoni og haloperidoli in vivo í nagdýr og nonhuman primate heila með því að nota 18F-fallypride. Neuropsychopharmacology. 2001; 25: 476-488. [PubMed]
10. Honer M, Bruhlmeier M, Missimer J, Schubiger AP, Ametamey SM. Dynamic hugsanlegur striatal D2 viðtaka í músum með quad-HIDAC PET. J Nucl Med. 2004; 45: 464-470. [PubMed]
11. Falardeau P, Bedard PJ, Di Paolo T. Tengsl milli hjartasjúkdóma og D2 dópamínviðtakaþéttni í MPTP öpum. Taugakvilli Lett. 1988; 86: 225-229. [PubMed]
12. Mukherjee J, Yang ZY, Brown T, et al. Bráðabirgðamat á viðbótarbinding Dopamine D-2 viðtaka í nagdýrum og óhóflegum frumum heila með háum sækni, radioligand, 18F-fallypride. Nucl Med Biol. 1999; 26: 519-527. [PubMed]
13. Christian BT, Narayanan TK, Shi B, Mukherjee J. Kvörðun á striatalum og extrastriatal D-2 dópamínviðtökum með því að nota PET-myndun [[18] F] fallypride í nonhuman prímötum. Synapse. 2000; 38: 71-79. [PubMed]
14. Qi J, Leahy RM, Cherry SR, Chatziioannou A, Farquhar TH. High resuulution 3D Bayesian mynd endurreisn með smá-dýra skanna ör-PET. Phys Med Biol. 1998; 43: 1001-1013. [PubMed]
15. Ichise M, Toyama H, Innis RB, Carson RE. Aðferðir til að bæta taugakerfisviðmiðunarmat með línulegri endurhvarfsgreiningu. J Cereb blóðflæði Metab. 2002; 22: 1271-1281. [PubMed]
16. Logan J, Fowler JS, Volkow ND, Wang GJ, Ding YS, Alexoff DL. Dreifingarrúmmálhlutfall án blóðsýnis úr grafísku greiningu á PET-gögnum. J Cereb blóðflæði Metab. 1996; 16: 834-840. [PubMed]
17. Studholme C, Hill DL, Hawkes DJ. Sjálfvirk þrívítt skráning segulmagnaðir resonance og positron emission tomography heila myndir með multiresolution hagræðingu voxel líktu ráðstafanir. Med Phys. 1997; 24: 25-35. [PubMed]
18. Mintun MA, Raichle ME, Kilbourn MR, Wooten GF, Welch MJ. Mælikvarði fyrir in vivo mat á bindiefnum bindiefni með tómstundavökvunartóm. Ann Neurol. 1984; 15: 217-227. [PubMed]
19. Lammertsma AA, Hume SP. Einfölduð viðmiðunarvefsmódel fyrir PET-viðtaka rannsóknir. Neuroimage. 1996; 4 (3 Hluti 1): 153-158. [PubMed]
20. Paxinos G, Franklin KBJ. Músin heila í staðalímyndum. 2. New York: Academic Press; 2001.
21. Johnson MW, Chotiner JK, Watson JB. Einangrun og einkenni á synaptoneurosomes úr einföldum rottum hippocampal sneiðar. J Neurosci Aðferðir. 1997; 77: 151-156. [PubMed]
22. Laemmli UK. Klofning á byggingarpróteinum við samsetningu höfuðs bakteríufærið T4. Náttúran. 1970; 227: 680-685. [PubMed]
23. Thomas JR, Salazar W, Landers DM. Hvað vantar í p <05? Áhrifastærð. Res Q æfingaríþrótt. 1991; 62: 344–348. [PubMed]
24. Cropley VL, Innis RB, Nathan PJ, et al. Lítil áhrif dópamíns losunar og engin áhrif dópamínslækkunar á [(18) F] fallypride bindingu hjá heilbrigðum mönnum. Synapse. 2008; 62: 399-408. [PubMed]
25. Hurley MJ, Jenner P. Hvað hefur verið lært af rannsókn á dópamínviðtökum í Parkinsonsveiki? Pharmacol Ther. 2006; 111: 715-728. [PubMed]
26. Smith Y, Villalba R. Striatal og extrastriatal dopamine í basal ganglia: Yfirlit yfir líffærafræðilega stofnun þess í eðlilegum og Parkinsonic heila. Mov Disord. 2008; 23 (Suppl 3): S534-S547. [PubMed]
27. Cepeda C, Buchwald NA, Levine MS. Neuromodulatory aðgerðir dópamíns í neostriatum eru háð því að örvandi amínósýruviðtaka er virkjaður. Proc Natl Acad Sci USA. 1993; 90: 9576-9580. [PMC ókeypis grein] [PubMed]
28. Levine MS, Altemus KL, Cepeda C, et al. Modulatory aðgerðir dópamíns á NMDA viðtakamiðluðum svörum eru minni í D1A-skortum stökkbreyttum músum. J Neurosci. 1996; 16: 5870-5882. [PubMed]
29. Umemiya M, Raymond LA. Dópamínvirka mótun á spennandi eftirsjásströmum í nefstíflum í rottum. J Neurophysiol. 1997; 78: 1248-1255. [PubMed]
30. Dagur M, Wang Z, Ding J, et al. Valdar brotthvarf glutamatergic synapses á striatopallidal taugafrumum í Parkinson sjúkdómum líkan. Nat Neurosci. 2006; 9: 251-259. [PubMed]
31. VanLeeuwen JE, Petzinger GM, Walsh JP, Akopian GK, Vuckovic M, Jakowec MW. Breytt AMPA viðtaka tjáningu með hlaupabretti æfingu í 1-metýl-4-fenýl-1,2,3,6-tetrahýdrópýridín-lesioned mús líkan af meiðslum í basal ganglia. J Neurosci Res. 2010; 88: 650-668. [PubMed]
32. Hernandez-Echeagaray E, Starling AJ, Cepeda C, Levine MS. Modulation AMPA straumar með D2 dópamín viðtaka í striatal miðlungs spiny neurons: eru dendrites nauðsynlegar? Eur J Neurosci. 2004; 19: 2455-2463. [PubMed]
33. Surmeier DJ, Ding J, Dagur M, Wang Z, Shen W. D1 og D2 dópamínviðtaka mótun á gervigúmmígræðilegum vísbendingum í striatal miðlungs spiny neurons. Stefna Neurosci. 2007; 30: 228-235. [PubMed]
34. Calabresi P, Mercuri NB, Sancesario G, Bernardi G. Rafrofssjúkdómur dópamín-afneyddra heilablóðfrumna. Áhrif á Parkinsonsveiki. Brain. 1993; 116 (Part 2): 433-452. [PubMed]
35. Ballon B, Frenois F, Zold CL, Chetrit J, Murer MG, Gonon F. D2 viðtaka örvun, en ekki D1, endurheimtir jafnvægi jafnvægis í rottum líkani Parkinsonsmeðferðar. Neurobiol Dis. 2009; 35: 376-384. [PubMed]

36. Calabresi P, Pisani A, Centonze D, Bernardi G. Synaptic plasticity og lífeðlisleg samskipti milli dópamíns og glúta