הערות: במודל עכבר של פרקינסון, פעילות גופנית בהליכון הגדילה את קולטני הדופמין D2. התמכרויות גורמות לירידה בקולטני D2 שהיא בחלקה הגורם לרגישות. סיבה נוספת להתאמן.
הפרעות תנועה
נפח 25, גיליון 16, דפים 2777-2784, 15 דצמבר 2010
תַקצִיר
מטרת המחקר הנוכחי היתה לבחון את השינויים בקולטן דופמין D2 (DA-D2R) ביטוי בתוך הגרעינים הבסיסיים של עכברי MPTP נתון תרגיל הליכון אינטנסיבי. באמצעות ניתוח immunoblotting המערבי של synaptoneurosomes ו in vivo טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) הדמיה המעסיקה את ליגנד DA-D2R ספציפי [18F] fallypride, מצאנו כי תרגיל הליכון בעוצמה גבוהה הוביל לעלייה ביטוי DA-D2R סטריאטלי שהיה בולט ביותר ב- MPTP לעומת עכברים שטופלו מלוחים. תרגיל- Induced שינויים ב- DA-D2R של הגרעינים הבסיסיים דופמין מדולדל עולים בקנה אחד עם התפקיד הפוטנציאלי של קולטן זה ב מודולציה נוירונים קוצניים בינוניים (MSN) פונקציה ההתאוששות ההתנהגותית. חשוב לציין, ממצאים ממחקר זה תומכים הרציונל לשימוש הדמיה PET עם [18F] Fallypride לבחון שינויים DA-D2R אצל אנשים עם מחלת פרקינסון (PD) עוברים אימון הליכון בעוצמה גבוהה.
פעילות גופנית משפרת את הביצועים המוטוריים בחולי פרקינסון (PD).1-3 מודלים של בעלי חיים, כגון העכבר 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), מספקים כלי קריטי לבדיקת המנגנונים המולקולריים של שיפור המניע בפעילות גופנית.4-6 דופמין D1 ו D2 קולטנים (DA-D1R ו- DA-D2R) הם המטרות העיקריות של דופמין על נוירונים קוצניים בינוני סטרילי (מסננים) ו לווסת מאפיינים פיזיולוגיים איתות סלולרי. באופן ספציפי, ה- DA-D2R ממלא תפקיד מרכזי בדיכאון לטווח ארוך (LTD), סוג של גמישות סינפטית הכוללת שילוב של נוירוטרנסמינציה גלוטמטרגית ודופאמינרגית המוביל לקידוד של תפקוד מוטורי בסטריאטום dorsolateral. בהתחשב בתפקיד של DA-D2R בבקרה מוטורית, ביקשנו לבחון האם שיפור מימוש מוגבר בתפקוד המוטורי נובע בחלקו מגידול בביטוי ה- DA-D2R.
טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) - הדמיה עם מקרנים DA-D2R מציעה את היכולת לבצע מחקרים אורכיים על ההשפעה של פעילות גופנית בבני אדם. מחקרים קודמים עם תרגיל אירובי ניסו למדוד שחרור דופמין אצל אנשים נורמליים7 ולא חל שינוי בכריכה של [11C] raclopride נצפתה, מה שהוביל את המחברים להציע ששינוי קטן ברמות הדופמין התרחש. עם זאת, ההשפעות של התרגיל על ביטוי DA-D2R ופעילות סינפטי לא נחקרה. PET- הדמיה ליגנד [18F] Fallypride הוא כלי מצוין כדי לבחון זאת בשל זיקה גבוהה וספציפיות עבור שניהם DA-D2R ו DA-D3R, ובניגוד [11C] raclopride, זה לא נעקרו בקלות על ידי רמות הבסיס של דופמין אנדוגני.7-10 זה אושר על ידי reserpine טיפול מוקדם של בעלי חיים (כדי לרוקן דופמין אנדוגני), כי לא היתה השפעה על [18F] מחייב fallypride,9,11 אך גדל באופן משמעותי [11C] מחייב raclopride8 אשר יוחסה לשינוי בזיקה המחייבת לכאורה (Kd) ולא מספר קולטן (Bמקסימום).
כמו פוטנציאל מחייב (BP) של [18F] Fallypride עמיד לשינויים עקב דלדול של דופמין, דבר המצביע על השפעה קטנה על שלו Kd or Bמקסימום על בסיס או מצב מדולדל, השתמשנו [18F] fallypride לבחון את ההשערה שלנו ביטוי DA-D2R גדל במודל עכבר MPTP עם פעילות גופנית אינטנסיבית.9,10,12,13 יתר על כן, כדי לתמוך באמצעי הדמיה PET שלנו, השתמשנו בטכניקה משלימה של ניתוח immunoblot המערבי של ההכנות synaptoneurosomal למדוד שינויים בביטוי חלבון DA-D2R ברמה של סינפסה באותם בעלי חיים. אנו מדווחים כאן על ההשפעות של תרגיל על ביטוי DA-D2R ו [18F] fallypride בקבוצות של עכברים שטופלו עם מלוחים או MPTP.
שיטות
בעלי חיים, קבוצות טיפול, ומינהל MPTP
זכר C57BL / 6 עכברים 8 שבועות ישנים (Charles River Laboratories, Wilmington, MA) שוכנו בקבוצה בחדר הנשלט על ידי טמפרטורה תחת 12 שעה אור / 12 h מחזור כהה. כל הנהלים בוצעו בהתאם NIH מדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה כפי שאושר על ידי USC IACUC. סך של עכברים 164 שימשו ארבע קבוצות טיפול: (1) מלוחים (n = 42), (2) מלוחים בתוספת תרגיל (n = 55), (3) MPTP (n = 57), ו (4) MPTP פלוס תרגיל (n = 42). עבור lesioning, עכברים קיבלו ארבעה 20 מ"ל / ק"ג MPTP (ללא בסיס, Sigma-Aldrich, סנט לואיס, MO) מומס 0.9 מלוחים%, במרווחים 2- שעה או ארבע זריקות intraperitoneal של 0.1 מ"ל 0.9% NaCl כמו שליטה. Lesioning היה מאומת על ידי ניתוח HPLC של רמות דופמין striatal. ב 10 ימים שלאחר הממשל MPTP, היה 82.2% דלדול dopamine בעכברים MPTP (48.0 ± 8.4 ng / מ"ג של חלבון) לעומת עכברים מלוחים (269.5 ± 24.9 ng / מ"ג של חלבון). בסוף המחקר, לא היה הבדל משמעותי ברמות הדופמין הסטריאטליות בין MPTP לבין עכברי התעמלות (69.8 ± 11.7 ng / mg של חלבון) בהשוואה ל- MPTP (77.9 ± 12.0 ng / mg של חלבון). עם זאת, הייתה עלייה משמעותית של דופמין סטריאלי ב מלוחים בתוספת פעילות גופנית עכברים (315.2 ± 9.0 ng / מ"ג של חלבון) לעומת מלוחים (246.9 ± 19.8 ng / מ"ג של חלבון)F(3,16) = 7.78; P <0.05).
תרגיל הליכון
פעילות גופנית החלה 5 ימים לאחר lesioning. עכברים משתי קבוצות התרגיל (תרגיל מלוחים בתוספת פעילות גופנית ו- MPTP בתוספת פעילות גופנית) הוכשרו לרוץ על הליכון ממונע של 100-cm (Exer 6M, Columbus Instruments, OH) במהירויות מצטברות במשך 6 שבועות (5 ימים בשבוע) של 60 min / day ומהירות 18-20 m / min.5,6
הדמיה בתהודה מגנטית
תלת מימדי volumetric T1-resedance תהודה מגנטית (MR) תמונה של המוח העכבר התקבל עם מערכת XRIX-X מיקרומטר MRI (Bruker Biospin, Billerica, MA). הפרמטרים של רכישת התמונה היו: TE = 7 ms, TR = 46.1 MS, 6292.5 מ"מ עובי פרוסת, 0.4 מ"מ עובי interslice, 0.45 × 128 × 128 גודל המטריצה.
רדיוכימיה
סינתזה של [18F] fallypride בוצע כפי שתואר לעיל באמצעות תגובה החלפה nucleophilic של מבשר tosyl עם [18F] באמצעות מכשיר רדיוכימיה בהתאמה אישית.12 טיהור הושג על ידי HPLC בשלב הפוכה על C8 (2) עמודה Phenomenex לונה באמצעות אצטוניטריל ונתרן חיץ פוספט כשלב נייד (55: 45). UV absorbance נמדד ב 254 ננומטר ו AUFS 0.05. שיא רדיואקטיבי (זמן שימור 17 דקות) המתאים [18F] fallypride, נאסף ממס הוסר על מאייד סיבובית. המוצר הסופי נבדק עבור pyrogenicity, סטריליות, pH, והסרה של ממיסים אורגניים על ידי כרומטוגרפיה גז. פעילות ספציפית וטוהר רדיוכימי הוערכה עם מערכת HPLC Waters באמצעות C8 (2) Phenomenex לונה אנליטית. פעילות ספציפית הייתה בטווח 3,000-12,000 Ci / mmol.
מידות PET וניתוח תמונה
20 עכברים שימשו הדמיה PET (n = 6 מלוחים, n = 3 מלוחים בתוספת פעילות גופנית, n = 5 MPTP, ו n = 6 MPTP בתוספת פעילות גופנית). סריקות נרכשו עם קונקורד microPET R4 סורק (CTI קונקורד Microsystems, נוקסוויל, TN) עם פרוטוקול 60 דקות רשימת רכישה לאחר 20 דקות שידור סריקה לתיקון attenuation עם 68מקור גה. [18F] fallypride (10.92-11.28 MBQ) הוזרק דרך הווריד הזנב (בולוס יחיד) בתחילת הסריקה פליטה. עכברים היו הרדים עם xNUMX% isofluorane ו 2% חמצן. נתוני המצב הדינמי מסודרים לסינוגרמות עם מסגרות 98 (26 × 6 שניות, 20 × 4 שניות, 40 × 6 דק 'ו 1 × 10 דקות) ומשוחזרים על ידי שני חזרות של OSEM (מקובלות ציפיות של מיקומי משנה) ואחריו 5 איטרציות של MAP (מקסימום postiori) אלגוריתם שחזור.14 תמונות משוחזרות נחתכו כדי להכיל את הראש וליפול באופן אינטרפולציה Z-הכוונה לייצר 128 × 128 × 63 תמונה עם איזוטרופי 0.4 × 0.4 × 0.4 מ"מ3 ווקסלים. תמונות פוטנציאליות מחייב (BP) פוטנציאליות גבוהה של הסטריאטום חושבו מהתמונות הדינאמיות המשוחזרות תוך שימוש במודל ייחוס רקמות רב-שכבתי15 ו מגרשים לוגן16 עם פעילות גבוהה הסטריאטום ופעילות נמוכה מאוד במוח הקטן (אזור התייחסות). אזורים אנטומיים של עניין (הסטריאטום והמוח הקטן) הוגדרו באופן ידני בשתי ההמיספרות בתמונות PET שנולדו באמצעות MRI באמצעות RVI (גרסה 8.21Beta).17 כימות של מחייב ספציפי של [18F] fallypride ב הסטריאטום העכבר בוצעה באמצעות ערך BP המספק מידה של היחס של מחייב ספציפי / ספציפי בשיווי משקל.18,19 כדי להוכיח ספציפיות מחייבת הסטריאטום, ארבעה עכברים נקצרו 60 דקות לאחר הזרקת ליגנד, המוח במהירות קפוא בחנקן נוזלי, חתך בעובי 30-μm, וכן חלקים apposed כדי phospho imager (טייפון 9200, GE Healthcare Inc, Piscataway , NJ) (האיור 1). מחקרים הראו כי [18F] fallypride נקשר באופן ספציפי ל- DA-D2R, וכמעט DA-D3R קטן הוא בסטריאטום, מחייב מציין התפוסה DA-D2R.9,10,12,13
אוסף רקמות עבור HPLC וניתוח חלבון
בסוף המחקר, המוח הוסרו במהירות סטריאטום הגבי גזור טרי המתאים לאזורים אנטומיים מ BNMA 1.2 ל 0.6 עם cosus callosum כגבול הגב, ההיבט לרוחב של הגופה callosus כגבול לרוחב, מעל הקומיסר הקדמי כמו את הגבול הגחון.20
HPLC ניתוח של דופמין ו מטבוליטים שלה
רמות הדופמין ב homogenates סטריאטלי (n = 4 לכל קבוצה) נקבעו על ידי HPLC עם גילוי אלקטרוכימיים.6 המערכת כללה מדגם אוטומטי של ה- ESA (ESA, Chelmsford, MA), המצויד ב- 150 3.2 × 18 מ"מ בשלב C-3 (5600μm), ו- CoulArray 75A (ESA, Chelmsford, MA), מצויד בארבעה -אנל תא אנליטית עם פוטנציאל להגדיר ב- 50, 220, 350, ו XNUMX mV.
ניתוח אימונובלוט מערבי
השפעת התרגיל על הביטוי הסינפטי של DA-D1R ו- DA-D2R נותח בהכנות synaptoneurosome שנעשו טריים מן שמונה סטרייטום אספו יחד.21 הליך זה בוצע על שלוש קבוצות של עכברים עבור סך של עכברים 24 לכל קבוצה ניסיונית (n = 3 Preps לכל קבוצה). הביטוי היחסי של חלבונים עבור DA-D1R (~ 50 kDa), DA-D2R (~ 50 kDa), tyrosine hydroxylase (58 kDa), טרנספורטר דופאמין (68 kDa) ו- α-טובולין (50 kDa) נותחו על ידי האימונובלוט המערבי22 באמצעות נוגדנים ראשוניים זמינים מסחרית (נוגדנים מונוקלוניים ארנב פוליקלונלים ועכברים, Millipore, Temecula, CA). להקות חלבון היו דמיינו ידי זיקה מטוהרים נגד ארנבת או אנטי עכבר נוגדנים משני מצומדות כדי IRDye680 או IRDye800 (Rockland, גילברטסוויל, הרשות הפלסטינית). אות ניאון זוהה על ידי סריקת המסנן ב אודיסיאה LI-COR ליד פלטפורמת הדמיה אינפרא אדום ו לכמת באמצעות אודיסיאה 2.1 תוכנה (LI-COR ביוטכנולוגיה, לינקולן, NE). התוצאות מוצגות כרמות ביטוי יחסית לעומת הקבוצה מלוחים (מוגדר 100%).
ניתוח סטטיסטי
הבדלים בין קבוצות BP של [18F] Fallypride, DA-D1R, ו- DA-D2R רמות חלבון נותחו באמצעות ניתוח דו כיווני של שונות (ANOVA) עם טיפול בין גורם הנושא (מלוחים לעומת MPTP), ואת התרגיל כגורם גורם (לא תרגיל לעומת תרגיל). במבחן מהירות הליכון המקסימלי, הזמן שימש בין גורם הנושא (שבוע 1, 2, וכו ') והטיפול שימש כגורם גורם (מלוחים לעומת MPTP). הבדיקה הפוסט-היסטורית של Bonferroni שימשה לתיקון מספר רב של השוואות בעת הערכת חשיבות העניין. נקבעה רמת מובהקות P <0.05. כדי לחקור את המשמעות המעשית של הבדלי קבוצות, אומדן גודל ההבדלים בין קבוצות חושב באמצעות גודל האפקט (ES) (ES = ממוצעקבוצת 1 - מתכווןקבוצת 2/ SDמקובצים). ה- ES משקף את השפעת הטיפול בקרב אוכלוסייה מעניינת ומדווח על פי קריטריונים שנקבעו כקטנים (<0.41), בינוני (0.41-0.70) או גדולים (> 0.70).23 ניתוח בוצע באמצעות Prism5 עבור Windows (GraphPad, סן דייגו, קליפורניה).
תוצאות
High-Intensity מכשיר דישה תרגיל שיפור התנהגות מוטורית ב MPTP-Lesioned עכברים
לפני הנטייה ל- MPTP והתחלת האימון, המהירות הממוצעת הבסיסית של כל העכברים בשתי קבוצות תרגול היו דומות (מלוחים בתוספת תרגיל: 11.7 ± 1.1 m / min, ו- MPTP בתוספת תרגיל: 11.2 ± 1.1 m / min). תרגיל יומי במשך 6 שבועות שיפרו את מהירות ההליכון המקסימלית בשתי קבוצות האימון עם מלוחים בתוספת עכברי התעמלות המציגים מהירות מקסימלית גדולה משמעותית בהשוואה לעכברי MPTP בתוספת פעילות גופנית בשבועות 1 דרך 4 (האיור 2). עם זאת, MPTP ועוד עכברי התעמלות היו דומים למהירויות הליכון המקסימליות כמו מלוחים בתוספת עכברי התעמלות בשבוע 5 (MPTP בתוספת פעילות גופנית: 17.2 ± 3.6 m / min ומלח בתוספת פעילות גופנית: 22.0 ± 1.5 m / min) ושבוע 6 (19.2 ± 1.2 / min ו- 22.2 ± 0.9 m / min, בהתאמה). כפי שדווח בעבר, עכברי MPTP-lesioned שלא עברו אימון הליכון לא הראו התאוששות ספונטנית של התנהגות מוטורית עם מהירות מקסימלית של 7.0 ± 0.3 m / min בסוף תקופת התרגיל 6 בשבוע.5
High-Intensity דישה תרגיל הגדילה Striatal DA-D2R אבל לא DA-D1R חלבון
אינטנסיביות גבוהה מכשיר דישה תרגיל השפיעו באופן דיפרנציאלי DA-D2R ו- DA-D1R רמות בהכנות synaptoneurosomal מן הסטריאטום הגבי כפי שמוצג על ידי ניתוח כתם המערבי (האיור 3). MPTP בתוספת עכברי התרגיל היה 48.8% עלייה ב- DA-D2R סטאטלי לעומת עכברי MPTP (איור 3B), וכן אינטראקציה משמעותית בין תרגיל ו- MPTP lesioning על רמת חלבון DA-D2R (F(1,8) = 6.0; P <0.05). לעומת זאת, לא הייתה השפעה על פעילות גופנית על רמות החלבון DA-D1R בין הקבוצות (איור 3A; F(1,8) = 0.1, P = 0.78). MPTP lesioning לבד לא לשנות באופן משמעותי או DA-D2R (F(1,8) = 0.0; P = 0.88) או ביטוי DA-D1R (F(1,8) = 0.0; P = 0.92). בנוסף, שני סמנים חלבונים שונים של יושרים דופאמינרגיים סיבי המוח התיכון, tyrosine hydroxylase (TH; איור 3C) ו טרנספורטר דופמין (DAT; איור 3D), הראה כי MPTP ירד באופן משמעותי TH חלבון TH (F(1,8) = 757.3; P <0.05) וביטוי DAT (F(1,8) = 218.0; P <0.05).
High-Intensity מכשיר דישה תרגיל מוגברת Striatal [18F] פוטנציאל מחייב Fallypride (BP)
בעוד ניתוח immunoblotting המערבי של ביטוי חלבון קולטן נמדד הכולל epitopes נוגדנים (הן פני השטח וחנויות הסלולר הפנימי), in vivo PET- הדמיה עם זיקה גבוהה DA-D2R ספציפי radioligand [18F] fallypride יכול להגדיר את ההשפעות של התרגיל על הזמינות של DA-D2R לאגד ליגנד (האיור 4). ניתוח סטטיסטי גילה כי הייתה השפעה משמעותית על פעילות גופנית (F(1,16) = 12.3; P <0.05) כמו גם נגע MPTP (F(1,16) = 160.3; P <0.05) ללא אינטראקציה משמעותית בין MPTP לבין פעילות גופנית (F(1,16) = 3.5; P = 0.07) ב- [18F] fallypride BP. ניתוח postferroni לאחר הניתוח הראה הבדל משמעותי בערכי BP בין MPTP ו- MPTP בתוספת עכברי תרגיל (t = 1.1, Df = 1, 16; P <0.01), וללא הבדל מובהק בין מלוח למלח בתוספת עכברי פעילות גופנית (t = 4.1, Df = 1, 16; P > 0.05). באופן ספציפי, לעכברי MPTP פלוס תרגילים נרשמה עלייה של 73.1% ב- [18F] fallypride BP בהשוואה לעכברי MPTP (ערכי BP ממוצעים עבור MPTP בתוספת פעילות גופנית: 7.1 ± 0.7; ערכי BP ממוצעים לעכברי MPTP: 4.1 ± 0.3)איור 4B). בנוסף, מלוחים בתוספת עכברים לממש היה גידול 8.2% ב [18F] fallypride BP (13.2 ± 1.0) לעומת עכברים מלוחים (12.2 ± 0.3). בהתאם לממצאים אלו, חישובי "גודל האפקט" חושפים השפעה רבה יותר על פעילות גופנית בין קבוצות MPTP (ES = 2.61) בהשוואה לאלו שנצפו בין קבוצות המלוח (ES = 0.94).
דיון
מחקר זה מדגים כי תרגיל הליכון בעוצמה גבוהה מוביל לעלייה [18F] fallypride BP (DA-D2R זמינות) בסטריאטום של עכברים מטופלים MPTP. לעומת זאת, לא היה שינוי משמעותי ברמות הדופמין הסטריאטאליות הכוללות בין MPTP בתוספת פעילות גופנית בהשוואה ל- MPTP ללא עכברי תרגיל. [18F] Fallypride הוא סלקטיבי מאוד DA-D2 / D3R אנטגוניסט אשר BP משקף in vivo מידה של קולטנים זמינים (Bמקסימום) / זיקה מחייב (Kd). כמו DA-D2Rs הם דומינמין דופאמין המשנה subtype בתוך הסטריאטום הגבי, תרגיל- induced עלייה [18F] fallypride BP מייצג גידול במספר DA-D2R והוא נתמך על ידי עלייה בביטוי חלבון באמצעות immunoblotting המערבי והמחקרים הקודמים שלנו מראה עלייה Starter- DA-D2R ביטוי תמליל mRNA באמצעות היסטוכימיה הכלאה באתרו.5 פרשנות זו של עלייה BP הוא נתמך עוד יותר על ידי העובדה כי עקירה של [18F] fallypride על ידי דופמין לא צפוי להתרחש עכברים MPTP כמו רמות דופמין להישאר נמוך.24 לפיכך, שינויים בזיקה מחייבת לכאורה (Kd) הם זניחים ולא צפויים להשפיע על BP. ההשפעה המשופרת של פעילות גופנית בעכברי MPTP עשויה לשקף ניסיון של המוח הפגוע לייעל את ההעברה העצבית הדופאמינרגית באמצעות מספר קולטן מוגבר בעוד שרמות הדופמין נשארות מדולדלות. תגובה מוגברת של עכברי MPTP לפעילות גופנית מגלה פוטנציאל גדול יותר של הפצועים לעומת המוח שלם כדי לעבור neuroplasticity, אשר עשוי להיות לא חיוני כאשר מעגל striatal הוא שלם. העובדה כי רמות dopamine לא משתנים באופן משמעותי עם פעילות גופנית בעכברי MPTP עולה כי שינויים פיצוי DA-D2R הם קריטיים עבור פעילות גופנית משופרת שיפור ביצועים מוטוריים.
באמצעות הדמיה PET, ראינו ירידה DA-D2R BP לאחר הנטייה MPTP יחסית עכברים מלוחים שטופלו. זה היה בניגוד immunoblotting המערבי שבו שום שינוי ביטוי חלבון DA-D2R נצפתה. DA-D2R קיים שיווי משקל דינמי בין פני השטח תאים תאיים, עם האחרון לא זמין בדרך כלל מחייב רדיוליגנד PET. במצב של דופאמין מדולדל, מנגנוני פיצוי עשויים להוביל לשינויים במאגר התוך תאי עבור DA-D2R, אשר עשוי להיות לא זמין עבור [18F] מחייב fallypride אבל עדיין זמין לזיהוי immunoblotting המערבי.
שלא כמו הממצאים שלנו, עלייה מפצה ב DA-D2R דווחה אנשים עם PD ואחרי הממשל של MPTP ב פרימיטים לא אנושיים, או 6-OHDA בחולדות.25 בספרות, ההפסד של DA-D2Rs הוא בשל בשל התנוונות של נוירונים דופאמינרגיים, ואילו הגידול בתאים DA-D2Rs נובע ביטוי מוגבר על מסופי dopaminergic הנותרים ו / או סינתזה מוגברת בתוך נוירונים striatopallidal או interneurons cholinergic. פער זה בין מחקר ה- PET שלנו, לבין אלה של הספרות, עשוי להיות בשל הבדלים בחומרת הנגע בין המחקרים.11 באופן ספציפי, את ההפסד של מספר גדול יותר של presynaptic DA-D2Rs באמצעות הפסד MPPT-Induced התא עשוי להיות מספיק כדי לקזז כל השינויים פיצוי postsynaptic הנגרמת על ידי הנגע לבד. לחלופין, חוסר היכולת שלנו לשמור על עלייה ב- DA-D2R BP רמות ביטוי בעכברים MPTP (אי מימוש) עשוי להיות עקב התאוששות צנועה של רמות דופמין בסוף המחקר (82% דלדול dopamine ב 10 ימים לעומת 68 % depletion ב 42 ימים postlesion). עם זאת, זה לא סביר כמו MPTP בתוספת תרגיל עכברים, אשר גם הציג התאוששות קטנה של דופמין (לא שונה באופן משמעותי מן MPTP לא עכברים התרגיל) היה גידול של DA-D2R BP.
רוב DA-D1Rs ו D2Rs באים לידי ביטוי על הקוצים הדנדריטים של MSN עם קולטנים נוספים לידי ביטוי על intereurons cholinergic ו מסופים של נוירונים glutamatergic ו דופאמינרגי שמקורם קליפת המוח (או התלמוס) ואת מהותיות nigra pars compacta, בהתאמה.26 תפקיד מרכזי של dopamine היא לווסת את סטרואידים או נוירוסטריאליטי corticostriatal גלוטמטרגי ב MSN. גלוטמטריים נוירוטרנסמינציה משופרת באמצעות DA-D1Rs ו פחתה באמצעות DA-D2Rs.27-29 בתנאים של דלדול דופמין, קוצים וחיבורים סינפטיים הם איבדו באופן סלקטיבי על DA-D2R המכיל מסנים של המסלול העקיף.30 הפסד זה מלווה עם מצב hyperexcitability בתוך מסננים עקב הגברת glutamatergic corticostriatal נוירוטרנסמינציה.31-33 במודלים בבעלי חיים של PD, זה גדל glutamatergic כונן בקורלציה עם פרקינסוניאן כמו התנהגות מוטורית.34 הנחתה של מצב זה hyperexcitable באמצעות היישום של דופמין או אגוניסטים שלה מוביל היפוך של גירעונות מוטוריים פרקינסון.35,36 לאור דוחות אלה והממצאים שלנו, אנו משערים כי היתרונות של תרגיל בעצימות גבוהה הם כדי להגביר את דופאמינרגית איתות דרך ביטוי מוגבר DA-D2R במסלול עקיף (אך לא את המסלול ישיר DA-D1R) ולשפר את תפקוד מוטורי דרך דיכוי של רגישות glutamatergic.
המסקנה העיקרית של המחקר שלנו היא כי תרגיל בצורה של הליכון אינטנסיבי פועל מקל על neuroplasticity באמצעות ביטוי מוגבר של DA-D2Rs סטראטלית, תהליך הבולט ביותר במוח נפגע. בהתבסס על הממצאים שלנו, גישה לא פולשנית של PET-Imaging עם [18F] fallypride ניתן להשתמש כדי לחקור אם תרגיל הליכון אינטנסיבי מוביל גם לשינויים DA-D2R אצל אנשים עם PD. המחקר שלנו מדגיש את הערך של מחקר פרה קליני במודלים של בעלי חיים של דלדול דופמין ואת החשיבות של מחקר translational לספק הן רציונליות תובנה להבנת הדמיה תרגיל מחקרים אצל אנשים עם PD.
תודות
עבודה זו נתמכה על ידי מענק של USC CTSI מלא פיילוט תוכנית גרנט, וכן קרנות נדיבות של מחלת פרקינסון קרן, צוות פרקינסון (לוס אנג 'לס), הברית פרקינסון, ויטייר פרקינסון של מחלת החינוך קבוצה, NINDS RO1 NS44327-1, NIA ( AG 21937) וצבא ארה"ב NETRP W81XWH-04-1-0444. MGV הוא נמען של USC Neuroscience בוגר תוכנית הצטיינות אחוות. ברצוננו להודות ריאן פארק וד"ר פיטר קונטי מן USC הדמיה חיה קטנה הליבה לעזרה עם הדמיה מיקרו PET וד"ר רקס Moats מן הדמיה חיה קטן הליבה מחקר במכון המחקר סבן לסיוע עם MRI העכבר. ברצוננו להודות Yi-Hsuan (Lilian) Lai לעזרה עם תרגיל הליכון, ו Avery Abernathy עבור המומחיות שלו בניתוח HPLC. אנו מודים לחברי קבוצת המחקר למחלת פרקינסון של USC, כולל ג'ורג 'ומרילו בון, וולטר וסוזן דוניגר ורוברטו גונזלס על תמיכתם הנדיבה.
הערות שוליים
ניגוד אינטרסים פוטנציאלי: אין מה לדווח.
הערה נוספה בהוכחה: מאמר זה פורסם באינטרנט ב 19 אוקטובר 2010. לאחר מכן זוהתה שגיאה. הודעה זו כלולה בגרסאות המקוונות והדפוס כדי לציין ששניהם תוקנו.
גילויים כספיים: USC Neuroscience לתואר תוכנית הצטיינות (MV), NINDS RO1 NS44327-1 (MV, CW, JW, MJ ו- GP), USC CTSI תוכנית גרנט מלאה (QL, AN, MJ, GP).
תפקידים מחבר: כל המחברים סייעו בהפקת כתב היד הזה. מחקר פרויקט תפיסה: GP, BF, MJ, RL, JW. ביצוע הפרויקט: MV, QL, AN, CW, MJ, GP. איסוף נתונים, עיבוד, ניתוח סטטיסטי: MV, QL, BF, AN, RL, MJ, GP. כתב היד הכנה: MV, QL, BF, RL, JW, MJ, GP.
הפניות
36. Calabresi P, Pisani A, Centonze D, ברנארדי ג פלסטיות סינפטית אינטראקציות פיזיולוגיות בין דופאמין ו gluta
;