Poznámky: Na myšom modeli Parkinsonovej choroby cvičenie na bežiacom páse zvýšilo dopamínové D2 receptory. Závislosti spôsobujú pokles D2 receptorov, čo je čiastočne príčinou desenzibilizácie. Ďalším dôvodom na cvičenie.
Poruchy pohybu
Zväzok 25, vydanie 16, stránky 2777-2784, 15 December 2010
abstraktné
Účelom tejto štúdie bolo preskúmať zmeny v expresii dopamínového D2 receptora (DA-D2R) v bazálnych gangliách myší MPTP podrobených intenzívnemu cvičeniu na bežiacom páse. Využitie analýzy synaptoneurozómov západného imunoblotovania a in vivo zobrazovanie pozitrónovou emisnou tomografiou (PET) pomocou ligandu špecifického pre DA-D2R [18F] fallypride, zistili sme, že cvičenie na bežiacom páse s vysokou intenzitou viedlo k zvýšeniu striatálnej expresie DA-D2R, ktorá bola najvýraznejšia v MPTP v porovnaní s myšami ošetrenými soľným roztokom. Cvičením vyvolané zmeny v DA-D2R v bazálnych gangliách ochudobnených o dopamín sú v súlade s potenciálnou úlohou tohto receptora pri modulácii funkcie stredne ostnatých neurónov (MSN) a regenerácii správania. Dôležité je, že zistenia z tejto štúdie podporujú odôvodnenie použitia PET zobrazovania pomocou [18F] fallypride na preskúmanie zmien DA-D2R u jedincov s Parkinsonovou chorobou (PD), ktorí sa podrobujú výcviku na bežiacom páse s vysokou intenzitou.
Cvičenie zlepšuje motorický výkon u pacientov s Parkinsonovou chorobou (PD).1-3 Zvieracie modely, ako napríklad myš 1-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridín (MPTP), poskytujú kritický nástroj na skúmanie molekulárnych mechanizmov zlepšenia motorického správania vyvolaného cvičením.4-6 Receptory dopamínu D1 a D2 (DA-D1R a DA-D2R) sú primárnymi cieľmi dopamínu na striatálnych stredne ostnatých neurónoch (MSN) a modulujú fyziologické vlastnosti a bunkovú signalizáciu. Konkrétne hrá DA-D2R hlavnú úlohu pri dlhodobej depresii (LTD), čo je forma synaptickej plasticity, ktorá zahŕňa integráciu glutamatergickej a dopaminergnej neurotransmisie, ktorá vedie k kódovaniu motorickej funkcie v dorsolaterálnom striatume. Vzhľadom na úlohu DA-D2R v riadení motorov sme sa snažili preskúmať, či je zlepšené cvičenie zlepšené v motorickej činnosti čiastočne spôsobené zvýšením striatálnej expresie DA-D2R.
Zobrazovanie pomocou pozitrónovej emisnej tomografie (PET) pomocou rádioaktívnych indikátorov DA-D2R ponúka možnosť vykonávať pozdĺžne štúdie o účinku cvičenia na ľudí. Predchádzajúce štúdie s aeróbnym cvičením sa pokúšali zmerať uvoľňovanie dopamínu u normálnych jedincov7 a žiadna zmena v záväznosti [11Bol pozorovaný C] racloprid, čo viedlo autorov k tomu, že došlo k malej zmene hladín dopamínu. Účinky cvičenia na expresiu a synaptickú aktivitu DA-D2R sa však neskúmali. Ligand zobrazujúci PET [18F] fallypride je vynikajúcim nástrojom na preskúmanie tejto situácie, pretože má vysokú afinitu a špecifickosť pre DA-D2R a DA-D3R a na rozdiel od [11C] racloprid, nie je ľahko vytesnený základnými hladinami endogénneho dopamínu.7-10 Potvrdilo sa to predspracovaním zvierat reserpínom (na odstránenie endogénneho dopamínu), ktoré nemalo žiadny vplyv na [18F] viazanie fallypridu,9,11 ale významne sa zvýšila [11C] raclopridová väzba8 ktorá bola prisúdená zmene zjavnej väzobnej afinity (Kd) a nie číslo receptora (Bmax).
Ako väzobný potenciál (BP) [18F] fallyprid je odolný voči zmenám v dôsledku vyčerpania dopamínu, čo naznačuje jeho malý účinok Kd or Bmax v základnom alebo vyčerpanom stave sme použili [18F] fallypride na testovanie našej hypotézy, že expresia DA-D2R sa zvyšuje v myšom modeli MPTP s intenzívnym cvičením.9,10,12,13 Ďalej, na podporu našich PET zobrazovacích opatrení, sme použili komplementárnu techniku Western immunoblot analýzy synaptoneurozomálnych prípravkov na meranie zmien v expresii DA-D2R proteínu na úrovni synapsie u rovnakých zvierat. Uvádzame tu účinky cvičenia na expresiu DA-D2R a [18F] fallyprid v skupinách myší liečených fyziologickým roztokom alebo MPTP.
METÓDY
Zvieratá, liečebné skupiny a podávanie MPTP
Samce myší C57BL / 6 staré 8 (Charles River Laboratories, Wilmington, MA) boli chované v skupinách v miestnosti s regulovanou teplotou pod cyklom 12 h svetlo / 12 h tmavý. Všetky postupy sa uskutočňovali v súlade s NIH Príručkou pre starostlivosť a používanie laboratórnych zvierat schválenou USC IACUC. Celkom sa myši 164 použili v štyroch liečebných skupinách: (1) soľný roztok (n = 42), (2) soľný roztok plus cvičenie (n = 55), (3) MPTP (n = 57) a (4) MPTP plus cvičenie (n = 42). Na léziu dostali myši štyri intraperitoneálne injekcie 20 mg / kg MPTP (voľná báza; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) rozpustené v 0.9% soľnom roztoku, v 2-h intervaloch alebo štyri intraperitoneálne injekcie 0.1 ml 0.9% NaCl. ako kontrola. Lézia bola potvrdená HPLC analýzou hladín dopamínu v striatale. V dňoch 10 po podaní MPTP došlo k deplécii dopamínu 82.2% u MPTP myší (48.0 ± 8.4 ng / mg proteínu) v porovnaní so soľnými myšami (269.5 ± 24.9 ng / mg proteínu). Na konci štúdie nebol žiadny významný rozdiel v hladinách striatálneho dopamínu medzi MPTP plus cvičenými myšami (69.8 ± 11.7 ng / mg proteínu) v porovnaní s MPTP (77.9 ± 12.0 ng / mg proteínu). V porovnaní so soľným roztokom (315.2 ± 9.0 ng / mg proteínu) však došlo k významnému zvýšeniu striatálneho dopamínu u fyziologického roztoku plus u cvičených myší (246.9 ± 19.8 ng / mg proteínu) (F(3,16) = 7.78; P <0.05).
Cvičenie na bežeckom páse
Cvičenie sa začalo 5 dní po lézii. Myši z dvoch cvičebných skupín (fyziologický roztok plus cvičenie a MPTP plus cvičenie) boli trénované tak, aby bežali na motorovom bežiacom páse s 100-cm (Exer 6M, Columbus Instruments, OH) s postupnými rýchlosťami po dobu 6 týždňov (5 dní / týždeň), aby sa dosiahla doba trvania 60 min / deň a rýchlosť 18 – 20 m / min.5,6
Magnetická rezonancia
Trojrozmerný volumetrický T1 vážený magnetický rezonančný obraz (MR) mozgu myši sa získal pomocou systému 7-T micro-MRI (Bruker Biospin, Billerica, MA). Parametre získavania obrazu boli: TE = 46.1 ms, TR = 6292.5 ms, hrúbka rezu 0.4-mm, hrúbka medzipluniek 0.45-mm, veľkosť matrice 128 x 128 × 128.
Radiochemistry
Syntéza [18F] fallyprid sa uskutočňoval, ako už bolo opísané, nukleofilnou substitučnou reakciou tosyl prekurzora s [18F] pomocou rádiochemického prístroja na mieru.12 Čistenie sa dosiahlo pomocou HPLC na reverznej fáze na kolóne C8 (2) Phenomenex Luna s použitím acetonitrilu a tlmivého roztoku fosforečnanu sodného ako mobilnej fázy (55: 45). UV absorbancia sa merala pri 254 nm a AUFS 0.05. Rádioaktívny pík (retenčný čas 17 min.) Zodpovedajúci [18F] fallyprid sa zhromaždí a rozpúšťadlo sa odstráni na rotačnej odparke. Konečný produkt sa testoval na pyrogenicitu, sterilitu, pH a odstránenie organických rozpúšťadiel plynovou chromatografiou. Špecifická aktivita a rádiochemická čistota sa hodnotili pomocou systému Waters HPLC s použitím analytickej metódy C8 (2) Phenomenex Luna. Špecifická aktivita bola v rozmedzí 3,000 – 12,000 Ci / mmol.
Merania PET a analýza obrazu
Na zobrazovanie PET sa použilo dvadsať myší (n = 6 soľný roztok; n = 3 soľný roztok plus cvičenie; n = 5 MPTP; n = 6 MPTP plus cvičenie). Skeny sa získali skenerom Concorde microPET R4 (CTI Concorde Microsystems, Knoxville, TN) pomocou protokolu na získanie režimu zoznamu 60-min po skenovaní prenosu 20-min na korekciu útlmu pomocou 68Zdroj Ge. [18F] fallyprid (10.92 – 11.28 MBq) bol injikovaný cez chvostovú žilu (jeden bolus) na začiatok emisného skenovania. Myši sa anestetizovali 2% izofluoránom a 98% kyslíkom. Dáta režimu dynamického zoznamu boli triedené na sinogramy s rámcami 26 (6 × 20 s, 4 × 40 s, 6 × 1 min a 10 × 5 min) a rekonštruované dvoma iteráciami OSEM (maximalizácia očakávaných podskupín) nasledovaná 18 iterácie algoritmu rekonštrukcie MAP (maximum a posteriori).14 Rekonštruované obrázky boli orezané tak, aby obsahovali hlavu a boli lineárne interpolované do Z- smer na vytvorenie obrazu 128 × 128 × 63 s izotropným 0.4 × 0.4 × 0.4 mm3 voxely. Obrazy striata s vysokým väzbovým potenciálom (BP) striata boli vypočítané z rekonštruovaných dynamických obrazov s použitím multilineárneho tkanivového referenčného modelu.15 a Loganove grafy16 s vysokou aktivitou v striate a veľmi nízkou aktivitou v mozočku (referenčná oblasť). Anatomické záujmové oblasti (striatum a mozoček) boli manuálne definované v oboch hemisférach v PET obrazoch zaregistrovaných s MRI pomocou Rview (verzia 8.21Beta).17 Kvantifikácia špecifickej väzby [18F] fallyprid v myšom striate sa uskutočňoval s použitím hodnoty BP, ktorá poskytuje mieru pomeru špecifickej / nešpecifickej väzby v rovnováhe.18,19 Aby sa demonštrovala väzbová špecificita v striatu, odobrali sa štyri myši 60 min. Po injekcii ligandu, mozgy sa rýchlo zmrazili v tekutom dusíku, rozdelili sa na hrúbku 30-μm a rezy sa umiestnili na fosfo-imager (Typhoon 9200, GE Healthcare Inc., Piscataway). , NJ) (Obr. 1). Štúdie preukázali, že [18F] fallyprid sa špecificky viaže na DA-D2R, a keďže len veľmi málo DA-D3R je v striate, väzba naznačuje obsadenie DA-D2R.9,10,12,13
Odber tkanív pre HPLC a analýzu proteínov
Na konci štúdie boli mozgy rýchlo odstránené a dorzálne striatum bolo odrezané čerstvé zodpovedajúce anatomickým oblastiam z bregmy 1.2 do 0.6 s corpus callosum ako dorzálnou hranicou, laterálny aspekt corpus callosum ako laterálna hranica a nad prednou komisiou ako ventrálna hranica.20
HPLC analýza dopamínu a jeho metabolitov
Hladiny dopamínu v striatálnych homogenátoch (n = 4 na skupinu) boli stanovené pomocou HPLC s elektrochemickou detekciou.6 Systém pozostával z automatického vzorkovača ESA (ESA, Chelmsford, MA) vybaveného kolónou C-150 s reverznou fázou 3.2 × 18 mm (priemer 3μm) a CoulArray 5600A (ESA, Chelmsford, MA), ktorý bol vybavený štyrmi -kanálová analytická bunka s potenciálom nastaveným na -75, 50, 220 a 350 mV.
Analýza Western Immunoblot
Cvičiaci účinok na synaptickú expresiu DA-D1R a DA-D2R sa analyzoval v synaptoneurozómových prípravkoch pripravených z čerstvého z ôsmich združených dorsolaterálnych striatum.21 Tento postup sa uskutočnil na troch sériách myší pre celkom 24 myší na experimentálnu skupinu (n = 3 prepsy na skupinu). Relatívna expresia proteínov pre DA-D1R (~ 50 kDa), DA-D2R (~ 50 kDa), tyrozínhydroxylázu (58 kDa), transportér dopamínu (68 kDa) a a-tubulín (50 kDa) (ako kontrola plnenia) boli analyzované pomocou Western imunoblot22 použitím komerčne dostupných primárnych protilátok (králičie polyklonálne a myšie monoklonálne protilátky, Millipore, Temecula, CA). Proteínové pásy sa vizualizovali afinitne purifikovanými kozími anti-králičími alebo anti-myšacími sekundárnymi protilátkami konjugovanými s IRDye.680 alebo IRDye800 (Rockland, Gilbertsville, PA). Fluorescenčný signál sa detegoval skenovaním filtra v LI-COR Odyssey blízko infračervenej zobrazovacej platformy a kvantifikoval sa pomocou softvéru Odyssey 2.1 (LI-COR Biotechnology, Lincoln, NE). Výsledky sú uvedené ako relatívne úrovne expresie v porovnaní so soľnou skupinou (nastavená na 100%).
Štatistická analýza
Rozdiely medzi skupinami v BP [18Hladiny F] fallypridu, DA-D1R a DA-D2R sa analyzovali pomocou obojsmernej analýzy variancie (ANOVA) s ošetrením medzi faktorom subjektu (fyziologický roztok verzus MPTP) a cvičením ako v rámci faktora subjektu (žiadne cvičenie vs. cvičenia). Pre test maximálnej rýchlosti bežiaceho pásu sa použil čas medzi faktorom subjektu (týždeň 1, 2 atď.) A liečba sa použila ako faktor faktoru (fyziologický roztok verzus MPTP). Bonferroniho post hoc test sa použil na korekciu viacerých porovnaní pri posudzovaní významnosti záujmu. Úroveň významnosti bola nastavená na P <0.05. Na preskúmanie praktického významu skupinových rozdielov sa pomocou veľkosti veľkosti účinku (ES) (ES = stredná hodnota) vypočítal odhad veľkosti rozdielov medzi skupinami.Skupina 1 - PriemerSkupina 2/SDspojené). ES odráža dopad liečby na záujmovú populáciu a uvádza sa podľa stanovených kritérií ako malá (<0.41), stredná (0.41–0.70) alebo veľká (> 0.70).23 Analýza sa uskutočňovala použitím Prism5 pre Windows (GraphPad, San Diego, CA).
VÝSLEDKY
Cvičenie na bežeckom páse s vysokou intenzitou Zlepšené motorické chovanie u myší s MPTP-Lesioned
Pred léziou MPTP a začiatkom cvičenia boli priemerné východiskové rýchlosti všetkých myší v dvoch cvičebných skupinách podobné (fyziologický roztok plus cvičenie: 11.7 ± 1.1 m / min a MPTP plus cvičenie: 11.2 ± 1.1 m / min). Denné cvičenie počas týždňov 6 zlepšilo maximálne rýchlosti bežiaceho pásu v obidvoch cvičebných skupinách so soľným roztokom plus cvičenými myšami, ktoré vykazovali výrazne vyššiu maximálnu rýchlosť v porovnaní s MPTP plus cvičenými myšami v týždňoch 1 až 4 (Obr. 2). MPTP plus cvičené myši však mali podobné maximálne rýchlosti bežiaceho pásu ako fyziologický roztok plus cvičebné myši v týždni 5 (MPTP plus cvičenie: 17.2 ± 3.6 m / min a fyziologický roztok plus cvičenie: 22.0 ± 1.5 m / min) a týždeň 6 (19.2 ± 1.2 m) / min a 22.2 ± 0.9 m / min.). Ako už bolo uvedené, myši s léziami MPTP, ktoré nepodstúpili tréning na bežiacom páse, nevykazovali spontánne zotavenie z motorického správania s maximálnou rýchlosťou 7.0 ± 0.3 m / min na konci cvičebného obdobia 6-týždeň.5
Cvičenie na bežeckom páse s vysokou intenzitou Zvýšený striatálny proteín DA-D2R, ale nie proteín DA-D1R
Cvičenie na bežeckom páse s vysokou intenzitou rôzne ovplyvňovalo hladiny DA-D2R a DA-D1R v synaptoneurozomálnych prípravkoch z dorzálneho striata, ako ukazuje analýza westernovým prenosom (Obr. 3). MPTP plus cvičené myši mali 48.8% zvýšenie v striatálnom DA-D2R v porovnaní s MPTP myšami (Obrázok 3B) a významná interakcia medzi cvičením a léziami MPTP na úrovni proteínov DA-D2R (F(1,8) = 6.0; P <0.05). Naopak, medzi skupinami nebol žiadny cvičebný efekt na hladiny proteínu DA-D1R (Obrázok 3A; F(1,8) = 0.1, P = 0.78). Lézia MPTP samotná významne nezmenila ani DA-D2R (F(1,8) = 0.0; P = 0.88) alebo výraz DA-D1R (F(1,8) = 0.0; P = 0.92). Okrem toho dva rôzne proteínové markery integrity dopamínergných vlákien stredného mozgu, tyrozínhydroxyláza (TH; Obrázok 3C) a dopamínový transportér (DAT; Obrázok 3D), preukázali, že MPTP významne znížilo striatálny TH proteín (F(1,8) = 757.3; P <0.05) a výraz DAT (F(1,8) = 218.0; P <0.05).
Cvičenie na bežeckom páse s vysokou intenzitou, zvýšený striatál [18F] Väzbový potenciál fallypridu (BP)
Zatiaľ čo westernová imunoblottingová analýza expresie receptorových proteínov merala celkové protilátkové epitopy (povrchové aj vnútorné bunkové zásoby), in vivo Zobrazovanie PET s vysokoafinitným rádioligandom špecifickým pre DA-D2R [18F] fallyprid môže vymedziť účinky cvičenia na dostupnosť DA-D2R na väzbu ligandu (Obr. 4). Štatistické analýzy ukázali, že cvičenie malo významný účinok (F(1,16) = 12.3; P <0.05), ako aj lézie MPTP (F(1,16) = 160.3; P <0.05) bez významnej interakcie medzi MPTP a cvičením (F(1,16) = 3.5; P = 0.07) dňa [18F] fallypride BP. Bonferroniho post hoc analýza preukázala významný rozdiel v hodnotách BP medzi MPTP a MPTP plus cvičenými myšami (t = 1.1, Df = 1, 16; P <0.01) a žiadny významný rozdiel medzi soľným roztokom a soľným roztokom plus cvičebné myši (t = 4.1, Df = 1; P > 0.05). Konkrétne MPTP plus cvičiace myši mali nárast o 73.1% [18F] fallypride BP v porovnaní s MPTP myšami (priemerné hodnoty BP pre MPTP plus cvičenie: 7.1 ± 0.7; priemerné hodnoty BP pre myši MPTP: 4.1 ± 0.3) (Obrázok 4B). Okrem toho myši so soľným roztokom a cvičením mali 8.2% zvýšenie v [18F] fallyprid BP (13.2 ± 1.0) v porovnaní so soľnými myšami (12.2 ± 0.3). V súlade s týmito zisteniami výpočty „veľkosti účinku“ odhalili väčší cvičebný účinok medzi skupinami MPTP (ES = 2.61), ako sa pozoroval medzi skupinami so soľným roztokom (ES = 0.94).
DISKUSIA
Táto štúdia ukazuje, že cvičenie na bežiacom páse s vysokou intenzitou vedie k zvýšeniu [18F] fallyprid BP (dostupnosť DA-D2R) v striatu myší liečených MPTP. Naopak, nedošlo k žiadnej významnej zmene v celkových striatálnych hladinách dopamínu medzi MPTP plus cvičením v porovnaní s MPTP bez cvičených myší. [18F] fallyprid je vysoko selektívny DA-D2 / D3R antagonista, ktorého BP odráža in vivo miera dostupných receptorov (Bmax) / väzobná afinita (Kd). Pretože DA-D2Rs sú dominantným subtypom dopamínových receptorov v dorzálnom striatume, nárast [18F] fallyprid BP predstavuje zvýšenie počtu DA-D2R a je podporené zvýšením expresie proteínov pomocou Western immunoblotting a našich predchádzajúcich štúdií, ktoré ukazujú zvýšenie expresie transkriptu mRNA DA-D2R pomocou striatálnej histochémie hybridizácie in situ.5 Táto interpretácia výšky BP je ďalej podporená skutočnosťou, že vysídlenie [18F] fallyprid dopamínom sa pravdepodobne nevyskytuje u MPTP myší, pretože hladiny dopamínu zostávajú nízke.24 Preto zmeny zjavnej väzobnej afinity (Kd) sú zanedbateľné a je nepravdepodobné, že by BP ovplyvnili. Zvýšený účinok cvičenia u MPTP myší môže odrážať pokus poškodeného mozgu optimalizovať dopaminergnú neurotransmisiu prostredníctvom zvýšeného počtu receptorov, zatiaľ čo hladiny dopamínu zostávajú vyčerpané. Zvýšená citlivosť MPTP myší na cvičenie odhaľuje väčší potenciál zranených oproti neporušenému mozgu na neuroplasticitu, čo nemusí byť nevyhnutné, keď sú poškodené striatálne obvody. Skutočnosť, že hladiny dopamínu sa pri cvičení u MPTP myší významne nemenia, naznačuje, že kompenzačné zmeny v DA-D2R sú rozhodujúce pre zlepšenie motorického výkonu súvisiaceho s cvičením.
Pomocou zobrazovania PET sme pozorovali pokles DA-D2R BP po lézii MPTP v porovnaní s myšami ošetrenými soľným roztokom. To bolo na rozdiel od Western imunoblottingu, pri ktorom nebola pozorovaná žiadna zmena v expresii DA-D2R proteínu. DA-D2R existuje v dynamickej rovnováhe medzi povrchovými a intracelulárnymi kompartmentmi, pričom tie nie sú všeobecne dostupné na naviazanie na PET rádioligandy. V stave ochudobnenom na dopamín môžu kompenzačné mechanizmy viesť k zmenám v intracelulárnom bazéne pre DA-D2R, ktoré nemusia byť dostupné pre [18F] fallypridová väzba, ale ešte dostupná na detekciu pri Western imunoblotting.
Na rozdiel od našich zistení bol kompenzovaný nárast DA-D2R hlásený u jedincov s PD a po podaní MPTP u primátov (nehumánnych) alebo 6-OHDA u potkanov.25 V literatúre je strata DA-D2R údajne spôsobená degeneráciou dopaminergných neurónov, zatiaľ čo zvýšenie DA-D2R je výsledkom zvýšenej expresie na zostávajúcich dopaminergných termináloch a / alebo zvýšenej syntézy v striatopallidálnych neurónoch alebo cholinergických interneurónoch. Tento rozdiel medzi našou PET štúdiou a literatúrou môže byť spôsobený rozdielmi v závažnosti lézie medzi štúdiami.11 Konkrétne strata väčšieho počtu presynaptických DA-D2R v dôsledku straty buniek vyvolanej MPTP môže byť dostatočná na kompenzáciu akýchkoľvek postsynaptických kompenzačných zmien vyvolaných samotnou léziou. Inou možnosťou je, že naša neschopnosť pozorovať zvýšenie DA-D2R BP a hladinu expresie u MPTP (netrénovaných) myší môže byť spôsobená miernym obnovením hladín dopamínu na konci štúdie (82% deplécia dopamínu v 10 dňoch oproti 68 % vyčerpania v 42 dňoch po odlesku). Je to však nepravdepodobné, pretože myši MPTP plus, ktoré tiež vykazovali malé zotavenie dopamínu (významne sa nelíšili od myší bez MPTP bez cvičenia), zvýšili DA-D2R BP.
Väčšina DA-D1R a D2R sa exprimuje na dendritických chrbticiach MSN s ďalšími receptormi exprimovanými na cholinergných interneurónoch a termináloch glutamátergických a dopaminergných neurónov pochádzajúcich z kôry (alebo talamu) a substantia nigra pars compacta.26 Hlavnou úlohou dopamínu je modulácia kortikostranálnej alebo thalamostriatálnej glutamatergickej neurotransmisie v MSN. Glutamatergická neurotransmisia je zosilnená prostredníctvom DA-D1R a znížená prostredníctvom DA-D2R.27-29 V podmienkach vyčerpania dopamínu sa chrbtice a synaptické spojenia selektívne strácajú na DA-D2R obsahujúcom MSN nepriamej dráhy.30 Táto strata je sprevádzaná hyperexcitabilným stavom v MSN kvôli zvýšenej glutamatergickej kortikostriálnej neurotransmisii.31-33 Na zvieracích modeloch PD táto zvýšená glutamatergická jazda koreluje s motorickým správaním podobným parkinsonovej chorobe.34 Zoslabenie tohto hyperexcitovateľného stavu pomocou dopamínu alebo jeho agonistov vedie k zvráteniu parkinsonovských motorických deficitov.35,36 Na základe týchto správ a našich zistení predpokladáme, že prínosom cvičení s vysokou intenzitou je zvýšenie dopaminergnej signalizácie prostredníctvom zvýšenej expresie DA-D2R v nepriamej dráhe (ale nie priamej dráhy DA-D1R) a zlepšenie motorickej funkcie prostredníctvom potlačenie glutamatergickej vzrušivosti.
Primárnym záverom našej štúdie je, že cvičenie vo forme intenzívneho behu na bežiacom páse uľahčuje neuroplasticitu prostredníctvom zvýšenej expresie striatálnych DA-D2R, čo je proces, ktorý je najviac zrejmý v poranenom mozgu. Na základe našich zistení je neinvazívny prístup k zobrazovaniu PET pomocou [18F] fallyprid sa môže použiť na skúmanie toho, či intenzívne cvičenie na bežiacom páse tiež vedie k zmenám DA-D2R u jedincov s PD. Naša štúdia zdôrazňuje význam predklinického výskumu na zvieracích modeloch s depléciou dopamínu a význam translačného výskumu pre poskytnutie odôvodnenia a pochopenia pochopenia zobrazovacích a cvičebných štúdií u jednotlivcov s PD.
Poďakovanie
Táto práca bola podporená grantom z úplného pilotného grantového programu USC CTSI a veľkorysými finančnými prostriedkami od Nadácie Parkinsonovej choroby, Team Parkinson (Los Angeles), Parkinsonovej aliancie, vzdelávacej skupiny pre Whittier Parkinsonovu chorobu, NINDS RO1 NS44327-1, NIA ( AG 21937) a US Army NETRP W81XWH-04-1-0444. MGV je príjemcom štipendijného štipendia Neurovedného programu USC. Chceli by sme sa poďakovať Ryanovi Parkovi a Dr. Peterovi Contimovi z USC Small Imaging Imaging Core za pomoc s mikro-PET zobrazovaním a Dr. Rexovi Moatsovi z Small Imaging Imaging Research Core v Saban Research Institute za pomoc s MRI myši. Chceli by sme sa poďakovať Yi-Hsuanovi (Lilian) Lai za pomoc pri cvičení na bežeckom páse a Avery Abernathy za jeho odbornosť v analýze HPLC. Ďakujeme priateľom skupiny USC Parkinson's Disease Research Group vrátane George a MaryLou Boone, Walter a Susan Doniger a Roberto Gonzales za ich veľkorysú podporu.
poznámky pod čiarou
Potenciálny konflikt záujmov: Nič nahlásenie.
Dôkaz bol pridaný ako dôkaz: Tento článok bol publikovaný online dňa 19, október 2010. Následne bola zistená chyba. Toto oznámenie je súčasťou online a tlačenej verzie, čo znamená, že obidve boli opravené.
Finančné zverejnenia: Štipendijný program Neurovedy USC (MV), NINDS RO1 NS44327-1 (MV, CW, JW, MJ a GP), úplný pilotný grantový program USC CTSI (QL, AN, MJ, GP).
Roly autora: Všetci autori boli nápomocní pri vytváraní tohto rukopisu. Koncepcia výskumného projektu: GP, BF, MJ, RL, JW. Realizácia projektu: MV, QL, AN, CW, MJ, GP. Zber údajov, spracovanie, štatistická analýza: MV, QL, BF, AN, RL, MJ, GP. Príprava rukopisu: MV, QL, BF, RL, JW, MJ, GP.
Referencie
36. Calabresi P, Pisani A, Centonze D, Bernardi G. Synaptická plasticita a fyziologické interakcie medzi dopamínom a gluta
;
