Μελέτη των παραγόντων που ρυθμίζουν την επιβίωση, τη διαφοροποίηση και την απόπτωση των νευρώνων του ραβδωτού σώματος κατά την ανάπτυξη και μετά από πειραματικές βλάβες

Abstract

The striatum is the major nucleus of the basal ganglia. It plays an essential role in motion and a variety of cognitive functions. It is well established that striatal neurons are affected in neurodegenerative disorders, such as Parkinson.s and Huntington.s disease. The striatum receives input from the cerebral cortex, the thalamus as well as the substantia nigra pars compacta. In the present study we evaluated the pattern of apoptotic cell death in the striatum of the rat during development and in two models of lesion-induced cell death. These models involved a) unilateral ablations of the cerebral cortex and b) lesions of the catecholaminergic afferent systems by intraperitoneal administration of the neurotoxin 6-OHDA. We used the TUNEL method for the in situ labelling of DNA fragmentation in dying cells. Examination with the electron microscope revealed morphological features of TUNEL+ cells typical of apoptosis. Moreover, we showed that developmental or lesion-induced cell death was mediated through the activation of caspase-3 and the expression of fractin, which are considered as reliable apoptotic markers. The results of the present study showed that apoptosis in the striatum occurs early in postnatal life. Apoptotic cells were mainly detected during the first postnatal week and their frequency peaked at P5. Thereafter, their frequency decreased significantly and reached minimal levels by the end of the fourth postnatal week. The effects of the different lesions on the survival and phenotype of the striatal neurons were evaluated and compared. The cerebral cortex and the substantia nigra pars compacta are major sources of anterogradely transported neurotrophic factors for striatal neurons. The results of the present study showed that following cortical lesions at P0 the frequency of apoptotic cells in the striatum increased significantly and peaked at P7. In contrast, cortical lesions performed at P7 or at P14 did not have any effects on the survival of striatal neurons. 6-OHDA lesions caused a significant increase in the frequency of apoptotic cells that was of the same magnitude and peaked during the same developmental stage as the increase induced by cortical lesions at P0. The effects of these lesions on the survival and phenotype of the GABAergic and the cholinergic neurons of the striatum were investigated with the use of immunohistochemistry. It was shown that cortical lesions at P0 and 6-OHDA lesions resulted not only in a decrease in the frequency but also in alterations in the phenotype of these two neuronal populations.

Το ραβδωτό σώµα είναι πυρήνας του τελικού εγκεφάλου και ανήκει στα βασικά γάγγλια. Συµµετέχει στoν προγραµµατισµό και στην εκτέλεση σύνθετων κινήσεων καθώς και σε ανώτερες γνωστικές λειτουργίες. Υποστηρίζεται ότι η εκφύλιση των νευρώνων του συµµετέχει στην παθογένεια νευροεκφυλιστικών διαταραχών, όπως είναι οι νόσοι Parkinson και Huntington. Το ραβδωτό σώµα αποτελεί τον «πυρήνα εισόδου» των βασικών γαγγλίων και δέχεται προσαγωγές ίνες κυρίως από τον φλοιό των εγκεφαλικών ηµισφαιρίων, τον θάλαµο και τη συµπαγή µοίρα της µέλαινας ουσίας. Στην εργασία αυτή µελετήθηκε ο αποπτωτικός κυτταρικός θάνατος στο ραβδωτό σώµα του επίµυος κατά την ανάπτυξη και σε δύο πειραµατικά µοντέλα, στα οποία προκλήθηκαν βλάβες σε κύριες προσαγωγές συνδέσεις του πυρήνα. Οι βλάβες αυτές περιελάµβαναν α) την αφαίρεση του φλοιού του ενός εγκεφαλικού ηµισφαιρίου και β) την καταστροφή των κατεχολαµινεργικών προσαγωγών συστηµάτων του ραβδωτού σώµατος µε τη νευροτοξίνη 6- OHDA. Για τη µελέτη της απόπτωσης χρησιµοποιήθηκε η µέθοδος TUNEL, µε την οποία επιτυγχάνεται η in situ ανίχνευση του κατακερµατισµένου DNA των αποπτωτικών κυττάρων. Ο αποπτωτικός τύπος του κυτταρικού θανάτου επιβεβαιώθηκε µε τη χρήση της µεθόδου της ανοσοϊστοχηµείας για την ανίχνευση δύο αξιόπιστων αποπτωτικών δεικτών, της ενεργοποιηµένης κασπάσης-3 και της φρακτίνης. Επιπλέον, πιστοποιήθηκαν τα αποπτωτικά µορφολογικά χαρακτηριστικά των σεσηµασµένων µε τη µέθοδο TUNEL κυττάρων στο επίπεδο του ηλεκτρονικού µικροσκοπίου. Σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα της παρούσας εργασίας, η απόπτωση στο ραβδωτό σώµα εξελίσσεται κατά τις πρώτες εβδοµάδες της µεταγεννητικής ζωής. Αποπτωτικά κύτταρα παρατηρούνται κατά την πρώτη µεταγεννητική εβδοµάδα και η πυκνότητά τους παρουσιάζει µέγιστο τη Μ5. Στη συνέχεια, το φαινόµενο παρουσιάζει φθίνουσα πορεία και ολοκληρώνεται µέχρι το τέλος της τέταρτης µεταγεννητικής εβδοµάδας.