Μελέτη της δράσεως νευροτοξικών παραγόντων στην παρεγκεφαλίδα επιμύων: Επίδραση του αντινεοπλασματικού κυτοσίνη αραβινοσίδη (ara-c)

Abstract

Cytosine arabinoside (AraC) an anticancer drug commonly used in leukemia treatment, has an impact on cerebellar function and severe motor coordination deficits are described among its side effects. In order to characterize the nature of AraC-induced cerebellar lesions in an adult animal model, we have administered i.p. 400mg/kg bw of AraC in adult male Wistar rats for 5 days. Subsequently, the animals were subjected to behavioral tests including walking pattern evaluation, rotarod, open field and Morris watermaze tests. AraC- treated rats demonstrated a disturbed walking pattern, an impaired ability to remain on the rotating rod, along with a decrease of swimming velocity in the watermaze test, implying a weaker motor learning and coordination ability in comparison to the control group. The disturbed performance in the above tests was largely prevented by co-administration of the antioxidant N-acetylcysteine (NAC) 200mg/kg p.o. In the molecular cerebellar layer of AraC - treated animals, the neurofilament (NF) immunopositive axons, stemming from basket and stellate cells, were significantly reduced. Western blotting revealed an altered proportion of the three NF isotypes (NF-H, NF-M, NF-L). Following AraC treatment, Purkinje cells exhibited an enhanced expression of the calcium buffering protein calbindin D along with an up-regulation of other proteins responding to AraC toxic insult, like GAPDH and heat shock protein 70. To investigate the impact of developmental state in the AraC - induced toxicity in the cerebellum, we have administered i.p. 200mg/kg bw of AraC in neonatal male and female Wistar rats for 3 days (during postnatal days 14-16). Nissl staining showed a decrease in the external granular layer width within the animals of the AraC group. The latter exhibited a reduced immunopositivity against GFAP, possibly as an outcome of a toxic AraC effect on glia. Western blot analysis of the cerebella of the AraC - treated neonatal male rats also revealed a statistically significant decrease in the ratio of the NF-Η isoform to the total NF content compared to non-treated controls, though to a lesser extent than in adults. Interestingly, AraC - treated neonatal female rats exhibited an increase in all three NF isoforms compared to non-treated controls, suggesting the existence of a sexual dimorphism.

Η κυτοσίνη αραβινοσίδη (AraC), ένας αντινεοπλασματικός παράγοντας που χρησιμοποιείται συχνά στη θεραπεία της λευχαιμίας, έχει βλαπτική επίδραση στη λειτουργία της παρεγκεφαλίδας. Για να διερευνήσουμε τη φύση της προκαλούμενης βλάβης από το AraC σε ένα πειραματικό μοντέλου σε ενήλικα ζώα, χορηγήσαμε ενδοπεριτοναΐκά AraC σε δόση 400mg/kg Σ.Β σε αρσενικούς ενήλικους επίμυες Wistar επί 5 ημέρες. Στη συνέχεια τα πειραματόζωα υποβλήθηκαν σε δοκιμασίες συμπεριφοράς οι οποίες περιλάμβαναν αξιολόγηση των αποτυπωμάτων βάδισης, δοκιμασία περιστρεφόμενου κυλίνδρου, ανοικτού πεδίου και υδάτινου λαβυρίνθου κατά Morris. Οι επίμυες που έλαβαν AraC παρουσίασαν διαταραχές στις ανωτέρω συμπεριφορικές δοκιμασίες που ενισχύουν την πιθανότητα ελλειμματικού συντονισμού και κινητικής μάθησης στα ζώα αυτής της ομάδας σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Η συγχορήγηση του αντιοξειδωτικού φαρμάκου Ν-ακετυλοκυστεΐνης (NAC) σε δόση 200mg/kg Σ.Β διαλυμένο στο πόσιμο νερό, απέτρεψε την εκδήλωση διαταραχής στις επιδόσεις των πειραματόζωων που έλαβαν AraC στις ανωτέρω δοκιμασίες. Στην μοριώδη στοιβάδα της παρεγκεφαλίδας των πειραματόζωων που έλαβαν AraC διαπιστώθηκε ανοσοϊστοχημικά ελάττωση της έκφρασης των νευροϊνιδίων (NF). Η ανοσοστύπωση κατά Western αποκάλυψε μια μεταβολή στην αναλογία ανάμεσα στις τρεις ισόμορφες των νευροϊνιδίων (NF-Η, NF-M, NF-L). Επίσης, καταγράφηκε ανοσοϊστοχημικά μια ενίσχυση της έκφρασης της καλμπιντίνης D (πρωτεΐνη που ρυθμίζει τα επίπεδα ασβεστίου) στα κύτταρα Purkinje και αύξηση των επιπέδων και άλλων πρωτεϊνών όπως της GAPDH και της πρωτεΐνης του θερμικού σοκ Hsp70, ως αντίδραση στο τοξικό ερέθισμα του AraC. Προκειμένου να διερευνήσουμε την επίπτωση του αναπτυξιακού σταδίου στην τοξικότητα του AraC στην παρεγκεφαλίδα, χορηγήθηκε υποδόρια AraC σε δόση 200mg/kg Σ.Β σε νεαρούς αρσενικούς και θηλυκούς επίμυες (κατά τις ημέρες 14-16 από τη γέννηση). Η χρώση Nissl έδειξε ελάττωση του πάχους της εξωτερικής κοκκιώδους στοιβάδας στην ομάδα που έλαβε AraC ενώ τα ίδια ζώα εμφάνιζαν ανοσοϊστοχημικά μείωση της GFAP, γεγονός που υποδηλώνει επίδραση του AraC στη γλοία. Η ανοσοστύπωση κατά Western αποκάλυψε ελάττωση στην αναλογία της NF-Η προς τις υπόλοιπες ισόμορφες στα νεαρά αρσενικά ζώα υπό AraC. Ένα ενδιαφέρον εύρημα ήταν η αύξηση και στις τρεις ισόμορφες των νευροϊνιδίων στα νερά θηλυκά ζώα στα οποία χορηγήθηκε AraC. Το αποτέλεσμα αυτό πιθανά εξηγείται από την ύπαρξη σεξουαλικού διμορφισμού.