Caracterização neuroquímica e comportamental da lesão da via nigroestrial com 1-metil-4-fenil-1,2,3,6- tetraidropiridina (mptp0 e 6-hidroxidopamina (6-ohda) em ratos

Abstract

Modelos animais de lesão neuroquímica da via nigroestriatal em ratos reproduzem uma importante característica neuropatológica dos pacientes com doença de Parkinson: a depleção de neurônios dopaminérgicos com corpo celular na substância negra compacta (SNc), que projetam para o estriado pelo feixe prosencefálico medial (FPM). A toxina 6-OHDA produz lesões severas quando infundida no FPM de ratos, enquanto o MPTP é pouco citado em usos nesses animais, dada a menor efetividade de lesão nessa espécie. Porém, a infusão de MPTP na SNc pode simular estágios iniciais da doença, antes do aparecimento dos sinais motores incapacitantes. O objetivo deste trabalho foi comparar as características bioquímicas e funcionais da lesão com as toxinas 6-OHDA e MPTP em ratos, considerando seus efeitos motores e comportamentais. Ratos Wistar machos adultos foram lesados por infusão de uma das toxinas em determinadas regiões da SNc ou no FPM e submetidos a ensaios de rotação por desafio com apomorfina ou aprendizado em labirinto aquático de Morris. Os animais foram então mortos por guilhotina e seus cérebros foram dissecados. Nas amostras de estriado, córtex ou hipocampo, foram determinadas as concentrações de dopamina e seu metabólitos por HPLC com detecção eletroquímica. No mesencéfalo, os neurônios dopaminérgicos da SNc e da área tegmental ventral foram quantificados por imunoistoquímica para tirosina hidroxilase. Também caracterizou-se a topografia da via nigroestriatal lesada e a especificidade das toxinas frente a neurônios não dopaminérgicos. O efeito neuroprotetor da ketamina/xilazina sobre as lesões causadas pelas duas neurotoxinas foi avaliado pelo ensaio de aprendizado no Labirinto Aquático de Morris, pela mensuração neurouímica da dopamina e metabólitos e por imunohistoquímica para tirosina hidroxilase. Os resultados indicam que o perfil de rotações em resposta a apomorfina é diferente para as duas toxinas, mas não é exatamento oposto. O sentido das rotações parece depender mais da intensidade da lesão do que do local de infusão das toxinas. A 6-OHDA causa morte de neurônios dopaminérgicos de forma potente e pode ser captada por fibras de passagem, causando lesão retrógrada. Enquanto isso, o MPTP produz morte neuronial mais localizada no ponto de infusão, sendo sua lesão mais moderada. Ambas as toxinas foram capazes de lesar neurônios serotoninérgicos. A menor potência do MPTP ficou evidenciada quando o efeito de sua infusão foi totalmente revertido pela anestesia com ketamina/xilazina, o que não aconteceu com a 6-OHDA. Foram evidenciadas diferenças de potência e mecanismo de ação que podem ser responsáveis pelas particularidades de cada modelo. Essas diferenças devem ser consideradas no planejamento dos experimentos, levando em consideração que fase da doença ou extensão de lesão se deseja estudar. O conhecimento das características de cada modelo permite a maior exatidão na sua aplicação e na interpretação dos resultados. Dessa forma, os modelos da 6-OHDA e do MPTP em ratos contribuem como ferramentas importantes para o estudo das alterações observadas nas fases final e inicial da doença de Parkinson, bem como na seleção de drogas usadas no seu tratamento.

Animal models using neurochemical lesions of the nigrostriatal pathway mimic an important pathologic feature of Parkinson’s disease, which is the depletion of dopaminergic neurons located on the substantia nigra, pars compacta (SNc), which project to the striatum by the medial prosencephalic bundle (MPB). The toxin 6-OHDA causes severe damage when infused into the rats’ MPB, while MPTP is less cited on studies using rats, due to the lower effectiveness of MPTP on this species. However, the MPTP infusion into the SNc of rats can mimic the initial stages of the disease, before the appearance of disabling motor signs. The objective of this work was to compare the biochemical characteristics of the lesion using the toxins 6-OHDA or MPTP in rats, considering their motor and behavioral effects. Adult male Wistar rats were lesioned by infusion of each toxin into specific regions of the SNc or in the MPB and then submitted to rotation tests by apomorphine challenge. The rats were then killed and their brains were dissected. Dopamine and its metabolites were evaluated in samples of striatum, hippocampus and cortex, by HPLC with electrochemical detection. On the mesencephalum samples, SNc and ventral tegmental area dopaminergic neurons were quantified by immunohistochemistry for tyrosine hydroxylase. The topography of the lesioned nigrostriatal pathway and the specificity of each toxin on lesioning dopaminergic neurons were also studied. The potency of lesioning dopaminergic neurons was also measured by learning tests on the Morris water maze, neurochemical and histological analysis after surgeries under different anesthetics (thiopental x ketamin/xylazin). The results indicate that the turning behavior in response to apomorphine is different, but not opposite, for each toxin. The direction of the rotations seems to depend more on the lesion intensity than on the spot of toxin infusion. 6-OHDA potently causes death of dopaminergic neurons and can be taken by passage fibers, causing retrograde lesion. On the other hand, MPTP induces more modest neuronal death, and rather restricted to the site of infusion. Both toxins showed capability to lesion serotonergic cells. The lower potency of MPTP became evident when its effect was totally reverted when the surgery was performed under ketamin/xylazin anesthesia, while this did not happen on the 6-OHDA group. Differences on potency and action mechanisms were pointed as the causes for these toxins particularities. These differences must be taken in consideration while planning the experiments using these models. The knowledge of the characteristics of each model allows higher sharpness on its application and on the results interpretation. They are important tools on the study of different phases of Parkinson’s disease as well as on the screening of potential drugs for its treatment.