Stymulacja neuronalnej nadprodukcji BDNF w uszkodzonym rdzeniu kręgowym szczura : ocena zmian molekularnych i morfologicznych w okresie najlepszej poprawy funkcjonalnej : praca doktorska

Głowacka, Anna (1989– )

Stymulacja neuronalnej nadprodukcji BDNF w uszkodzonym rdzeniu kręgowym szczura : ocena zmian molekularnych i morfologicznych w okresie najlepszej poprawy funkcjonalnej : praca doktorska

Pobierz

Opis
Informacje

Tytuł: Stymulacja neuronalnej nadprodukcji BDNF w uszkodzonym rdzeniu kręgowym szczura : ocena zmian molekularnych i morfologicznych w okresie najlepszej poprawy funkcjonalnej : praca doktorska

Abstrakt:

Uszkodzenie rdzenia kręgowego prowadzi do przerwania i degeneracji dróg nerwowych, które mają swoje źródło w ośrodkach nadrdzeniowych. W rezultacie pacjent doświadcza częściowej lub całkowitej utraty zdolności ruchowej, której stopień zależy od lokalizacji i stopnia uszkodzenia rdzenia. Takie urazy często wiążą się z trwałą niepełnosprawnością, gdyż obecne metody leczenia są ograniczone w swojej skuteczności. Jedną z obiecujących strategii jest wzbogacanie sieci neuronowej poniżej miejsca uszkodzenia w neurotroﬁny – niskocząsteczkowe białka promujące przeżycie neuronów i procesy plastyczności synaptycznej. W niniejszej dysertacji dorosłym szczurom po całkowitym przecięciu rdzenia kręgowego (SCT) na poziomie dolnych segmentów piersiowych podano dordzeniowo wektor AAV niosący gen czynnika neurotroﬁcznego pochodzenia mózgowego (AAV-BDNF). Zwierzęta z nadekspresją BDNF wykazały szybką i znaczącą poprawę sprawności ruchowej; w trzecim tygodniu po uszkodzeniu odzyskały zdolność do naprzemiennego ruchu kończyn, podporu masy ciała i stawiania stóp na podeszwie w trakcie treningu na ruchomym bieżniku. Te wyniki, uzyskane w grupie 14 zwierząt stały się mocnym potwierdzeniem potencjału terapeutycznego wektora AAV-BDNF zaobserwowanego wcześniej w eksperymencie chronicznym przeprowadzonym w naszym Zespole. W doświadczeniu trwającym 6 tygodni okres najlepszej poprawy funkcjonalnej przypadał na trzeci tydzień po SCT i iniekcji AAV-BDNF, zaś w późniejszych czasach pooperacyjnych pojawiały się efekty uboczne w postaci drgawek i ruchów klonicznych, najprawdopodobniej związane z nadmierną stymulacją sieci.W niniejszej pracy postanowiono odpowiedzieć na pytanie o molekularne podłoże terapeutycznego działania BDNF. W tym celu scharakteryzowano zmiany neurochemiczne i strukturalne w rdzeniu kręgowym i złączu nerwowo-mięśniowym w okresie największej poprawy funkcjonalnej. Ze względu na przesłanki wskazujące na różną wrażliwość na SCT obwodów neuronalnych dwóch przeciwstawnie działających mięśni stawu skokowego: zginacza (Tibialis anterior, TA) i prostownika (Soleus, Sol), zbadano motoneurony i złącza nerwowo-mięśniowe tych dwóch mięśni. Połączenie analizy komórkowej i subkomórkowej dystrybucji mRNA, ocenianej na podstawie ﬂuorescencyjnej hybrydyzacji in situ oraz analizy rozmieszczenia białek wykrywanych za pomocą immunoﬂuorescencji na skrawkach tkanki umożliwiło kompleksową odpowiedź na pytania o wpływ uszkodzenia i nadekspresji BDNF na odpowiedzi komórkowe w rdzeniu kręgowym i mięśniach. W celu zbadania zmian w ultrastrukturze złącza nerwowo-mięśniowego posłużono się transmisyjną mikroskopią elektronową.Wykazano, że w trzecim tygodniu po podaniu wektora nadekspresja BDNF w rdzeniu kręgowym koncentrowała się w neuronach segmentów lędźwiowych L1-L2, bliskich miejsca iniekcji, natomiast w rejonie motoneuronów tylnych kończyn, zlokalizowanych w segmentach L3-L6, białko transgeniczne obserwowano tylko we włóknach transdukowanych komórek. Na podstawie tak scharakteryzowanego rozmieszczenia rekombinowanego BDNF wysunięto wniosek, że lokalnie wprowadzony wektor prowadzi do działania transgenicznego białka na neurony zlokalizowane w przestrzeni całego odcinka lędźwiowego. Dowiedziono, ze terapia wywarła szereg pozytywnych skutków: pozwoliła utrzymać obniżoną po SCT receptywność motoneuronów na BDNF wpływając na ekspresję receptora o wysokim powinowactwie TrkB, spowodowała zwiększoną aktywność transkrypcyjną podzłączowych jąder komórkowych miocytów i przyczyniła się do normalizacji markerów przekaźnictwa neuronalnego w mięśniu. Ponadto stwierdzono, że iniekcja AAV-BDNF doprowadziła do zachowania integralności strukturalnej złączy nerwowo-mięśniowych, przy czym jednostka nerwowo-mięśniowa Soleusa odpowiadała lepiej na terapię. Uzyskane wyniki przyczyniają się do zrozumienia mechanizmu działania neurotroﬁny BDNF oraz wskazują na potencjalnie użyteczny kierunek badań: terapię celowaną przeznaczoną do wybranych typów jednostek motorycznych.