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Titel:Untersuchung neuroprotektiver Effekte von Radikalfängern in Tiermodellen des Morbus Parkinson
Autor:Fritsch, Brita
Weitere Beteiligte: Oertel, Wolfgang H. (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr:2004
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2004/0208
DOI: https://doi.org/10.17192/z2004.0208
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2004-02083
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):Evaluation of neuroprotective effects of radical scavengers in animal models of Parkinson's disease

Dokument

Schlagwörter:
PBN, Radical scavenger, Trolox, Radikalfänger, oxidative stress, MPTP, Salicylsäure, 6-OHDA, Dopamin, MPTP, Oxidativer Stress, Neuroprotektivum, 6-OHDA, Salicylic acid, Thyrosinhydroxylase, ROS, Neuroprotection, Trolox, TH ,, Parkinson-Krankheit, Nervendegeneration, ASS, PBN, Parkinson's disease

Zusammenfassung:
Im Fluorogold/6-OHDA-Ratten-Modell (FG/6-OHDA) und dem MPTP-Maus-Modell des idiopathischen Parkinsonsyndroms (IPS) sollten in der vorgelegten Studie die Radikalfänger Salicylsäure (SS), alpha-Phenyl-N-Tert-Butyl Nitron (PBN) und Trolox® Methyl Ether (Trolox) auf ihre neuroprotektive Wirkung untersucht werden. Ziel der Arbeit war es die potenziell protektiven Effekte der Substanzen auf den striatalen Dopamingehalt, die Dopaminumsatzrate, die Anzahl nigraler Tyrosinhydroxylase-immunreaktiver (TH-ir) Neurone und im FG/6-OHDA-Modell auf die Anzahl nigraler Fluorogold-positiver (FG-p) Neurone sowie im MPTP-Modell auf die lokomotorische Aktivität der Mäuse zu erfassen. Anhand der genannten Parameter konnte nach unilateral durchgeführter intrastriataler In-jektion von 6-OHDA eine signifikante ipsilaterale Läsion nigraler dopaminerger Neurone mit konsekutiv signifikant veränderten neurochemischen Parametern erhoben werden. SS zeigte bis auf einen tendenziell positiven Effekt auf die Verminderung FG-p Neurone und den striatalen Dopamingehalt keinen schützenden Einfluss auf die durch 6-OHDA hervorgerufenen Veränderungen. Bei mit 10mg/kg KG niedrig dosierter Langzeitbehandlung (2 Wochen pre und 4 Wochen post laesionem; i.p.) im Vergleich zu Studien im MPTP-Modell der Maus mit 5 - 10-facher Dosis der SS, welche einen signifikant protektiven Effekt beschrieben (Aubin et al. 1998), wurde auch für das 6-OHDA-Modell eine neuroprotektive Wirkung in diesem Dosierungsbereich postuliert, zumal die Läsionseffekte so ausgeprägt waren, dass es möglich er-scheint, dass sich die gesehenen tendenziellen Effekte bei unter diesen Voraussetzungen zu geringer Fallzahl nicht signifikant abzeichneten. Dies bleibt durch weitere Studien zu beweisen. Hingewiesen wurde auf die zu erwartenden gastrointestinalen Nebenwirkungen bei chronischer Therapie mit Salicylsäure im Hochdosisbereich. PBN wurde im FG/6-OHDA-Modell niedrig- und hochdosiert 2 Wochen vor und 4 Wochen nach Läsion verabreicht. Auf sämtliche bestimmte Parameter konnte mit beiden Dosierungen kein signifikant neuroprotektiver Effekt erhoben werden. Eine durch 150 mg PBN signifikant verminderte Anzahl nigraler TH-ir Neurone, welche sich tendenziell in der Anzahl FG-p Neurone, allerdings nicht auf neurochemischer Ebene widerspiegelte, ließ sogar einen dosisabhängigen neurotoxischen Effekt in höherer Dosierung vermuten. Entscheidend scheint die lange Behandlungsdauer im Vergleich zu anderen tierexperimentellen Studien im selben Dosierungsbereich, da hier bisher kein toxischer Effekt auf behavioraler Ebene beschrieben wurde. Morphologische Parameter wurden in diesen Arbeiten nicht erhoben. Dies spricht gegen eine neuroprotektive Therapie beim Menschen, da diese am ehesten in Form einer Langzeitbehandlung durchgeführt würde. Eine Stimulation der Dopaminsynthese durch PBN in den residualen nigrostriatalen Neuronen wurde bei fehlender gleichzeitiger Verminderung des striatalen Dopamingehaltes diskutiert. Die einmalige subcutane Applikation von 30 mg/kg KG MPTP führte ebenfalls zu einem signifikanten Rückgang nigraler dopaminerger TH-ir Neurone, welcher sich wiederum signifikant auf die bestimmten neurochemischen und behavioralen Parameter auswirkte. Das fettlösliche Vitamin E Derivat Trolox® wurde in hoher und niedriger Dosierung im MPTP-Maus-Modell mittels einmaliger Gabe s.c. unmittelbar vor Applikation des Toxins getestet. Bis auf eine signifikante Senkung der postläsionell erhöhten Umsatzrate des Dopamins unter Behandlung mit 300 mg/kg KG Trolox® zeigte sich kein signifikant positiver Effekt auf sämtliche Parameter. Bemerkens-werterweise kamen allerdings die Daten für sämtliche Parameter der geschädigten Tiere in der Reihenfolge Trolox 300 > Trolox 100 > NaCl zu liegen, was eine dosisabhängige Wirkung vermuten und die Durchführung weiterer Studien mit höher dosiertem Trolox erfolgversprechend erscheinen lässt, zumal unter den angewandten Dosierungen keine unerwünschten Wirkungen bei den Tieren zu beobachten waren. Darüber hinaus stellten sich auch in diesem Versuch die Läsionseffekte so ausgeprägt dar, dass sich die gesehenen tendenziellen Effekte bei größerer Fallzahl möglicherweise signifikant abzeichnen würden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein neuroprotektiver Effekt von Trolox und Salicylsäure in höherer als in der hier verwendeten Dosierung oder bei größerer Fallzahl möglich erscheint. Des weiteren erscheint die Kombination eines wasser-lös-lichen mit einem fettlöslichen Antioxidanz mit differierendem Wirkort und möglicher Addition/Potenzierung der neuroprotektiven Effekte erfolgversprechend. PBN erwies sich im 6-OHDA-Modell der Ratte als nicht neuroprotektiv. Es zeigte in höherer Dosierung sogar neurotoxische Effekte, was insbesondere für Langzeitbehandlungen, wie sie beim Menschen im Falle einer chronisch neurodegenerativen Erkrankung Anwendung finden würde, Relevanz hat und in Folge-Studien näher spezifiziert werden sollte.

Summary:
In the FG/6-OHDA rat model and the MPTP mouse model, which are both animal models of the idiopathic Parkinson syndrome, the radical scavengers salicylic acid (SS), alpha-phenyl-N-tert-butyl nitron (PBN) and Troloxâ methyl ether (Trolox) should be examined with regard to their neuroprotective effects. The aim of this work was to record the potential protective effects of these substances concerning their striatal dopamine content, dopamine turnover, the number of nigral tyrosinhydroxylase immunreactive (TH-ir) neurons. And additionally in the FG/6-OHDA-model the number of nigral fluorogold positive (FG-p) neurons as well as in the MPTP-model the mice's locomotor activity was registered. FG/6-OHDA rat model. With the help of those parameter a significant lesion of nigral dopaminergic neurons with consecutive significant changed neurochemical parameter could be ascertained after an unilateral intrastriatal injection of 6-OHDA. Apart from a partial positive effect on the reduction of FG-p neurons and the striatal dopamine content, the SS did not show any protective influence on the changes caused by 6-OHDA. In this with 10mg/kg BW low dosage long-term treatment (2 weeks pre and 4 weeks post lesion; i.p.) in comparison to studies in the MPTP mouse model with a 5-10 times higher dose of SS, which describe a significant protective effect (Aubin et al. 1998), a neuroprotective effect in this dosage area might also be possible in FG/6-OHDA model. This has to be proven by further studies. It was hinted at the gastrointestinal side effects to be expected because of the chronic therapy with SS in high dosage. In the FG/6-OHDA-model PBN was given low measured (75mg/kg BW; i.p.) and high measured (150 mg/kg BW; i.p.) 2 weeks before and 4 weeks after lesion. Within both dosages no significant neuroprotective effect could be ascertained on all determined parameters. A significantly reduced number of nigral TH-ir neurons caused by 150 mg, which was partly reflected by the reduced number of FG-p neurons, but not on the neurochemical level, could even make us presume a dose-dependent neurotoxic effect in higher dosages. A decisive factor seems to be the comparatively long duration of treatment in contrast to other experimental animal studies within the same dosage area, since those did not describe a toxic effect on behavioral parameters. Morphologic correlates were not scanned. This would be against a neuroprotective application on humans/human beings, for this would rather be used in the form of a long-term treatment. A stimulation of the dopamine synthesis with PBN in intact nigrostriatal neurons could be discussed in consideration of missing simultaneous reduction of the striatal dopamine content. MPTP mouse model The single subcutaneous application of 30 mg/kg BW MPTP also led to a significant reduction of nigral dopaminergic TH-ir neurons, which also had significant effects on the determined neurochemical and behavioural parameter. In its degree this lesion corresponds most likely to the earlier stages of the human IPS (Schmidt and Ferger 2001). In the MPTP model the lipophilic vitamin E derivative Trolox was tested in high (300 mg/kg BW) and low (100 mg/kg BW) dosage by means of a single administration directly before the application of toxin. Apart from a significant reduction of the postlesional increased turnover of dopamine within the 300 mg/kg KG Trolox treatment group there was no positive effect on all further determined parameters. But remarkably all data were registered in the order Trolox 300 > Trolox 100 > NaCl for the affected animals, which might let you think about a dose-dependent effect suggesting that further studies with a higher dosage of Trolox could be successful, particularly as there were no intolerable side effects. In summary, because of the ascertained data and the studies that have been worked on, a neuroprotective effect of Trolox and SS in a higher dosage than the one applied in this case of the FG/6-OHDA model is probable, but the combination of a water-soluble with a fat-soluble antioxidant might even be more promising. Over and above that PBN in the FG/6-OHDA model of rats did not prove neuroprotection, it even showed neurotoxic effects in higher dosages, which especially should be urgently specified in further long-term studies, how it would be applied in human beings in the case of a chronic degenerative disease.


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