Modelo animal da Doença de Parkinson baseado na expressão de alfa - sinucleína: caracterização comportamental, eletrofisiológica e avaliação dos efei tos da estimulação da medula espinhal

Parkinson disease (PD) is associated with motor symptoms and dopaminergic cell loss in the nigrostriatal pathway. Alpha-synuclein is the major component of the Lewy bodies, the biological hallmarks of disease, and has been associated with familial cases of PD. Recently, the spinal cord stimulation (SCS) showed to be effective to alleviate the Parkinson symptoms in animal models and human patients. In this project, we characterized the motor and electrophysiological effects of alpha-synuclein overexpression in the substantia nigra of rats. We further investigated the effects of spinal electrical stimulation, AMPT and L-dopa administration in this model. Method: Sprague-Dawley rats were injected with empty viral vector or the vector carrying the gene for alpha-synuclein in the substantia nigra, and were tested weekly for 10 weeks in the open field and cylinder tests. A separated group of animals implanted with bilateral electrode arrays in the motor cortex and the striatum were recorded in the open field, during the SCS sessions and the pharmacological experiments. Results: Alpha-synuclein expression resulted in motor asymmetry, observed as the reduction in use of contralateral forepaw in the cylinder test. Animals showed an increase of local field potential activity in beta band three and four weeks after the virus injection, that was not evident after the 5th week. AMPT resulted in a sever parkinsonian state, with reduction in the locomotor activity and significant peak of oscillatory activity in cortex and striatum. SCS was effective to alleviate the motor asymmetry at long term, but did not reduce the corticostriatal low frequency oscillations observed 24 hs after the AMPT administration. These oscillations were attenuated by L-dopa that, even as SCS, was not effective to restore the locomotor activity during the severe dopaminergic depletion period. Discussion: The alpha-synuclein model reproduces the motor impairment and the progressive neurodegenerative process of PD. We demonstrated, by the first time, that this model also presents the increase in low frequency oscillatory activity in the corticostriatal circuit, compatible with parkinsonian condition; and that SCS has a therapeutic effect on motor symptom of this model.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A Doença de Parkinson (DP) está associada a sintomas motores e à perda de neurônios dopaminérgicos na via nigroestriatal. A proteína alfa-sinucleína é o principal componente dos corpos de Lewy, marcadores biológicos da doença, e tem sido associada a casos de Parkinson hereditário. Recentemente, a estimulação da medula espinhal (EME) tem se mostrado um método de neuromodulação efetivo em aliviar os sintomas parkinsonianos em modelos animais e pacientes humanos da DP. Nesse projeto, caracterizamos os efeitos motores e eletrofisiológicos da expressão de alfa-sinucleína na substância nigra de ratos. Além disso, investigamos os efeitos da administração de AMPT, L-dopa e da aplicação de EME nesse modelo. Método: Ratos Sprague-Dawley receberam injeção unilateral de vetor viral vazio ou para expressar alfa-sinucleína na substância nigra e foram avaliados semanalmente na tarefa do campo aberto e do cilindro. Um grupo separado de animais implantados com matrizes bilaterais de eletrodos no córtex motor e no estriado foram registrados semanalmente no campo aberto, durante as sessões de EME e nos experimentos farmacológicos. Resultados: A expressão de alfa-sinucleína resultou em assimetria motora, observada na redução do uso da pata contralateral na tarefa do cilindro. Os animais apresentaram aumento da atividade de potencial de campo local estriatal em beta após três e quatro semanas de expressão de alfa-sinucleína, que desapareceu a partir da quinta semana. A administração de AMPT resultou em um quadro parkinsoniano severo, com redução da atividade locomotora e significativo aparecimento do pico de atividade oscilatória em beta no estriado e no cortex desse modelo. A EME mostrou-se efetiva em aliviar a assimetria motora em longo prazo, mas não reduziu as oscilações corticostriatais de baixa frequência observadas 24 hs após a administração de AMPT. Essas oscilações foram atenuadas pela administração de L-dopa que, de forma semelhante à EME, não foi efetiva em restaurar a atividade locomotora dos animais durante esse quadro de depleção severa de dopamina. Discussão: O modelo alfa-sinucleína da DP reproduz o prejuízo motor e a condição progressiva do processo neurodegenerativo. Nós demonstramos, pela primeira vez, que esse modelo apresenta também aumento da atividade corticostriatal oscilatória na banda beta compatível com as características da doença e que a EME tem efeito terapêutico sobre o sintoma motor desse modelo.