Caracterización molecular y determinación del perfil cognitivo de modelos de parkinsonismo en rata inducidos por 6-OHDA

Abstract

El presente trabajo expone la caracterización molecular y el perfil cognitivo de modelos de parkinsonismo en rata con degeneración dopaminérgica nigroestriatal mediante la inyección estereotáxica de 6-hidroxidopamina (6-OHDA) en el haz prosencefálico medial (i.e MFB). Para ello se utilizaron dos modelos : (i ) lesión dopaminérgica unilateral y (ii) modelo de lesión dopaminérgica bilateral asimétrica. En el modelo de lesión unilateral se observa una mayor pérdida de inmunorreactividad frente a la tirosina hidroxilasa en la sustancia nigra pars compacta (SNpc) respecto al área tegmental ventral (VTA), indicando una mayor degeneración de la vía dopaminérgica nigroestriatal en relación a la vía dopaminérgica mesolímbica. Así, en el modelo unilateral el patrón de degeneración dopaminérgica del modelo unilateral muestra un cierto grado de paralelismo con lo observado en pacientes parkinsonianos de estadios tempranos de la enfermedad. Como consecuencia de la lesión se produce una alteración diferencial de las zonas de la corteza prefrontal medial de la rata influyendo en su rendimiento cognitivo. Desde el punto de vista molecular se observa una disminución generalizada en la corteza prefrontal (CPF) de la relación ipsi/contralateral de los transcritos de los receptores dopaminérgicos (en particular el subtipo DrD5), debido principalmente a una disminución de los niveles de mRNA de dichos receptores en el hemisferio lesionado. Las posibles alteraciones motoras del modelo de lesión dopaminérgica unilateral no influyen en el desarrollo de las pruebas de comportamiento para evaluar de forma diferencial los dominios ejecutivos y los dominios mnésicos. Así, los resultados obtenidos de las pruebas de comportamiento que valoran ambos dominios indican que la inyección unilateral de 6-OHDA en el MFB influye negativamente en la formación del set, mientras que tanto la memoria de trabajo como la memoria de reconocimiento se encuentran preservadas. Por otra parte, los animales con lesión dopaminérgica unilateral con tratamiento crónico con L-DOPA presentaron un rendimiento diferencial en las tareas ejecutivas observándose una relativa mejoría sobre las funciones dependientes de las regiones de la CPF medial, en tanto que los procesos cognitivos relacionados con la vía mesolímbica no se vieron afectados (i.e. aprendizaje de inversión). Dicha mejoría podría ser explicada por el aumento de los niveles del transcrito (relación ipsi/contralateral) para del receptor de dopamina D5 en la corteza prefrontal en respuesta la tratamiento con L-DOPA. Finalmente, se establecieron nuevos modelos de parkinsonismo en rata que contemplaron la condición de asimetría bilateral y las caracteristícas neuroquímicas (en particular el porcentaje de pérdida dopaminérgica estriatal) típicas de las primeras etapas de la EP. En resumen, por un lado se estableció una serie de pruebas cognitivas que han permitido evaluar de manera diferencial los dominios ejecutivos y mnésicos en un modelo de parkinsonismo en rata con degeneración dopaminérgica nigroestriatal unilateral y con futura apliación a otros modelos de parkinsonismo, como el bilateral asimétrico que por primera vez se establece para el estudio de las alteraciones cognitivas relacionadas con la EP. Dichos modelos bilaterales asimétricos de degeneración dopaminérgica podrían ser potencialmente útiles para el estudio de trastornos neuropsiquiátricos característicos del período pre-motor de la EP.

The present thesis work is about the molecular characterization and the cognitive profiles of parkinsonism models with nigrostriatal-dopaminergic denervation through the stereotaxic injection of 6-hidroxydopamine (6-OHDA) in the medial forebrain bundle (MFB). To perform that, two models were used: (i) unilateral dopaminergic-lesion model, and (ii) bilateral asymetric dopaminergic-lesion model. Thus, in the first model, a higher lost of tyrosine hidroxylase (TH)-immunoreactivity from the sustantia nigra pars compacta (SNpc) in comparison to the ventral tegmental area (VTA) was observed. This evidence demonstrates that the dopaminergic denervation in the unilateral model is higher in the nigrostriatal network than mesolimbic network. Hence, in unilateral 6-OHDA-lesioned rats the dopaminergic denervation pattern is similar to those observed in early stages of Parkinson’s disease (PD) patients. Moreover, an altered cognitive performance was observed in these rats as consecuence of the differential alteration of medial prefrontal cortex (mPFC) mediated by the 6-OHDA-lesion. In addition, the main molecular alterations observed in PFC of rats with unilateral 6- OHDA-lesion was the masive decrease of the ipsi/contralateral ratio for the dopaminergic receptor (DrDx) transcripts (specially the subtype 5) as a consecuence of a lower DrDx-mRNA levels in the lesioned hemisphere. Furthermore, the feasible motor alterations of the unilateral model do not interfere in the correct performance of the behavioural tests used for the differential evaluation of executive and mnesic domains. This behavioural tests showed that the unilateral MFBinjection of 6-OHDA is negatively reflected in the set formation, while working memory and recognition memory are preserved. On the other hand, the animals with unilateral dopaminergic-lesion and chronically treated (22-days) with L-DOPA showed a differential performance of the executive tasks with a relative improvement of the mPFC-dependent cognitive functions, while no effects was observed in the mesolimbic-related cognitive process (i.e. reversal learning). This observation could be explained by the enhanced PFC-levels of the DrD5 transcript (ipsi/contralateral ratio) in response to the L-DOPA-treatment. Finally, the present work also establishes new rat models of parkinsonism which include the typical bilateral asymetry condition and the neurochemistry pattern (specially the percentage loss of striatal-dopamine) of early stages of PD. To resume, this thesis work established specific cognitive tasks capable to evaluate differentially the executive and mnesic domains of parkinsonism rats with a unilateral nigrostriatal dopaminergic denervation. These cognitive tasks could be useful in other parkinsonim models such as bilateral asymetric models, which have been here described for the first time in the study of cognitive alterations related to PD, and could be potential models in the study of neuropsichyatric disorders associated to the premotor stages of PD.