비강내 투여는 생리 활성 분자를 뇌에 직접 전달할 수 있게 하여 뇌실내 방법에 대한 비침습적 대안을 제공합니다. 이 연구는 ODN 유사체인 cyclo(1-8)OP의 비강내 투여가 파킨슨병 마우스 모델에서 선조체의 MPTP 유발 산화 손상 및 세포사멸에 대해 강력한 신경 보호 효과를 발휘하여 치료 가능성을 강조한다는 것을 보여줍니다.
방법 논문
* These authors contributed equally
비강내 투여는 생리 활성 분자를 뇌에 직접 전달할 수 있게 하여 뇌실내 방법에 대한 비침습적 대안을 제공합니다. 이 연구는 ODN 유사체인 cyclo(1-8)OP의 비강내 투여가 파킨슨병 마우스 모델에서 선조체의 MPTP 유발 산화 손상 및 세포사멸에 대해 강력한 신경 보호 효과를 발휘하여 치료 가능성을 강조한다는 것을 보여줍니다.
파킨슨병(PD)은 기존 치료법이 주로 완화적이고 치료 효능이 부족한 신경퇴행성 질환입니다. 옥타데카뉴로펩티드(ODN)는 성상세포에 의해 독점적으로 생성되는 펩타이드로, PD의 시험관 내 및 생체 내 모델에서 산화 세포 손상 및 세포사멸로부터 뉴런을 보호합니다. 그러나 ODN은 혈액뇌장벽(BBB)을 통과할 수 없으며 뇌에 도달하려면 뇌실내 주사가 필요하므로 치료 적용에 상당한 어려움이 있습니다. 이 연구는 PD의 생체 내 모델에서 BBB를 우회하기 위해 비강내(IN) 경로를 통해 전달된 ODN 유사체인 cyclo(1-8)OP의 신경 보호 효능을 조사합니다. 수컷 C57BL/6J 마우스를 실험에 사용하고 가짜, MPTP-(20mg/kg 체중, 복강내), cyclo(1-8)OP-(10ng/10μL, IN) 및 MPTP + cyclo(1-8)OP 처리 동물. 0일(D0)에, 동물은 100μL MPTP 용액을 2시간 간격으로 3회 복강내 주사(MPTP- 및 MPTP + 사이클로(1-8)OP 처리된 마우스) 또는 식염수(가짜 및 사이클로(1-8)OP 처리된 마우스)을 투여받았습니다. 최종 주사 1시간 후, cyclo(1-8)OP(cyclo(1-8)OP- 및 MPTP + cyclo(1-8)OP 처리 마우스) 또는 IN 식염수(가짜 및 MPTP 처리 마우스)의 IN 점적 10μL를 투여하였다. D7에서는 운동 기능을 평가하기 위해 실린더 테스트를 수행했습니다. 그 후, 동물을 희생시키고, 선조체를 제거하고 RT-qPCR로 분석하여 카스파제-3 유전자 발현을 평가하였다. 조직 샘플은 또한 항산화 효소 활성, 활성 산소종(ROS), 말론디알데히드(MDA) 및 카르보닐화 단백질 풍부도를 측정하는 데 사용되었습니다. 최종 MPTP 투여 후 1시간 후에 투여된 10ng cyclo(1-8)OP의 단일 IN 용량은 치료 후 7일 동안 선조체의 신경독성을 예방했습니다. Cyclo(1-8)OP 매개 신경 보호는 선조체에서 MPTP에 의해 유도된 카스파제-3 발현의 강력한 억제와 관련이 있었습니다. 또한 cyclo(1-8)OP는 항산화 효소의 활성을 회복시켜 선조체에 ROS, 지질 과산화 산물 및 단백질 카르보닐화의 축적을 방지했습니다.
파킨슨병(PD)은 선조체를 자극하는 흑질에서 도파민성 뉴런의 점진적인 손실을 특징으로 하는 신경퇴행성 질환입니다. 이러한 손실은 근육 경직, 운동 불능증 및 운동 완서와 같은 심각한 운동 장애를 포함한 심각한 신경학적 증상을 초래합니다1. 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환의 유병률은 주로 인구 고령화로 인해 계속 증가하고 있으며 상당한 공중 보건 문제를 야기하고 있습니다2. PD에 대한 현재 치료법은 주로 도파민성 유사체와 뇌내 고주파 자극에 의존합니다 3,4. 그러나 이러한 치료법은 신경 보호 효과가 부족하고 질병 진행을 멈추지 못하므로 신경 손실을 예방하고 재생을 촉진하며 질병 진행을 완화하기 위한 혁신적인 전략이 시급히 필요합니다5.
옥타데카신경펩티드(ODN)는 포유류 중추신경계의 성상신경교세포에 의해 주로 발현되는 86-아미노산 전구체 디아제팜 결합 억제제(DBI)6의 단백질 분해 처리에서 파생된 펩타이드입니다. ODN의 1차 구조의 진화적 보존은 ODN의 중요한 생물학적 역할을 시사합니다. ODN은 음식 섭취, 수면, 공격성 및 불안 관련 행동과 같은 주요 기능을 조절하는 것으로 나타났습니다7. 규제 역할 외에도 광범위한 연구를 통해 신경 변성과 관련된 다양한 신경 장애에서 ODN의 신경 보호 특성이 입증되었습니다. 예를 들어, ODN은 PD8 모델에서 도파민성 뉴런을 보호하고 설치류의 뇌졸중 후 기능 회복을 향상시키면서 경색 크기를 줄입니다9. ODN의 주요 특징 중 하나는 항세포사멸, 항염증, 항산화 및 면역 조절 활성을 통해 뇌 손상 중에 활성화되는 많은 해로운 과정에 대응하는 능력입니다 10,11,12. 또한, ODN은 신경 발생 및 신경 가소성을 촉진함으로써 뇌졸중의 급성기 이상으로 작용할 수 있습니다9. 치료제로서 펩타이드 또는 그 유사체의 잠재적인 임상 적용을 위해서는 혈류의 급속한 분해를 방지하고 1차 통과 효과를 최소화하기 위해 최적의 투여 경로를 선택하는 것이 중요합니다. 다양한 전달 전략 중에서 비강내(IN) 투여는 혈액-뇌 장벽(BBB)을 우회하면서 특정 생리 활성 분자를 뇌에 직접 전달할 수 있는 유망한 비침습적 대안으로 부상했습니다13,14,15. 이 경로는 침습적 정위 주사의 필요성을 없애고 말초 장기에 비해 뇌 생체 분포를 향상시킵니다. 예를 들어, 뇌하수체 아데닐레이트 시클라제 활성화 폴리펩티드(PACAP)는 정맥 주사에 비해 IN 점적에 의해 전달될 때 뇌 흡수 및 신경 보호에 더 큰 효능을 입증하여 뇌졸중 모델에서 경색 부피를 크게 줄이고 기능 회복을 개선했습니다9.
IN 투여는 BBB를 우회하여 치료제를 뇌에 직접 전달하는 최소 침습적이고 효율적인 기술이지만 그 효능은 투여된 용량 및 총 부피를 포함한 몇 가지 실용적인 매개변수에 따라 달라집니다. 설치류의 경우 권장 부피는 일반적으로 흡인이나 위장관으로의 범람을 방지하기 위해 콧구멍당 10에서 25μL 사이입니다16,17. 비강 흡수의 효율성은 또한 동물의 크기, 비강 표면적, 점액섬모 청소율 및 친유성 및 분자량과 같은 화합물 특성에 의해 영향을 받습니다18,19. 이러한 제약 조건은 전임상 모델에서 재현성과 번역 관련성을 보장하기 위해 프로토콜 설계 중에 고려해야 합니다.
생체 내 연구에서는 저용량의 ODN의 뇌실내(ICV) 주사가 특히 MPTP 처리된 마우스에서 도파민성 뉴런의 변성을 예방함으로써 상당한 신경 보호 효과를 부여하는 것으로 나타났습니다8. 현재 연구는 신경 보호 펩타이드 유사체를 뇌에 전달하기 위한 ICV 주사의 비침습적 대안으로서 ODN 유사체인 cyclo(1-8)OP의 IN 투여의 타당성과 효능을 평가하는 것을 목표로 하며, 특히 이 경로가 PD의 잘 확립된 모델인 MPTP 치료 마우스에서 도파민성 신경 손실을 예방하고 운동 결과를 개선할 수 있는지 여부를 결정하는 것을 목표로 합니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
모든 실험은 미국 수의학 협회 지침을 따랐으며 파스퇴르 연구소의 의료 윤리 위원회(승인 번호: FST/LNFP/Pro 160220)의 승인을 받았습니다. 10주령 C57BL/6J 수컷 마우스는 튀니스 파스퇴르 연구소에서 얻었습니다. 마우스는 12시간의 빛/암흑 주기로 온도 조절된 방(21°C ± 1°C)에서 케이지당 3마리에 수용되었고 1주일의 순응 기간 동안 음식과 물에 대한 자유로운 접근을 제공했습니다. 사용된 시약 및 장비에 대한 자세한 내용은 재료 표에 나열되어 있습니다.
1. 치료 절차
2. 주입 절차
3. 실린더 테스트
4. 생화학 실험을 위한 뇌조직 추출물의 제조
5. 세포내 ROS 형성 측정
6. 산화 스트레스 마커 측정
7. 항산화효소 활성 측정
8. 실시간 PCR 분석
9. 통계 분석
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
MPTP 투여 후, 마우스는 Straub 꼬리의 상승 및 경직, 제공, 부동, 척추 만곡과 같은 자세 이상 등 특징적인 파킨슨병 증상을 보여 MPTP 모델의 성공적인 확립을 확인했습니다(그림 3). 주사 후 10분 동안 마우스를 희생한 메틸렌 블루를 사용한 IN 전달 검증은 표적 후각 구근 및 뇌 영역 내에서 효과적인 염료 분포를 보여 이 방법의 정밀도를 뒷받침했습니다(그림 4).
행동 평가에 따르면 MPTP 처리된 마우스는 대조군에 비해 앞발 들어 올리기가 현저하게 감소했으며, 이는 MPTP 유발 파킨슨병의 특징적인 운동 장애를 반영합니다. 대조적으로, cyclo(1-8)OP(10ng/10μL)의 IN 투여는 앞발 리프팅이 거의 제어 수준에 도달하면서 운동 기능을 회복했으며, 이는 cyclo(1-8)OP...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이전 연구에서는 ODN의 ICV 투여가 MPTP 유발 흑질선조체 도파민성 뉴런의 변성, 산화 손상 및 신경염증에 대응한다는 것을 입증했습니다8. 현재 조사에서는 C57BL/6J 마우스를 사용한 생체 내 PD 모델에서 MPTP 유발 운동 장애, 산화 손상 및 신경독성을 예방하기 위한 ODN 유사체인 cyclo(1-8)OP의 IN 전달 효능을 평가했습니다.
그 결과는 MPTP 치료를 받은 마우스가 상승되고 경직된 스트라우브 꼬리, 제공, 부동성 및 구부러진 척추와 같은 자세 이상을 포함한 특징적인 파킨슨병 증상을 나타내는 것으로 나타났습니다.27, MPTP 마우스 모델에서 파킨슨병 운동 증상의 성공적인 유도를 확인했습니다. IN 전달 경로의 효능을 검증하기 위해 메틸렌 블루 투여를 사용하여 표적 후각 구...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 이 기사에 보고된 작업에 영향을 미칠 수 있는 알려진 경쟁적인 재정적 이해관계나 개인적 관계가 없음을 선언합니다.
이 작업은 신경생리학, 세포 생리병리학 및 생체분자 가치화 연구실, LR18ES03, NorDiC Inserm U1239, 프랑스-튀니지 CMCU-캠퍼스 프랑스/PHC Utique 24G0807/50283RD 교환 프로그램(Olfa Masmoudi-Kouki 및 Jérôme Leprince), 프로그램 Horizon-Marie Skłodowska-Curie Actions(MSCA) PsyCoMed 보조금 계약 ID: 101086247 및 Marie Skłodowska Curie 보조금 계약에 따른 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램 아니오 101034329.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 2', 7'-디클로로플루오레신 DCFH2-DA | 시그마 알드리치 | 064M4008V | |
| Bio-Rad 분광 광도계 | Bio-Rad Laboratories, 미국 펜실베이니아주 필라델피아 | ||
| 부탄올 | |||
| 사진기 | |||
| 소 간에서 추출한 카탈라아제 | SIGMA 생명 과학 | SLBZ7596 | |
| cyclo(1-8)OP | INSERM U1239 NorDiC, 루앙 | ||
| 실린더 테스트(눈금 비커) | |||
| DNPH | |||
| EDTA 플러스 | 써모 사이언틱 | 11836714 | |
| 에탄올 70% | |||
| 에탄올-에틸아세테이트 용액 | |||
| GraphPad 소프트웨어 | 미국 캘리포니아주 라호야 | ||
| 구아니딘 염산염 | 제네온 | 5CCAE310 | |
| H2O2 | 파마그렙 | AEQ10101-D | |
| 인슐린 주사기 2ml | |||
| L-에피네프린 | MP 바이오메디컬 | 151065 | |
| 메틸렌 블루 | Thermo Scientific Chemicals | 10455081 | |
| 마이크로피펫 | |||
| 마이크로플레이트 리더 Synergy LX-Agilent | 시너지 LX-애질런트 | ||
| MPTP | 메드켐익스프레스 | 하이-15608 | |
| MPTP | |||
| Na2CO3/NaHCO3 버퍼 | |||
| 나크롬 0.9 | |||
| 원스텝 Q-RT PCR 키트 | 뉴잉글랜드 바이오랩스 | ||
| 펜토바르비탈 | 시그마 알드리치 | ||
| Synergy LX Nanodrop 2000 분광 광도계 | 바이오텍 애질런트 | ||
| 티오바르비투르산(TBA, 0.67%) | 로바 케미 PVT. 주식 회사 | 626500025 | |
| 팁 | |||
| 트리클로로아세트산(TCA, 20%) | Sisco 연구소 SRL | 6740608 | |
| 트라이 시약 | 시그마 알드리치 | MFCD00213058 | |
| 트리스-HCl | 써모 사이언틱 | J22638입니다. 케이2 | |
| 트리톤 X-100 | 써모 사이언틱 | A16046.AE |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청
허가 요청