Effects of subthalamic nucleus lesion and electrical stimulation in 6-OHDA-induced rat Parkinsonian model

Abstract

[한글]

파킨슨병은 중뇌흑질 치밀부의 도파민성의 점진적인 손실과 그에 따른 선조체의 도파민 감소를 야기하는 퇴행성 운동 질환이다. 시상하핵의 비정상적 활성은 중뇌흑질 그물부와 담창구내핵에 과활성된 글루타민성 신경전달을 일으키고 그 결과 파킨슨 증상의 주된 원인으로 여겨진다.

본 실험은 6-hydroxydopamine에 의해 손상된 백서에서 시상하핵을 손상시키거나 전기자극을 주었을 때의 행동학적 전기생리학적 기능의 회복을 탐구하였다. 6-hydroxydopamine에 의해 손상된 백서에서 kainic acid를 사용하여 시상하핵을 손상시킨 후에 행동검사와 조직절개를 통하여 도파민과 대사물질의 양을 측정하였다. 그 시상하핵을 파괴시킨 결과 파킨슨 병의 운동손상 징후의 행동학적 향상과 선조체와 담창구 외핵의 도파민 증가를 보였다.

파킨슨 동물모형을 위한 휴대용 자극기를 만들었으며, 파킨슨 동물 모형에서 시상하핵의 심부뇌자극 시 행동학적 향상과 도파민 D2 수용체의 방사성리간드인 [11C]raclopride의 분포의 변화를 유도하였다.

본 연구에서 파킨슨 모형에서 kainic acid 손상을 통해 운동결핍의 향상을 가져왔다. 휴대형 심부뇌자극 장치와 전극의 고정방법은 자유롭게 움직이는 파킨슨 백서 모형에서의 심부뇌자극 후 행동검사를 하는데 유용하게 쓰일 수 있다. 본 결과에서 6-hydroxydopamine으로 유도된 파킨슨모형의 시상하핵 손상은 선조체와 담창구외핵의 신경화학적 변화를 중화시키면 선조체의 도파민 대사과정에 영향을 준다.

[영문]Parkinson’s disease (PD) is a neurodegenerative motor disease characterized by progressive loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra pars compacta (SNpc) and a concomitant reduction of striatal dopamine. Abnormal activity of the STN, which sends hyperactivated glutamatergic neurotransmission to the substantia nigra pars reticular (SNpr) and globus pallidus internal segment (GPi), has been considered to be a pivotal function in the expression of PD symptoms. The present study was to investigate lesion and electrical stimulation of the STN ameliorated behavioral and electrophysiological functions with 6-OHDA lesioned rats. Behavioral changes were investigated after STN lesion by kainic acid in 6-hydroxydopamine (6-OHDA)-lesioned rats and measured levels of dopamine (DA) and its metabolites using tissue dissection. The results asserted that STN ablation induced behavioral improvement of parkinsonian motor deficit and DA was increased in the striatum and globus pallidus external segment (GPe).

The portable stimulators were made for animal PD model. STN-DBS induced behavior improvement in PD models through the several behavioral tests. STN-DBS also induced change with distributions of ligands for dopamine D2 receptors ([11C]raclopride).

In the present study, The PD animals showed significant behavior improvements tested the several behavioral changes under the STN-DBS in PD models. A portable DBS stimulator and electrode fixation structure that could be useful tools to investigate the behavioral changes after STN-DBS in freely movable rat parkinsonian models. The results indicate that STN lesion in a 6-OHDA induced hemipakinsonian rat model may counteract some of the neurochemical changes within the striatum and GPe, and influence striatal dopaminergic metabolism.