Elena A. Tuhovskaya

1 ramură a Institutului de Chimie Bioorganică Shemyakin și Ovchinnikov, Academia Rusă de Științe, Regiunea Moscova, Rusia

Alexey Yu. Yukin

1 ramură a Institutului de Chimie Bioorganică Shemyakin și Ovchinnikov, Academia Rusă de Științe, Regiunea Moscova, Rusia

Oksana N. Khokhlova

1 ramură a Institutului de Chimie Bioorganică Shemyakin și Ovchinnikov, Academia Rusă de Științe, Regiunea Moscova, Rusia

Arcade N. Murashev

1 ramură a Institutului de Chimie Bioorganică Shemyakin și Ovchinnikov, Academia Rusă de Științe, Regiunea Moscova, Rusia

Michael P. Vitek

2 Divizia de Neurologie, Departamentul de Medicină, Centrul Medical al Universității Duke, Durham, Carolina de Nord

3 Cognosci Inc., Research Triangle Park, Carolina de Nord

Abstract

Apolipoproteina E (apoE) este apolipoproteina primară sintetizată în creier ca răspuns la leziuni cu efecte neuroprotectoare cunoscute exercitate prin mecanisme antioxidante, antiinflamatorii, antiexcitotoxice și neurotrofice. Am demonstrat anterior că COG1410, o peptidă mimetică apoE, exercită efecte neuroprotectoare și antiinflamatorii într-un model murin de leziuni cerebrale traumatice (TBI). Ca și în TBI, leziunea ischemică-reperfuzie este o componentă a accidentului vascular cerebral acut, care prezintă o asociere farmacogenetică cu gena APOE4. Folosind un model de ocluzie cerebrală medie intraluminală (MCAO) la șobolani, am constatat că o singură injecție intravenoasă de COG1410 la 120 min post-MCAO a îmbunătățit semnificativ funcția vestibulomotorie, a scăzut asimetria locomotorie post-accident și a scăzut volumul infarct al emisferei ipsilaterale. Aceste rezultate susțin explorarea în continuare a unei noi peptide apoE-mimetice, COG1410, ca tratament terapeutic pentru accident vascular cerebral.

Apolipoproteina E (ApoE) este o proteină 299-aminoacidă cu o listă tot mai mare de funcții la om. Deși ApoE a fost descrisă inițial ca o moleculă de transport și țintire pentru lipoproteine ​​(Mahley, 1988), rolurile critice pentru ApoE în integritatea, funcția și repararea SNC după leziuni au fost, de asemenea, demonstrate (Strittmatter și Roses, 1996; Arendt și colab., 1997 Laskowitz și colab., 1998). În plus, alela epsilon-4 (e4) a genei APOE este principalul factor de risc pentru cea mai frecventă formă sporadică a bolii Alzheimer (AD; Corder și colab., 1993). În schimb, moștenirea alelei e3 mai frecvente sau a alelei e2 mai rare, scade probabilitatea de a dezvolta AD (Corder și colab., 1994; Farrer și colab., 1997). În creier, proteina apoE este sintetizată în principal de astrocite și microglie. Neuronii exprimă apoE la niveluri mai mici decât astrocitele ca răspuns la diferite condiții fiziologice și patologice (Huang și colab., 2001; Harris și colab., 2003; Brecht și colab., 2004; Chang și colab., 2005). ApoE generat în celulele care înconjoară vasele de sânge mici pot menține integritatea și funcția normală a barierei hematoencefalice (BBB; Xu și colab., 2006). Deficitul de ApoE este asociat cu o lipsă de funcție, așa cum se observă cu o permeabilitate crescută a vaselor de sânge (Fullerton și colab., 2001; Methia și colab., 2001).

Efectele neuroprotectoare ale ApoE sunt asociate cu mecanisme multiple, inclusiv mecanisme antioxidante, antiinflamatorii, antiexcitoxice și neurotrofice (Nathan și colab., 1994; Miyata și Smith, 1996; Laskowitz și colab., 1997, 2001; Lomnitski și colab., 1999; Lynch și colab., 2001, 2003, 2005; Aono și colab., 2002, 2003; Colton și colab., 2002). Aceste rapoarte sugerează un rol pentru apoE în recuperarea după leziuni cerebrale. Cu toate acestea, în ciuda proprietăților sale utile pentru neuroprotecție, complexele dimeric-apoE nu au potențial terapeutic imediat. Datorită dimensiunii mari a dimerului de aproximativ 68 kDa, apoE nu traversează cu ușurință BBB, ceea ce îl face mai puțin util pentru tratamentul farmacologic al bolii SNC (Linton și colab., 1991).

Deși COG1410 (ca și COG133 până acum) a fost testat in vivo pe un model TBI, poate fi foarte util pentru aplicarea terapeutică în alte cazuri de leziuni cerebrale acute, cum ar fi accident vascular cerebral. Accidentul vascular cerebral ischemic este una dintre principalele cauze ale decesului și dizabilității umane (Bonita, 1992; The World Health Report, 1999) și este o problemă clinică uriașă care este abordată prin investigarea noilor substanțe neuroptotective. În studiul actual, am demonstrat activitatea neuroprotectoare a COG1410 în stabilirea unui model de accident vascular cerebral focal la șobolanii CD.

MATERIALE ȘI METODE

Animale

Șobolanii Sprague-Dawley (32 de bărbați; Centrul de reproducere a animalelor, Pushchino, Rusia), cu greutatea de 300-340 g la intervenție chirurgicală au fost menținuți în programul de lumină/întuneric de 12 ore (luminile aprinse la 8 dimineața), cu alimente disponibile ad libitum.

Procedura de ocluzie a arterei cerebrale medii

Testarea comportamentală

Fiecare șobolan a fost supus unei serii de teste comportamentale în zilele 1, 2, 3, 5, 7, 14, 21, 28 și 35 după accident vascular cerebral. Deficitul motor al echilibrului și coordonării integrate a fost evaluat prin testarea rotarodului. A fost testată asimetria de rotație spontană și indusă de medicament. Evaluarea spontană a asimetriei locomotorii a fost efectuată într-un câmp deschis (cutie de plexiglas 50 × 50 cm). Toate testele comportamentale au fost efectuate în timpul ciclului de lumină al animalelor.

Test Rotarod

Evaluarea cantitativă a coordonării și echilibrului motor a fost realizată utilizând un rotarod automat (Specie duală Economex Rota-Rod; Columbus Instruments). În trei zile consecutive în timpul săptămânii înainte de procedura MCAO, toate animalele au fost antrenate pe rotarod. Acest antrenament a constat din trei probe pe zi în fiecare din cele 3 zile pentru un total de nouă probe. Fiecare test a constat în plasarea animalului pe rotarod, care se rotea la o viteză constantă de 5 rpm/min, iar apoi mașina a fost comutată în modul de accelerare pentru a accelera la 0,6 rpm/min. Latența este definită ca perioada de timp pentru care animalul rămâne din tija rotativă începând cu momentul 0 cu trecerea la modul de accelerare și continuând până când animalul cade sau se ține pe tijă pentru două rotații complete (720 ° de rotație). După aceste 3 zile de testare, toate animalele au fost randomizate în trei grupuri, în care performanța fiecărui grup nu a fost semnificativ diferită de performanța celorlalte grupuri. Scopul acestei pretestări a fost de a identifica grupuri de animale cu performanțe similare, astfel încât să putem determina mai exact modul în care tratamentul MCAO și MCAO plus COG1410 ar putea modifica acea performanță.

În prima zi după MCAO, au fost începute sesiunile consecutive de testare a rotarodului. În fiecare sesiune zilnică, testarea a fost repetată de trei ori, cu intervale de 5 minute între fiecare studiu. Animalelor incapabile să prindă tija rotativă li s-a acordat o valoare de latență de 0 sec. Timpii de latență au fost măsurați conform descrierii de mai sus.

Activități asimetrice locomotorii

Rotația indusă de medicamente

Asimetria de rotație indusă de medicament a fost înregistrată manual timp de 5 minute după injectarea de ketamină (10 mg/kg i.m.; Lebedev și colab., 2003) într-un recipient cu fundul rotund și neted (30 cm diametru și 40 cm înălțimea peretelui). Un arc complet de 360 ​​° de rotire în aceeași direcție a fost marcat ca o rotație.

Asimetrie de rotație spontană

Evaluarea asimetriei locomotorii spontane a fost efectuată într-o cutie de plexiglas (50 × 50 cm). Rotațiile spontane au fost măsurate manual timp de 3 minute. Un observator, orbit de atribuirea grupului, a marcat rotații la dreapta și la stânga.

Analiza infarctului

Analize statistice

Datele comportamentale și dimensiunea infarctului au fost analizate prin testul U neparametric Mann-Whitney în Statistics for Windows 7.0. Toate valorile sunt prezentate ca medie ± SEM.

REZULTATE

COG1410 Îmbunătățește performanța motorului după MCAO în testul Rotarod

Animalele tratate cu COG1410 au prezentat performanțe semnificativ îmbunătățite în testul rotarod în zilele 5 și 7 după rănire (P Fig. 1A). Aceste rezultate sugerează o rată crescută a funcției de recuperare motorie după o singură administrare de COG1410 atunci când este administrat 120 de minute după leziuni de ischemie-reperfuzie.

recuperarea

COG1410 Reduce asimetria locomotorie spontană după MCAO

Pentru a completa comportamentul de rotație indus de ketamină, am investigat și locomoția spontană prin măsurarea rotațiilor într-un test în câmp deschis. Așa cum se arată în Figura 1C, animalele tratate cu COG1410 au prezentat în mod constant un număr redus de rotații către partea ipsilaterală a leziunii MCAO unilaterale, care nu au fost semnificativ diferite de cele ale animalelor tratate cu fals. În schimb, animalele tratate cu vehicule au avut un comportament de rotație dramatic mai mare decât cele simulate sau grupurile tratate cu COG1410.

COG1410 Reduce semnificativ volumul infarctului