Моделирование ранней стадии нейродегенеративного процесса в сетчатке путем локального введения дофаминергического нейротоксина

Цель работы — разработать модель ранней стадии нейродегенеративного процесса в сетчатке путем интравитреального введения дофаминергического нейротоксина. Материал и методы. Эксперимент проведен на 20 кроликах. В опытных группах в оба глаза интравитреально вводили по 100 мкл раствора 6-гидроксидофамина (6-OHDA) в NaCl 0,9 % с 0,5 % аскорбиновой кислотой, содержащего 0,25 мг или 0,5 мг 6-OHDA. Контрольная группа получала интравитреальные инъекции контрольного раствора без нейротоксина. На 7-е и 14-е сутки после введения нейротоксина определяли внутриглазное давление (ВГД), реакцию зрачка на свет, глазной кровоток, оценивали состояние глазного дна. В гомогенате сетчатки на 7-е сутки после введения 0,25 мг 6-OHDA методом ИФА определяли содержание дофамина и на 14-е сутки после введения 0,5 мг 6-OHDA — содержание дофамина, норадреналина, фактора некроза опухоли (TNF-α), эндотелина-1. Результаты. После введения 0,25 мг нейротоксина на 7-е сутки в сетчатке выявлено снижение уровня дофамина (0,043 ± 0,130 пг/мг, в контроле 0,10 ± 0,03 пг/мг, р < 0,01), а через 2 нед увеличение в 4 раза содержания дофамина (р < 0,05) и норадреналина (р < 0,01) по сравнению с группой контроля. При дозе 0,5 мг содержание дофамина по сравнению с контролем увеличивалось в 3 раза (р < 0,05), а норадреналина — в 5 раз (р < 0,01). Содержание эндотелина-1 по отношению к контролю увеличивалось на 14-е сутки после введения нейротоксина в дозе 0,25 мг на 65 % (р < 0,01), а в дозе 0,5 мг — на 45 % (р < 0,05). Содержание TNF-α в сетчатке на 14-е сутки после введения нейротоксина в дозе 0,25 мг увеличивалось на 43 % (р < 0,05), а в дозе 0,5 мг — на 20 % (р < 0,05) по сравнению с контролем. После введения нейротоксина наблюдалось дозозависимое изменение уровня ВГД, нарушение реакции зрачка на свет, снижение глазного кровотока. Заключение. Однократно интравитреально введенный дофаминергический нейротоксин 6-OHDA в дозе 0,25 и 0,5 мг вызывает в глазу нейровоспаление и нейроваскулярные нарушения, являющиеся ключевыми звеньями нейродегенеративного процесса. Для моделирования его ранней стадии предпочтительно введение 6-OHDA в дозе 0,25 мг в связи с более легким характером функциональных изменений. Такая модель может быть использована для изучения патогенеза нейродегенеративных процессов в глазу, поиска их ранних прогностических маркеров и оценки эффективности медикаментозных воздействий.

1. Ashok A, Singh N, Chaudhary S, et al. Retinal degeneration and Alzheimer's disease: an evolving link. Int J Mol Sci. 2020 Oct 2; 21 (19): 7290. doi: 10.3390/ijms21197290

2. Chen PJ, Wan L, Lai JN, et al. Increased risk of Parkinson's disease among patients with age-related macular degeneration. BMC Ophthalmol. 2021 Dec 9; 21 (1): 426. doi: 10.1186/s12886-021-02196-8

3. Bilbao-Malavé V, González-Zamora J, de la Puente M, et al. Mitochondrial dysfunction and endoplasmic reticulum stress in age related macular degeneration, role in pathophysiology, and possible new therapeutic strategies. Antioxidants (Basel). 2021; 10 (8): 1170. doi: 10.3390/antiox10081170

4. Niwa M, Aoki H, Hirata A, et al. Retinal cell degeneration in animal models. Int J Mol Sci. 2016; 17 (1): 110. doi:10.3390/ijms17010110

5. Massari CM, Constantino LC, Tasca CI. Adenosine A1 and A2A receptors are involved on guanosine protective effects against oxidative burst and mitochondrial dysfunction induced by 6-OHDA in striatal slices. Purinergic Signalling. 2021; 17: 247–54. doi:10.1007/s11302-021-09765-y

6. Witkovsky P, Alones V, Piccolino M. Morphological changes induced in turtle retinal neurons by exposure to 6-hydroxydopamine and 5,6-dihydroxytryptamine. J of Neurocytilogy. 1987; 16: 55–67. doi: 10.1007/BF02456697

7. Witkovsky P. Dopamine and retinal function. Doc Ophthalmol. 2004; 108 (1): 17–40. doi:10.1023/b:doop.0000019487.88486.0a

8. Singh AK, Banister EW. Effects of 6-hydroxydopamine on brain and blood catecholamines, ammonia, and amino acids in rats. Can J Physiol Pharmacol. 1978; 56 (2): 331–3. doi:10.1139/y78-050

9. Ставровская А.В., Воронков Д.Н., Ольшанский А.С. и др. Взаимосвязь локализации повреждений дофаминовой иннервации стриатума и их поведенческих проявлений на 6-гидроксидофамин-индуцированной модели паркинсонизма у крыс. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2021; 15 (2): 42–9. doi: 10.25692/ACEN.2021.2.6

10. Hernandez-Baltazar D, Zavala-Flores LM, Villanueva-Olivo A. The 6-hydroxydopamine model and parkinsonian pathophysiology: Novel findings in an older model. Neurologia. 2017; 32 (8): 533–9. doi: 10.1016/j.nrl.2015.06.011

11. Wu XH, Qian KW, Xu GZ, et al. The Role of retinal dopamine in C57BL/6 mouse refractive development as revealed by intravitreal administration of 6-hydroxydopamine. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2016; 1; 57 (13): 5393–404. doi:10.1167/iovs.16-19543

12. Oliver P, Jolicoeur FB, Lafond G, et al. Effects of retinal dopamine depletion on the rabbit electroretinogram. Doc Ophthalmol. 1987; 66 (4): 359–71. doi: 10.1007/BF00213664

13. Olivier P, Jolicoeur FB, Lafond G, et al. Dose related effects of 6-OHDA on rabbit retinal dopamine concentrations and ERG B-wave amplitudes. Brain Res Bull. 1986; 16 (5): 751–3. doi: 10.1016/0361-9230(86)90148-6

14. Moro F, Scapagnini U, Gorgone G, et al. Chronic degeneration of aminergic nerve endings and blood-aqueous barrier. Albrecht Von Graefes Arch Klin Exp Ophthalmol. 1979; 8; 209 (4): 225–30. doi: 10.1007/BF00419056

15. Negishi K, Teranishi T, Kato S. Growth zone of the juvenile Goldfish retina revealed by fluorescent flat mounts. Journal of Neuroscience Research. 1982; 7: 321–30. doi: 10.1002/jnr.490070310

16. Monte MD, Martini D, Latina V, et al. Beta-adrenoreceptor agonism influences retinal responses to hypoxia in a model of retinopathy of prematurity. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012; 53 (4): 2181–91. doi: 10.1167/iovs.11-9408

17. Robbins CB, Thompson AC, Bhullar PK, et al. Characterization of retinal microvascular and choroidal structural changes in Parkinson disease. JAMA Ophthalmol. 2021; 1; 139 (2): 182–8. doi: 10.1001/jamaophthalmol.2020.5730

18. Grimshaw MJ, Wilson JL, Balkwill FR. Endothelin-2 is a macrophage chemoattractant: implications for macrophage distribution in tumors. Eur J Immunol. 2002; 32 (9): 2393–400. doi: 10.1002/1521-4141(200209)32:9<2393:AID-IMMU2393>3.0.CO;2-4

19. Gesine P, Elabi OF. Microvascular changes in Parkinson's disease - focus on the neurovascular unit. Frontiers in Aging Neuroscience. 2022; 14: 853372. doi:10.3389/fnagi.2022.853372

20. Whitcup SM, Nussenblatt RB, Lightman SL, et al. Inflammation in retinal disease. Int J Inflamm. 2013. 2013; 7246478. doi: 10.1155/2013/724648

21. Sene A, Apte RS. Inflammation-induced photoreceptor cell death. Adv Exp Med Biol. 2018; 1074: 203–8. doi: 10.1007/978-3-319-75402-4_25