文摘
最小的髓鞘形成提出优惠nigral神经元损失是一个因素在帕金森病(PD)。类似于nigral多巴胺能神经元,交感神经支配心脏长期以来,薄无髓鞘的或最低限度有髓鞘的轴突。有趣的是,心脏交感神经损失PD是异构的心,然而,髓鞘形成和神经退行性变的空间关系是未知的。在这里,我们报告的映射髓磷脂碱性蛋白(MBP)表达在正常的恒河猴的左心室(n= 5)和动物醉酒的系统性6-OHDA(50毫克/公斤(四)帕金森模型心脏神经退化(n= 10)。的一个子集6-OHDA-treated恒河收到每日剂量的吡格列酮(5毫克/公斤订单;nPPAR = 5)γ受体激动剂与神经保护属性。在正常动物,MBP-immunoreactivity (ir)周围被发现大约有14%的左心室的轴突神经束内纤维,有更多的有髓神经纤维的基础水平比顶左心室 。大MBP-ir底部与更多的神经束水平相对于顶点 ,有髓神经纤维束的比例没有显著不同水平的心脏。心脏交感神经损失后6-OHDA与降低心脏神经束,MBP-ir的百分比减少MBP-ir在顶端(84.5%)大于基础(52.0%)。有趣的是,心脏地区和水平MBP-ir在正常动物显示减毒同情损失相对少的地区MBP-ir 6-OHDA +安慰剂(r=−0.7, ),但不是在6-OHDA +吡格列酮(r=−0.1)科目。我们的研究结果表明,髓鞘形成周围存在少数的左心室神经束纤维,是不均匀分布在恒河猴的核心,并与心脏交感神经退化和神经保护的复杂关系。
1。介绍
心脏交感神经退化是一种常见的帕金森病(PD)的特征,可能会先于标志nigral多巴胺能神经元损失和运动症状出现疾病的特点(1]。这是一个关键组成部分心脏神经异常,影响到大约80%的PD患者。直立性低血压,无法调节血压与体位的变化,是一个典型的症状PD心脏神经异常,导致头晕,晕厥,这反过来会增加跌倒的风险和伤害(1,2]。失去心脏交感神经纤维的非均匀和进展(3]。心脏交感神经切除通常开始在顶端水平和左心室的下壁(4,5),最终可能成为广泛的和统一的6]。驱动机制在解剖学上异构和进步心脏交感神经损失PD是未知的。
最小的髓鞘形成黑质神经元的提出是一个因素在PD优惠nigral细胞损失。黑质多巴胺能神经元的一般项目到纹状体,长,薄的轴突无髓鞘的或只有一个薄髓鞘7,8]。心脏交感神经轴突的脊椎旁交感神经节和旅游作为心脏神经与副交感神经纤维在加入形成心脏的心脏神经丛底部(9]。从心脏神经丛,轴突分配整个心在神经束达到心肌目标为单纤维。类似于多巴胺nigral神经元的轴突,这些神经节后交感神经轴突也通常被描述为差或无髓鞘的。有趣的是,一份报告分析交感神经纤维的髓鞘形成左心室前壁的发现更大的无髓鞘的损失相比,有髓纤维在PD (10),这表明髓鞘形成可能也有一个角色在PD的心脏交感神经退化。
心脏交感神经退化建模在恒河猴的系统性管理6-hydroxydopamine (6-OHDA) [11,12]。的毒素通过儿茶酚胺再摄取转运蛋白进入神经元轴突终端和诱发细胞死亡通过自动氧化作用增加氧化应激和线粒体复杂我抑制,触发招聘的免疫细胞(13]。像PD患者,6-OHDA-treated猴子目前异构失去心脏交感神经支配,最顶端伪劣墙的损失左心室(11,12,14,15]。管理过氧物酶体扩散国受体(PPARγγ)受体激动剂吡格列酮6-OHDA猴子诱发轻度神经保护治疗有限的前外侧区域基础和间隔区域的顶点,支持解剖的概念差异对神经退化和神经保护14]。然而,心脏地区易受交感神经损失之间的关系和有髓纤维的分布在整个心脏尚未被描述。
髓磷脂是一种扩展和修改神经胶质细胞的质膜蛋白和脂类组件包装在一定数量的神经元的轴突,导致电传导效率提高和营养支持(16,17]。髓鞘碱性蛋白(MBP),髓磷脂的主要蛋白质成分,是至关重要的轴突髓鞘形成的开发和维护,作为标记的髓磷脂的存在的组织。MBP的结构蛋白结合的带负电荷的表面创建分层的髓磷脂双分子层膜堆栈(18,19]。MBP,髓磷脂生产中心和外围神经系统,分别由少突胶质细胞和雪旺细胞。
整个这篇报告的目的是评估心脏交感神经退化髓的作用。我们第一次特征和映射MBP表达正常心脏左心室的恒河猴,然后评估髓鞘形成前6-OHDA-treated猴子与安慰剂或吡格列酮。最后,我们比较了cardioanatomical分布之间髓鞘和交感神经支配的治疗组,以评估是否有关系的模式MBP表达和交感神经退化和保护心脏。
2。材料和方法
2.1。符合道德标准
本研究建议严格按照执行的国家研究委员会指导护理和使用实验动物(8th版,2011)在一个AAALAC认证机构(威斯康星州国家灵长类动物研究中心(WNPRC)、威斯康星大学麦迪逊分校)。实验程序批准的机构动物保健和使用委员会(IACUC)威斯康星大学麦迪逊分校(实验协议G00705)。天真的(正常控制)猴子组织从WNPRC组织获得银行(原实验协议wprc00和G005273)。所有的努力都是减少实验用动物的数量和改善任何的痛苦。
2.2。主题
心脏组织从15个成人,雄性猕猴(解剖)被用于这个项目。动物被单独安置在组3组4外壳(笼面积4.3英尺2或6.0英尺2每个动物,高度30或32)按照动物福利法案和法规和指南的护理和使用实验动物(第八版,2011年),12小时光/暗周期。在整个研究中,动物被监控动物研究或兽医技术人员每天两次的疾病或损伤的证据(如食欲不振、脱水、腹泻、嗜睡,创伤,等等),和体重监测,以确保动物仍在适当大小的笼子里。非人灵长类动物喂食商业周(2050年Teklad全球20%的蛋白质灵长类动物的饮食,哈伦实验室、麦迪逊、WI)每天两次,补充水果或蔬菜和各种饲料项目和接收随意水。非人灵长类动物食物浸泡在含蛋白质丰富的饮料(确保©,雅培,雅培公园,IL)提供刺激食欲。环境浓缩机遇提出了每周至少5天。浓缩玩具和游戏是提供一个旋转时间表以确保新奇刺激和接触动物的典型物种的好奇心和操纵的行为。
先前发表的研究的动物是14,15]。心脏交感神经退化模型,猴子收到系统性6-OHDA(50毫克/公斤(四)(11,14]。24小时后,动物被随机和盲目地分配给接收每日口服剂量的安慰剂(n= 5;6.2 -13岁;9.8 - -12.3公斤)或吡格列酮(5毫克/公斤;n= 5;5.6 - -11.4岁;9.4 - -10.6公斤)。正常的控制猕猴组织(n= 5;6.8 - -12.4岁;9.6 - -12.6公斤)从WNPRC组织获得银行。捐赠者选择匹配他们的基线条件6-OHDA-treated猴子。受试者的数量每组被定义为我们的以前的心脏研究(11,12,14,15)中,n= 5发现统计上显著的心脏神经支配的损失。只有雄性猴子被使用由于PD的高影响男性人口(https://www.cdc.gov/mmwr/volumes/68/wr/mm6835a6.htm)。
2.3。尸体剖检和组织准备
所有猴子(6-OHDA-treated和正常对照组)被transaortic安乐死灌注和组织收集后以前公布的方法(14,15]。总之,动物与盐酸氯胺酮麻醉(10毫克/公斤,im)其次是戊巴比妥钠(至少25毫克/公斤,iv)和灌注通过左心房肝素化磷酸盐(PBS),其次是4%多聚甲醛(PFA)。心在4% postfixated PFA 24小时70%乙醇紧随其后。心被切成4毫米部分在横向平面创建8水平从顶点到基地使用校准聚甲基丙烯酸甲酯片装置(14]。1毫米穿孔后放在anteroseptal心肌标记定位、石蜡的部分被封锁。块是标准旋转切片机切成5μ米截面厚度和安装在带正电的幻灯片。
2.4。一般免疫组织化学
心脏免疫组织化学与髓鞘碱性蛋白(MBP);1:200;Abcam AB7349), 9.5蛋白基因产物(PGP9.5;1:200;Abcam 53057)和酪氨酸羟化酶(TH;1:200;如前所述(执行Immunostar 22941)14,15]。总之,心脏部分deparaffinized和治疗在一个微波加热抗原检索6分钟100%力量其次是6分钟80%力量,在室温下冷却1小时。部分被洗,内源性过氧化物酶活性被孵化30%的H2O2和甲醇。非特异性结合位点被封锁和超级块(ScyTek,洛根,UT) 30分钟在室温和孵化隔夜阻塞的主要抗体稀释缓冲Triton-X + 0.1%。的部分被孵化species-appropriate生物素化的二次抗体(1:200;向量实验室ba - 2000 ba - 1000,或ba - 9400),其次是avidin-biotin-complex过氧化物酶(VECTASTAIN精英ABC合装备,向量实验室,伯林盖姆,CA),和用一个商业3 3′-diaminobenzidine (DAB)工具包(向量实验室,伯林盖姆,CA)。TH和PGP9.5 immunolabeled心脏部分与苏木精复染色(VWR,二,PA);所有幻灯片都是脱水和盖玻片(Cytoseal安装媒体,热科学、沃尔瑟姆,MA)。负控制心脏疣是由省略主要抗体。组织从所有三个治疗组为每个染色并行处理来减少偏见。
2.5。免疫荧光
免疫荧光染色进行识别有髓神经纤维(MBP-immunoreactivity (ir)周围PGP9.5-ir)或有髓鞘的交感神经纤维(MBP-ir周围PGP9.5-ir和TH-ir)。心脏幻灯片deparaffinized,抗原检索进行如上所述。组织被超级块(ScyTek,洛根,UT)和孵化一夜之间在室温下在初级抗体MBP (1: 100;Abcam AB7349)和9.5蛋白基因产物(PGP9.5;1:200年,Abcam 53057)或抗体MBP, PGP9.5和TH (1: 200;Immunostar 22941)稀释在阻止缓冲区Triton-X + 0.1%。部分被孵化与species-appropriate Alexa Fluor-conjugated二级抗体(1:1000;英杰公司A21207,英杰公司A21208或Abcam AB15107)和盖玻片与DAPI安装媒体(向量实验室,伯林盖姆,CA)。
2.6。量化的MBP、PGP9.5和TH表达心肌神经束
MBP-ir、PGP9.5-ir TH-ir在左心室心肌神经束在盲目地评估三个层次(基础,中间,顶端),划分为四个区域(间隔、前、侧、劣质)(补充图S1)。蛋白表达是心脏神经束内量化心肌中标识。心肌神经束被定义为一组纤维> 30μ米2。包现在在心包/心外膜被排除在分析之外。所有brightfield显微镜和图像集合了使用蔡司Axio成像仪M2显微镜和图像捕获63 x的目标。
MBP-ir分析通过搜索在每个MBP应用心脏部分10 x与MBP-ir包的存在。每个包出现积极的然后在63 x进一步量化研究。MBP-ir在神经束被定义为深褐色的“点”的存在(MBP-ir斑点)(数据1(一)和1 (b))。收集的数据与MBP-ir点包的数量在每一个心脏地区,MBP-ir点每包的数量,和整体MBP-ir点的总数,每个地区和每个动物的水平。MBP-ir点计数法的可靠性评估是intrarater可靠性,三一个调查员进行评级在地区和水平的一个子集选择动物;第二个(枪兵r= 0.69; )和第三(枪兵r= 0.78; )一轮评分显示接受的可靠性和与第一等级(补充图显著相关S2)。
(一)
(b)
(c)
(d)
PGP9.5-ir评估生成数据在每个地区的每个包的数量水平和神经束的大小(面积)的数据(补充图S3)。PGP9.5-ir包时计算> 30μ米2。评估神经束的大小,图像每级6包/地区被抓获在63 x,和ImageJ被用来画一个轮廓的四周包。高分辨率的扫描图像PGP9.5应用幻灯片也用来计算的大小(面积)心脏组织包含在每个地区(补充图S1在ImageJ)。
分析心脏神经束的TH表达每一层和地区以前曾有报道称14,15]。总之,心脏神经束图像捕获如上所述,TH-ir量化与疣状包面积的百分比(面积百分比高于阈值,% AAT)。
2.7。量化神经束的有髓纤维的百分比
有髓纤维的百分比在心脏神经束估计前地区的基地和顶点水平左心室通过分析PGP9.5-ir轴突和MBP-ir斑点在三个正常人。心脏神经束图像MBP, PGP9.5 double-labeled免疫荧光幻灯片被抓获20 x使用尼康A1R-HD共焦显微镜。作为单独的PGP9.5-ir纤维在这个放大,都难以辨认的平均MBP-ir光斑大小被认为是约等于平均神经纤维大小。平均MBP-ir光斑大小计算阐述了38个人MBP-ir斑点在随机选择的神经束代表正常话题的顶端和底部的心用的工具和测量功能在NIH ImageJ软件。计算的近似数量每束纤维束面积除以平均面积的纤维。MBP-ir斑点的数量相比,纤维获得一定百分比的估计数量的有髓纤维束在这三个主题。
2.8。统计分析
数据收集和分析是由调查人员盲目治疗组。一个< 0.05是公认的重要的价值。给出平均值作为“均值±SEM”, SEM是平均数标准误差或“值,差”,差四分位范围,适当的数据分布。
MBP-ir现货数据分析来确定有髓纤维的分布在心脏解剖学和比较治疗组之间。因为这些数据项,它们与overdispersion非正态的分布(即。,方差大于平均值)和零通货膨胀(许多0)。因此,广义估计方程(GEE)模型和泊松的家人和交换相关结构在R包“geepack”以下的例子分析类似的数据集(20.,21]。治疗组的显著影响,心脏水平,或心脏地区被进一步分解成对比较使用排名在BMDP弗里德曼方差分析22]。利用弗里德曼测试,心脏水平在每个地区分别和心脏地区相比比较每一层分别在每组,和值被Bonferroni调整方法。
所有其他统计分析GraphPad棱镜(8.0版本,GraphPad软件)。评分者间信度评估使用非参数枪兵的排序相关性和斯皮尔曼“r”和双尾价值。数据的百分比有髓纤维在神经束之间的比较基础和使用学生的顶点层t以及。这个数据集被斯皮尔曼等级次序的相关性评估测试之间的关系这些包的大小(面积)和MBP-ir斑点的数量或比例的有髓纤维。PGP9.5-ir神经束的大小(面积)相比,控制动物使用方差分析3(水平:基地,中间,顶端)×4(地区:间隔、前外侧,劣质)与重复措施水平和地区,缺乏球形Geisser-Greenhouse校正,使用Bonferroni多重比较和事后分析。执行类似的统计分析比较包的数量和比例的包与任何MBP-ir斑点在心脏解剖。的大小(面积)分析了心脏区域拟合(REML)而不是mixed-effects模型方差分析由于技术困难阻止数据从一个心脏水平在一个动物包括;多个比较心脏区域和水平通过Bonferroni纠正的多个比较测试。MBP-ir现货数之间的相关性或损失MBP-ir景点和损失百分比同情标记进行使用枪兵的排序相关性。
3所示。结果
3.1。在正常的恒河猴,有髓鞘的轴突不均匀分布在整个心脏左心室
髓鞘标记MBP被确定在整个左心室心肌神经束。MBP-ir可以看作是深褐色的“斑点”常规圆形或椭圆形,周围显示髓鞘轴突(数字1(一)和1 (b))。Immunofluorescent标签的MBP, pan-neuronal标记PGP9.5证实存在的轴突集中在髓鞘的斑点(数字1 (c)和1 (d))。在神经束,MBP-ir现货分布多样化,与周边附近发现有髓鞘的轴突或包的中心,作为单独的斑点或集群,没有设置模式。
髓鞘形成整个心脏左心室是量化的统计总数MBP-ir斑点在所有神经束在左心室的三个层面,基础(上),中间,和顶(底),四个解剖区域(间隔、前、侧、劣质)在每个级别(图2(一个);看到补充图S1解剖细节)。尽管MBP-ir点计数显示高主客体之间的可变性(补充表S1),一个cardioanatomical模式出现在动物。左心室水平评估有重大影响的MBP-ir礼物 。平均每个地区的MBP-ir斑点数量基础(差值= 26日= 4.5 - -49.25)远高于在顶端(值= 5,差= 1.75 - -17.75)。两两比较显示MBP-ir基准现货数量统计上显著高于前的顶点 地区,也明显高于顶 和中等 隔地区水平。解剖效果较弱的跨区域;虽然该地区的整体效果也显著 ,没有一个成对个别地区差异显著。没有发现心脏水平或地区之间差异的百分比(图与任何MBP-ir神经束点2 (b))。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
评估MBP-ir斑点的分布是否与其他功能的心脏解剖,我们每包有髓纤维的比例相比,神经束的数量,大小(面积)的神经束之间的基础和顶点水平。平均大约14%有髓神经纤维的每个包(图2 (c)),心脏水平之间没有区别。MBP-ir斑点的高数基础相对较大的顶点是伴随心肌壁区(间隔 ;劣质 ;补充图S1)和神经束数量的增加( ;隔膜的地区, ;劣质的地区;图2 (d)和补充图4 (b)在左心室的基础。相比之下,没有发现区别之间的大小(面积)的顶端和基部神经束(图2 (e);补充图4(一))。应该注意的是,PGP9.5包大小数据确实表明,最大的包500μ米2发现几乎只在底部,而不是顶端,左心室(图2 (e))。此外,一个积极的相关性被发现之间的包大小和MBP-ir现货数量(补充图4 (c)),而包大小之间存在着负相关和有髓纤维(补充图%4 (d))。
3.2。心脏交感神经退化与MBP的损失
MBP-ir斑点出现,但明显减少,动物对待6-OHDA PD模型心脏交感神经损失(图3)(交感神经支配的详细描述这些动物,看到14,15])。MBP-ir点较低的平均数量在安慰剂-(中位数= 4,差= 1 - 4)和pioglitazone-treated动物(值= 2,差= 1 - 2)与控制(值= 6,差= 1 - 6)。尽管这主要影响MBP-ir损失没有统计学意义 ,效果是很有意义的考虑和心脏毒素治疗水平的交互(条件∗水平 ),如预期如果基地和顶点不同的影响。事实上,左心室的顶点是最多的心脏水平MBP-ir损失(图3(g)),斑点数总额减少83%安慰剂治疗和减少86% pioglitazone-treated动物相对于控件(控制中值= 5,差= 1.75—-17.75;安慰剂组中值= 1,差= 0 - 2.5;吡格列酮值= 1.5,差= 0 - 2.5)。基础,减少55%总MBP-ir斑点数在安慰剂组动物和动物减少了49%吡格列酮组(控制中值= 26日差= 4.5—-49.25;安慰剂组中值= 10,差= 4.75—6;吡格列酮值= 9.5,差= 1.75 - -23.25)与正常对照组相比。之间没有明显差异6-OHDA +安慰剂和6-OHDA +吡格列酮治疗组。
其余的心脏解剖分布MBP-ir点6-OHDA-treated猴子仍类似于正常控制猴子。在两者中,6-OHDA +安慰剂和6-OHDA +吡格列酮组,MBP-ir点分布明显受心脏水平的影响 (数据3(g)和3(h))。6-OHDA +安慰剂动物,基地MBP-ir斑点明显多于了顶点的间隔 和前 地区。类似于对照组,有显著的地区总体效果在MBP-ir 6-OHDA +安慰剂的动物 ,但个别地区之间的差异没有统计学意义。在6-OHDA +吡格列酮动物心脏水平统计上显著的影响 ,在该地区。MBP-ir现货数量趋势对基地的显著高于间隔的顶点 伪劣 区域;计数也趋于向基准高于中间水平下的地区 。
3.3。髓鞘形成,交感神经支配,PPARγ激活了一个复杂的关系
评估心脏交感神经轴突的髓鞘形成,immunofluorescent PGP9.5标签,MBP,和同情标记酪氨酸羟化酶(TH)在正常执行,控制动物(图4)。在心肌神经束在各个层次和区域的左心室,多数PGP9.5-ir轴突也为TH免疫反应性的,表明交感神经纤维。的一个子集,这些神经纤维TH - PGP9.5-ir MBP-ir包围,确认有髓的存在在心脏交感神经纤维(图4)。
(一)
(b)
使用正常对照组的值作为基线,MBP-ir斑点的损失百分比,在神经束TH-ir, TH-ir心肌纤维密度计算和比较6-OHDA-treated每个级别和区域的动物。toxin-treated团体相结合时,左心室的解剖水平和地区更大的损失百分比TH-ir心肌纤维区域也往往有更大的损失百分比MBP-ir斑点(枪兵r= 0.537, );这种效应趋势对重要对于每个单独治疗组(安慰剂枪兵r= 0.524, ;吡格列酮枪兵r= 0.552, ;补充数据5 (c)和5 (d))。这种模式评估时没有被观察到神经束内TH-ir(补充数据5 (c)和5 (d))。
最后,审问的角色存在的心脏神经纤维髓鞘的易感性和PPAR的评估γ全身的神经保护,MBP-ir现货数量在每一个心脏正常的控制水平和地区的动物比较TH-ir损失百分比6-OHDA +安慰剂分别和6-OHDA +吡格列酮组。这种分析揭示了统计上显著的逆MBP-ir现货数量之间的关系和交感神经损失的严重性6-OHDA +安慰剂(TH包:枪兵r=−0.706, ;TH纤维:斯皮尔曼r=−0.699, ),但不是6-OHDA +吡格列酮动物(TH包:枪兵r=−0.315,不显著(ns);TH纤维:斯皮尔曼r=−0.098;ns)(数据5(g)和5(h))。
4所示。讨论
目前的研究表明,有髓神经节后交感神经纤维不同类地出现在左心室的恒河猴和系统性6-OHDA显著降低MBP-ir现货数量。此外,交感神经退化表现出逆关系项MBP-ir斑点在安慰剂——心脏解剖,但不是pioglitazone-treated,动物。
基于这些发现,讨论三个主要问题出现。首先,轴突的髓鞘形成恒河的心如何比较的人类?第二,这些发现可翻译PD心脏神经退化吗?最后,如何观察PPAR的效果γ关于心脏神经退行性变的激活通知外围神经保护吗?
4.1。轴突的髓鞘形成恒河的心如何比较的人类?
文学在轴突的髓鞘形成状态在任何物种的核心是稀疏的10,23- - - - - -26]。作者的知识,这手稿是第一个描述在恒河猴。研究髓磷脂在人类心脏在很大程度上局限于附近的左心室前壁左冠状动脉(10,23左心室)和网站近端,如根的冠状动脉主动脉窦和在冠状沟附近分离心房和心室23]。此外,早些时候出版物集中评估心外膜的神经束,躺在表面的脂肪组织的心肌10,23]。回顾文献显示一个出版执行Sigler髓鞘染色的标签在整个心脏标本,但这项研究是很难解释由于小样本大小和作者所说的“暗颜色的心肌组织只是没有完全使脱色的副产品”(25]。相比之下,目前出版评估心肌神经束植入在左心室心肌壁和包括样本从多个水平和区域的左心室。尽管这些方法论的差异,我们的研究结果强调神经解剖学的恒河猴和人类的心之间的相似之处。
类似于之前的描述人类自主心脏神经支配的分布(10,27在恒河左心室壁),神经纤维主要是交感神经节后纤维,作为同情标记表明积极的疣状(图5)。虽然只有一个子集的TH-ir有髓纤维,我们确定了MBP-ir周围多个TH-ir轴突在几乎所有神经束在所有水平的心脏(图4)。有趣的是,在人类自主神经节后纤维通常被描述为无髓鞘的(10,28,29日]。需要更多的研究在人类和非人类的动物模型,以确定如果节后的交感神经纤维的髓鞘形成是不同物种之间或器官。以前在老鼠身上的研究表明无髓鞘的轴突在包含更多的细胞骨架元素,神经纤维细丝,neurotubules,每μ米2比样品从颈迷走神经干26]。作者推测,这可能是由于“连续机械应力所经历的这些心脏内的神经“跳动的心脏的作用有关。可想而知,这些独特的心脏的解剖和生理的压力也可能影响髓鞘形成,如髓磷脂是神经保护(17]。作为本研究的重点是交感神经退化和神经保护我们有限的评估有髓鞘的轴突的表现型TH-ir纤维。副交感神经节后纤维也出现在左心室,虽然只有15%的频率交感神经纤维(27),但是目前尚不清楚这些攻击的频率有髓纤维。初级传入神经元中还发现心脏左心室和通常描述为包括有髓纤维和无髓鞘的虽然无髓鞘的轴突是更常见的(30.]。
我们的估计,大约有14%的PGP9.5-ir轴突神经束的有髓可比,虽然高于7.8%的发现在人类心外膜的神经束(10]。这些值的差异可能是由于物种和方法论的差异,如PBS和4% PFA灌注在非人灵长类动物组织收集的时间。这项研究的一个限制是无法手动计算轴突的数量在每个心肌神经束在计算的百分比有髓纤维由于分辨率成像方法的不足。轴突有髓的百分比在个人包而不是从MBP-ir点计算和估计轴突数量计算。轴突数量的估计是基于计算平均轴突的大小由概述MBP-ir斑点生成,这明显比个人更容易想象PGP9.5-ir轴突。大直径的比周围轴突髓鞘的平均可能导致高估了轴突的大小。例如,先前的研究已经表明比,内部和外部直径的比值的髓鞘,心外膜的有髓纤维束从大约0.2 - -0.8范围广泛23]。因此,轴突的百分比在心肌有髓神经束可能低于14%估算。
4.2。这些研究结果可翻译PD心脏神经退化吗?
据我们所知,只有一个研究评估神经纤维的髓鞘形成的易感性的作用在人类心脏疾病损失。PD患者的研究表明,无髓鞘的轴突的百分比是78±9% PD组在控制和92±2%,表明心脏有髓鞘的轴突有些保护在PD (10]。然而,应该指出的是,某某得了等人的论文中的数据也表明相当大的损失有髓纤维的PD患者的心。他们的研究结果,每毫米总轴突2减少从39300±4650在PD控制到1980±774。他们进一步表明,这代表减少无髓鞘的轴突从34700±2720 1620±828 PD控制,然后离开的减少有髓鞘的轴突从大约4600到360 - 95%无髓鞘的纤维和92%的损失在PD有髓纤维。在目前的系统性6-OHDA恒河猴模型,此前公布的数据说明心脏交感神经纤维密度的平均损失67%在所有水平和区域的左心室(15]。目前的研究表明,6-OHDA-induced心脏交感神经退化是最大的心脏地区最少的计算MBP-ir斑点,对这种毒素(数据显示轻度myelin-associated神经保护5(g)和5(h))。结合大量损失MBP-ir 6-OHDA后(图3),这一发现表明,PD心脏神经异常特征的系统性6-OHDA模型损失有髓和无髓鞘的轴突与无髓鞘的纤维的敏感性,增加类似于PD中描述的是什么。
不同程度的心肌之间的神经纤维和髓鞘损失人类与PD和系统性6-OHDA-treated猴子可能与神经退化的机制。在PD,增加氧化应激、炎症和神经蛋白的聚合α-核蛋白(αsyn)形成路易小体与进步nigral神经退化(31日]。在这方面,路易小体被发现在心脏神经丛32]。有趣的是,αsyn表达心脏交感神经似乎与PD发展变化。丰富的αsyn探测到在远端轴突的交感神经节的PD患者完整的心脏交感神经支配,但它与交感神经退化减少(33]。6-OHDA是一个模拟的多巴胺神经元,儿茶酚胺转运蛋白。进入细胞后,6-OHDA autoxidizes和干扰线粒体复杂的我,引发氧化应激和炎症产生快速的神经没有损失αsyn聚合(13,34]。立体定向注射6-OHDA到黑质核磁共振成像(MRI)诱导的大鼠检测神经退化和髓鞘脱落,1周时间点(35]。同样,6-OHDA-induced心脏交感神经损失在非人类灵长类动物在这项研究中被检测到在活的有机体内正电子发射断层扫描(PET)在1周后毒素(14]。以前公布的数据从非人灵长类动物一样在当前6-OHDA研究表明,3个月后,αsyn表达心脏神经束没有增加(15],它可以被视为一种神经毒素模型和PD的区别。另外,它也可以认为,与PD患者相似,αsyn表达变化与toxin-induced心脏交感神经退化,6-OHDA可能引发的增加αsyn之前损失的交感神经纤维和解决了3个月。
有髓鞘的轴突的机制相对于无髓鞘的保护被认为是与髓鞘许旺细胞的营养支持和减少代谢需求与跳跃式传导(17,36- - - - - -38]。然而,值得注意的是,即使无髓鞘的轴突在周围神经系统与神经胶质细胞称为nonmyelinating雪旺细胞,或雷马克雪旺细胞,提供一个轴突和基板之间的障碍,直到纤维达到目标站点(23,39]。考虑到轻微的神经保护作用,提出了髓磷脂在恒河心6-OHDA(数字5(g)和5(h)和PD (10),未来的工作在糖尿病等其他疾病,心脏交感损失(40)或特发性REM睡眠障碍(41)和纯自主失败(42],提出可能代表前驱的PD (43,44),是保证调查是否观察到类似的模式。这可能暗示疗法旨在保护和支持髓鞘神经胶质细胞可能在跨多个周边神经病变心脏神经保护策略。
4.3。这PPAR观察效果如何γ关于心脏神经退行性变的激活通知外围神经保护吗?
每日口服PPAR的剂量γ受体激动剂吡格列酮在系统性6-OHDA似乎防止逆相关性MBP-ir现货数量和交感神经纤维(数据损失5(g)和5在心脏解剖(h))。PPARγ是一种转录因子,调节基因的表达参与多种细胞稳态和抗炎通路(45,46]。前宠物在这些动物证明吡格列酮政府导致的轻度神经保护6-OHDA-treated动物,尤其是在前外侧区域基础和间隔区域的顶点14]。然而,值得注意的是,后续组织学的交感神经纤维没有显示显著差异安慰剂,pioglitazone-treated猴子在任何个人心脏地区或水平(15]。目前不清楚为什么吡格列酮政府将破坏心脏地区拥有较高的髓鞘形成之间的关系,降低神经退化。一个可能的解释是,吡格列酮proneuron生存的影响,尽管这些动物温和,更有效的轴突,已经没有髓鞘雪旺细胞的营养支持。一个相关的研究报道在退化的神经元,其中吡格列酮改善线粒体运输导致轴突神经保护(47]。虽然我们没有观察到保护MBP-ir pioglitazone-treated组,吡格列酮也被追究它的角色在促进许旺细胞生存和remyelination [48,49]。然而,这些研究要么使用无限增殖培养的雪旺细胞(49]或神经挤压伤引起轻微的轴突退化模型(48]。相当大的和快速6-OHDA-induced增加炎症,氧化应激,损失所需的轴突髓鞘环绕可能超过PPAR的保护作用γ在髓鞘雪旺细胞激活恒河的心。
在PD研究周围神经保护是必要的,所展示的影响心脏交感神经损失在PD患者的日常生活。血压变异性增加PD是心脏神经异常的结果导致无数的症状和体征,包括疲劳和直立性低血压,后者与增加跌倒的风险和伤害(1,2]。调查周围神经支配保存在其他疾病指出,饮食和生活方式的改变,也可以是有益的PD患者。例如,糖尿病周围神经病变的研究,这是典型的损失远端感觉纤维的腿进展向近端,表明神经退化减少政府的维生素B12 (50,51]。运动也已被证明能够降低糖尿病(52- - - - - -54)和化疗所致周围神经病变(55- - - - - -57在多个临床研究)。在PD,运动可以改善电机的症状与nigral细胞损失(58- - - - - -60]。进一步探索运动保护心脏神经支配的作用是十分必要的。
5。结论
总的来说,这项研究提供了一个分布的最早描述恒河有髓鞘的轴突的心脏左心室和显示类似的易感性无髓鞘的心轴突在PD和6-OHDA非人灵长类动物模型。未来的工作将需要描述的分布有髓鞘的轴突的人类,了解髓磷脂的作用在PD的保护心脏神经支配,和识别潜在的药理干预或改变生活方式,可以保护心脏神经支配。
数据可用性
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信息披露
内容是完全的责任作者,不一定代表美国国立卫生研究院的官方观点。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者欣然承认病理病理威斯康星州国家灵长类动物研究中心的工作人员为他们的技术支持。这项研究是由美国国立卫生研究院(P51OD011106、R21NS084158 Kirschstein-NRSA F31HL136047 (j . M . M)),美国帕金森病协会(pf - apda sfw - 1854 (h·n·M)),和美国威斯康星-麦迪逊大学的医学物理学。此外,在这个出版研究报告的部分支持由办公室主任,国家卫生研究院奖号码P51OD011106威斯康星州国家灵长类动物研究中心,威斯康星大学麦迪逊分校。这项研究是在部分设施进行构建与研究设施改进计划的支持格兰特数字RR15459-01和RR020141-01。
补充材料
补充表1:MBP-immunoreactive点计数数据。补充图1:示例图像的恒河猕猴和评估心脏水平和地区的平均每个解剖区域的大小。补充图2:intrarater MBP-immunoreactive点计算方法的可靠性。补充图3:显微照片的immunolabeling pan-neuronal标记PGP9.5在对照组动物心肌神经束。补充图4:心肌正常神经束,控制动物中发现更多比顶端的底部,和包的大小显示与髓鞘形成的复杂关系。补充图5:有一个趋势相关性TH-immunoreactivity损失和损失MBP-ir斑点的心脏解剖。(补充材料)