Penilaian peranan neuroprotektif metalotionin dalam model penyakit parkinson aruhan rotenone pada danio rerio: kajian in vivo

Abstract

Penyakit Parkinson (PD) ialah gangguan neurodegeneratif progresif yang dikaitkan dengan degenerasi neuron dopaminergik (DA) secara selektif dalam substantia nigra pars compacta akibat tekanan oksidatif, disfungsi mitokondria, dan disregulasi imun. Kajian ini bertujuan untuk menyiasat kesan rawatan Metalotionin-2 manusia (hMT2) dalam model PD zebrafish (Danio rerio) yang dicetuskan oleh rotenone. Sejumlah 228 ekor zebrafish dewasa telah dibahagikan kepada empat kumpulan eksperimen: kawalan (n=58), rotenone (n = 60), prarawatan hMT2 (n=55), dan pascarawatan hMT2 (n = 55). Zebrafish didedahkan kepada rotenone pada kepekatan 5 μg/L di dalam air selama 28 hari untuk mencetuskan fenotip PD. Protein hMT2 eksogen (0.2 μg/ikan) kemudiannya disuntik secara intrakranium ke dalam zebrafish satu hari sebelum pendedahan kepada rotenone bagi intervensi profilaksis (prarawatan hMT2) dan 28 hari selepas pendedahan kepada rotenone bagi intervensi terapeutik (pascarawatan hMT2). Parameter analisis yang dinilai secara holistik termasuklah analisis aktiviti lokomotor, analisis biokimia bagi tekanan oksidatif (TBARS), penilaian respirasi mitokondria menggunakan MitoPlate I-1, pewamaan imunohisto-kimia pada neuron DA, serta analisis mikrosusunan yang disahkan melalui qPCR. Hasil kajian menunjukkan bahawa pendedahan kepada rotenone berjaya memanifestasikan ciri-ciri patologi klinikal PD melalui penurunan aktiviti lokomotor (p<0.05), peningkatan fenotip keresahan (p< 0.001), dan ketahanan terhadap perencat kompleks II rantai pengangkutan elektron (ETC) serta meklizin mitokondria yang membawa kepada peningkatan dalam tekanan oksidatif (TBARS, p<0.001). Pada peringkat sel, neurotoksisiti rotenone mengganggu homeostasis DA (dat, th1, th2; p<0.001), mengurangkan sokongan neurotropik (bdnf. p<0.001), dan mencetuskan neuroinflamasi progresif melalui pencetusan sitokin pro- keradangan (il-la, il-lb. cox-2, tnf-a;p<0.001), mikrogliosis reaktif (tyrobp; p< 0.001), dan pengaktifan agresif sistem imun adaptif yang dikawal perantara oleh sel T sitotoksik CD8 (gzm3, cd8a, themis, Ick, p < 0.001). Kerosakan neuron ini dikawal perantara oleh peningkatan regulasi gen pro-apoptosis (deddl; p < 0.001) yang mencetuskan pelaksanaan apoptosis melalui laluan ekstrinsik. Walau bagaimanapun, intervensi menggunakan hMT2 telah terbukti menunjukkan neuroprotektor multisasaran yang berkesan. hMT2 berjaya menstabilkan semula aktiviti lokomotor, melemahkan mikropersekitaran CNS yang meradang melalui penindasan lata sitokin, menyekat pengaktifan mikroglia (tyrobp;p<0.001), dan menormalkan pengekspresan gen pengaktifan sel T patogenik (gzm3, cd8a, themis, lck, p<0.05). Dapatan paling berimpak menyimpulkan bahawa kecekapan hMT2 adalah dinamik dan bersandarkan masa. Pendekatan profilaksis didapati unggul dalam perlindungan struktur sel hulu melalui pemeliharaan populasi neuron DA (p < 0.05), penstabilan mitokondria (p < 0.001), dan rintangan terhadap fasa pelaksanaan apoptosis melalui penindasan genetik bagi gen deddl (p<0.05). Sebaliknya, pendekatan terapeutik menunjukkan keunggulan dalam pemulihan berfungsi hilir dengan menyediakan pengurangan maksimum bagi beban tekanan oksidatif sistemik (TBARS; p<0.001), meringankan keradangan akut (il-la, il-lb, cox-2, tnf-a; p < 0.001), dan mengaktifkan gen pertahanan endogenus zebrafish (mt2 dan smtb; p<0.001) untuk pemulihan motor yang lebih cekap. Secara keseluruhan, data daripada kajian ini menyediakan asas praklinikal yang kukuh untuk mencadangkan hMT2 sebagai modaliti rawatan dwifungsi (profilaksis dan terapeutik) yang berpotensi dalam menghentikan atau memperlahan perkembangan neurodegenerasi untuk pengurusan PD pada masa hadapan.