Introduction. The model involving injection of quinolinic acid (QA) into the rat striatum simulates many clinical and morphological characteristics of Huntington’s disease (HD). Searching for effective treatment methods is rather topical because of the fatality of HD. One of such methods is to create a neuroprotective environment to slow down the current degenerative process and/or replace dead neurons. In particular, this can be performed by transplantation of cells capable of undergoing neuronal differentiation and integration into the proper structural and functional brain networks.
Objective. To assess effectiveness and safety of transplantation of neural progenitors differentiated from induced pluripotent stem cells (iPSCs) harvested from a healthy donor into the striatum with QA-induced model of HD.
Materials and methods. The effects of neurotransplantation on reproduction of the conditioned passive avoidance reflex were studied in rats with the model of HD induced by injection of QA into the caudate nuclei of the striatum. In the study group (n=8), human neural progenitors (1×106 per 10 µl of normal saline unilaterally, on the injured side) derived from iPSCs harvested from a healthy donor were injected into the caudate nuclei as the transplanted material; normal saline was injected in the control group. The conditioned passive avoidance responses were tested using the ShutАvoid 1.8.03 software on a Harvard apparatus (Panlab, Spain).
Results. When testing the reproduction of the passive avoidance responses, we found that injection of QA into the caudate nuclei of the rat brain reliably reduced the conditioned responses. Neurotransplantation of neural progenitors derived from iPSCs had a clear therapeutic effect and reinforced the passive avoidance reflex. During the entire testing period (7 days after exposure to the pain stimulus), the experimental animals either did not visit the dark compartment at all or visited it with a long latency period.
Conclusions. Experimental neurotransplantation using iPSC derivatives allowance to improve storage of trace memory in rats with QA-induced model of HD, which contributes to correction of cognitive impairments caused by administration of the neurotoxin.
Введение. Модель с введением хинолиновой кислоты (ХК) в стриатум крыс воспроизводит многие клинико-морфологические характеристики болезни Гентингтона (БГ). В силу фатального характера БГ актуальным является поиск эффективных методов ее лечения, одним из которых является создание нейропротекторной среды для замедления текущего дегенеративного процесса и/или замещении погибших нейронов. Это можно осуществить, в частности, посредством трансплантации клеток, обладающих способностью к нейрональной дифференцировке и интеграции в соответствующие структурно-функциональные церебральные сети.
Цель исследования. Оценка эффективности и безопасности трансплантации в стриатум крыс с ХК-индуцированной моделью БГ нейрональных предшественников, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) здорового донора.
Материалы и методы. Исследованы эффекты нейротрансплантации на воспроизведение условного рефлекса пассивного избегания у крыс с моделью БГ, вызванной введением ХК в хвостатые ядра. В основной группе животных (n=8) в качестве трансплантируемого материала в хвостатые ядра вводили человеческие нейрональные предшественники (1×106 в 10 мкл физиологического раствора унилатерально, на стороне повреждения), полученные из ИПСК здорового донора; в контрольной группе (n=8) – физиологический раствор. Тестирование условных реакций пассивного избегания проводили с помощью программы ShutАvoid 1.8.03 на установке фирмы Panlab Harvard Apparatus (Spain).
Результаты. При тестировании воспроизведения реакций пассивного избегания было обнаружено, что введение ХК в хвостатые ядра мозга крыс достоверно ослабляло условные реакции. Нейротрансплантация нейрональных предшественников, полученных из ИПСК, имела отчетливый терапевтический эффект и упрочила рефлекс пассивного избегания. На протяжении всего периода тестирования (7 суток после нанесения болевого воздействия) экспериментальные животные либо вовсе не переходили в темный отсек, либо переходили с большим латентным периодом.
Заключение. Нейротрансплантация с использованием производных ИПСК в эксперименте позволяет улучшить сохранение памятного следа у крыс с ХК-индуцированной моделью БГ, что способствует коррекции когнитивных нарушений, вызванных введением нейротоксина.