2. Academic Validation
  3. Unilateral intranigral administration of β-sitosterol β-D-glucoside triggers pathological α-synuclein spreading and bilateral nigrostriatal dopaminergic neurodegeneration in the rat

Unilateral intranigral administration of β-sitosterol β-D-glucoside triggers pathological α-synuclein spreading and bilateral nigrostriatal dopaminergic neurodegeneration in the rat

  • Acta Neuropathol Commun. 2020 Apr 22;8(1):56. doi: 10.1186/s40478-020-00933-6.
Luis O Soto-Rojas 1 2,  Irma A Martínez-Dávila 3,  Claudia Luna-Herrera 2,  María E Gutierrez-Castillo 4,  Francisco E Lopez-Salas 5,  Bismark Gatica-Garcia 3,  Guadalupe Soto-Rodriguez 6,  María Elena Bringas Tobon 7,  Gonzalo Flores 7,  America Padilla-Viveros 8,  Cecilia Bañuelos 8,  Víctor Manuel Blanco-Alvarez 9,  José Dávila-Ayala 3,  David Reyes-Corona 3,  Linda Garcés-Ramírez 2,  Oriana Hidalgo-Alegria 2,  Fidel De La Cruz-López 2,  Daniel Martinez-Fong 10 11
Affiliations

Affiliations

  • 1 Facultad de Estudios Superiores Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de México, Av. de los Barrios 1, 54090, Tlalnepantla, Edo. de México, Mexico.
  • 2 Departamento de Fisiología, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Av. Wilfrido Massieu s/n, Unidad Profesional "Adolfo López Mateos", 07738, Ciudad de México, Mexico.
  • 3 Departamento de Fisiología, Biofísica y Neurociencias, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Av. Instituto Politécnico Nacional, No. 2508, 07360, Ciudad de México, Mexico.
  • 4 Departamento de Biociencias e Ingeniería, Centro Interdisciplinario de Investigaciones y Estudios sobre Medio Ambiente y Desarrollo, Instituto Politécnico Nacional, 30 de Junio de 1520 s/n, 07340, Ciudad de México, Mexico.
  • 5 Programa de Doctorado en Nanociencias y Nanotecnología, Av. Instituto Politécnico Nacional No. 2508, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, 07360, Ciudad de México, Mexico.
  • 6 Facultad de Medicina, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Calle 13 Sur 2702, Puebla, 72420, Puebla, Mexico.
  • 7 Instituto de Fisiología, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 14 Sur 6301, 72570, Puebla, Puebla, Mexico.
  • 8 Coordinación General de Programas de Posgrado Multidisciplinarios, Programa de Doctorado Transdisciplinario en Desarrollo Científico y Tecnológico para la Sociedad, Av. Instituto Politécnico Nacional No. 2508, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, 07360, Ciudad de México, Mexico.
  • 9 Facultad de Enfermeria, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Av .25 Pte 1304, 72410, Puebla, Puebla, Mexico.
  • 10 Departamento de Fisiología, Biofísica y Neurociencias, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Av. Instituto Politécnico Nacional, No. 2508, 07360, Ciudad de México, Mexico. martinez.fong@gmail.com.
  • 11 Programa de Doctorado en Nanociencias y Nanotecnología, Av. Instituto Politécnico Nacional No. 2508, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, 07360, Ciudad de México, Mexico. martinez.fong@gmail.com.
PMID: 32321590 DOI: 10.1186/s40478-020-00933-6
Abstract

The spreading and accumulation of α-synuclein and dopaminergic neurodegeneration, two hallmarks of Parkinson's disease (PD), have been faithfully reproduced in rodent brains by chronic, oral administration of β-sitosterol β-D-glucoside (BSSG). We investigated whether a single injection of BSSG (6 μg BSSG/μL DMSO) in the left substantia nigra of Wistar rats causes the same effects. Mock DMSO injections and untreated rats formed control groups. We performed immunostainings against the pathological α-synuclein, the dopaminergic marker tyrosine hydroxylase (TH), the neuroskeleton marker β-III tubulin, the Neurotensin Receptor type 1 (NTSR1) as non-dopaminergic phenotype marker and Fluro-Jade C (F-J C) label for neurodegeneration. Using β-galactosidase (β-Gal) assay and active Caspase-3 immunostaining, we assessed cell death mechanisms. Golgi-Cox staining was used to measure the density and types of dendritic spines of striatal medium spiny neurons. Motor and non-motor alterations were also evaluated. The study period comprised 15 to 120 days after the lesion. In the injured substantia nigra, BSSG caused a progressive α-synuclein aggregation and dopaminergic neurodegeneration caused by senescence and Apoptosis. The α-synuclein immunoreactivity was also present within microglia cells. Decreased density of dopaminergic fibers and dendritic spines also occurred in the striatum. Remarkably, all the histopathological changes also appeared on the contralateral nigrostriatal system, and α-synuclein aggregates were present in Other brain regions. Motor and non-motor behavioral alterations were progressive. Our data show that the stereotaxic BSSG administration reproduces PD α-synucleinopathy phenotype in the rat. This approach will aid in identifying the spread mechanism of α-synuclein pathology and validate anti-synucleinopathy therapies.

Keywords

BSSG; Bilateral affectation; Lewy body-like synuclein aggregations; Parkinson’s disease; Sensorimotor alterations; Synuclein spreading.

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