Effect Of Nlrp3 Inflammasome Inhibition On 3-Nitropropionic Acid-Induced Neurotoxicity In Rats /
تأثير تثبيط الجسيمات الٳلتهابية (NLRP3) على السمية العصبية المستحدثة في الجرذان بٳستخدام حامض 3-نيتروبروبيونك /
By Mona Elsayed Abdo Noureldeen; Supervised By Prof. Dr. Maha M. El-Sawalhi, Assoc. Prof. Dr. Nancy N. Shahin, Dr. Heba R. Ghaiad.
- 130 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc.) -Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 113-130.
Huntington’s disease (HD) is a progressive neurodegenerative disease that causes motor, cognitive, and psychiatric abnormalities, with no satisfying disease-modifying therapy so far. 3-nitropropionic acid (3NP) induces behavioural deficits, together with biochemical and histological alterations in animals’ striata that mimic HD. The role of nucleotide-binding domain, leucine-rich–containing family, pyrin domain–containing-3 (NLRP3) inflammasome in HD pathogenesis remains largely uncharacterized. Parthenolide (PTL), a naturally occurring nuclear factor kappa B (NF-κB) inhibitor, is also known to inhibit NLRP3 inflammasome. Whether PTL is beneficial in HD has not been established yet. This study evaluated the possible neuroprotective effects of PTL against 3NP-induced behavioural abnormalities, striatal biochemical derangements, and histological aberrations. Male Wistar rats received PTL (0.5 mg/kg/day, i.p) for 3 weeks and 3NP (10 mg/kg/day, i.p) was administered alongside for the latter 2 weeks to induce HD. Finally, animals were subjected to open-field, Morris water maze and rotarod tests. Rat striata were examined histologically, striatal protein expression levels of glial fibrillary acidic protein (GFAP), cluster of differentiation 45 (CD45) and neuron-specific enolase (NSE) were evaluated immunohistochemically, while those of interleukin (IL)-1β, IL-18, ionized calcium-binding adapter molecule-1 (Iba1) and glutamate were determined by ELISA. Striatal nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2), Kelch-like ECH-associated protein (Keap1), NF-κB, NLRP3, apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD (ASC), caspase-1, S100 calcium-binding protein A10 (S100A10) and complement 3 (C3) were assessed by gene expression analysis. PTL improved motor, locomotor, cognitive and anxiety-like behaviours, restored neuronal integrity, upregulated Nrf2, and inhibited NLRP3 inflammasome, NF-κB and microglial activation. Additionally, PTL induced astrocyte shifting towards the neuroprotective A2 phenotype. PTL exhibits neuroprotection against 3NP-induced HD, that might be ascribed, at least in part, to its modulatory effects on Keap1/Nrf2 and NF-κB/NLRP3 inflammasome signaling. مرض هنتنجتون هو مرض تنكسي عصبي يسبب اضطرابات حركية، وإدراكية ونفسية، ولا توجد حتى الآن علاجات ناجحة لتعديل مسار المرض. يُحدث حامض 3-نيتروبروبيونيك عجزًا سلوكيًا، مع تغييرات كيميائية حيوية في مناطق المخ تُشابه أعراض مرض هنتنجتون. لا يزال دور الجسيمات الالتهابية NLRP3 انفلامازوم في مرض هنتنجتون غير موصوف بشكل جيد. وفي هذا السياق، فإن بارثينولايد وهو مثبط طبيعي للمُعامل النووي كابا بي، ومعروف عنه أيضًا أنه يُعيق NLRP3انفلامازوم، إلا أنه لم يتم تحديد ما إذا كان بارثينولايد مفيدًا في علاج مرض هنتنجتون. تقيّم هذه الدراسة الآثار الوقائية العصبية المحتملة للبارثينولايد ضد الاضطرابات السلوكية الناتجة عن حامض 3-نيتروبروبيونيك، والتغييرات الكيميائية الحيوية في منطقة المخطط بالمخ، والانحرافات الكيميائية والنسيجية. تلقت ذكور الجرذان من فصيلة ويستار البارثينولايد (0.5 ملغ/كغ/يوم، عن طريق الحقن داخل الصفاق) لمدة 3 أسابيع، وتم إعطاء حامض 3-نيتروبروبيونيك (10 ملغ/كغ/يوم، عن طريق الحقن داخل الصفاق) خلال الأسبوعين الأخيرين لتحفيز مرض هنتنجتون. أخيرًا، خضعت الحيوانات لاختبارات الحقل المفتوح، ومسبح موريس المائي، واختبار الrotarod . كما تم فحص منطقة مخطط المخ نسيجيا، وتم تقييم مستويات التعبير البروتيني في مخطط المخ للبروتين الحمضي الليفي الدبقي (GFAP)، وعامل التصنيف 45 (CD45) وإنولاز الخاص بالخلايا العصبية (NSE) بطريقة الكيمياء النسيجية المناعية، بينما تم تحديد مستويات الإنترلوكين (IL)-1β، وIL-18، والجزئ الرابط للكالسيوم المتأين (Iba1) وجلوتامات بواسطة اختبار المقايسة الامتصاصية المناعية المرتبطة بالانزيم. تم تقييم تعبير الجينات في مخطط المخ لعوامل نضج خلايا الدم الحمراء المرتبطة بـ المُعامل النووي كابا بي، وNLRP3، وبروتين ASC، والكاسباز-1، وبروتين S100A10، ومكون متمم-3 (C3) وبروتين Nrf2 وبروتين Keap1 بواسطة تحليل التعبير الجيني. حسن البارثينولايد الأداء الحركي، والسلوك المعرفي، والسلوك القلق المحدث عن طريق حامض 3-نيتروبروبيونيك. كما أدى الى استعادة سلامة الخلايا العصبية، وزاد من تعبير Nrf2، وقام بتثبيط NLRP3 انفلامازوم، و المُعامل النووي كابا بي والخلايا الدبقية. بالإضافة إلى ذلك، أدى البارثينولايد إلى تحول الخلايا الدبقية نحو النمط A2 العصبي الوقائي. إجمالا يُظهر البارثينولايد حماية عصبية ضد مرض هنتنجتون المستحث بواسطة حامض 3-نيتروبروبيونيك، والذي قد يُعزى، على الأقل جزئيًا، إلى تأثيراته المعدلة على مسارات Keap1/Nrf2 / NLRP3و المُعامل النووي كابا بي.