Die Parkinson-Krankheit ist eine im Alter häufig auftretende Bewegungsstörung des Menschen, die durch eine langsam fortschreitende Degeneration dopaminerger Neurone der Substantia nigra charakterisiert ist. Ätiologische Hypothesen hierzu schließen Altersdefizite, genetische Prädispositionen und Umweltfaktoren ein, die mitochondriale Fehlfunktionen in dopaminergen Neuronen hervorrufen. Das Pestizid Rotenon und das Neurotoxin 6-Hydroxydopamin (6-OHDA) induzieren durch eine Hemmung der mitochondrialen Atmungskette eine Degeneration dopaminerger Neurone im Rattenmodell. Da epidemiologische Studien auf eine pathogenetische Bedeutung von Pestiziden hinweisen und Rotenon bei der Ratte nach chronischer systemischer Applikation niedriger Dosierungen die Merkmale der Parkinson-Krankheit hervorruft, wurde das Rotenon-Rattenmodell als neues Tiermodell mit progressiver Neurodegeneration zur Untersuchung zukunftsweisender neuroprotektiver Substanzen propagiert. 6-OHDA verursacht nach striataler Applikation eine retrograde Degeneration nigraler dopaminerger Neurone, wobei in der Literatur bislang nur einmalige Applikationen beschrieben sind. Zurzeit gibt es nur transgene Mausmodelle (keine Rattenmodelle), um die genetischen Einflüsse zusammen mit exogenen Faktoren und altersabhängigen Prozessen zu erforschen. In dieser Arbeit sollte daher zunächst an intakten Mäusen untersucht werden, ob chronische Behandlungen mit Rotenon und subchronische Applikationen von 6-OHDA ein geeignetes Parkinsonmodell liefern (als Basis für spätere Untersuchungen einer Kombination aus genetischen und anderen Faktoren). Während der Behandlungsphase wurden die Vitalität und das motorische Verhalten ermittelt und anschließend pathologische Untersuchungen vorgenommen, um zentrale (insbesondere nigrostriatale Degenerationen dopaminerger Neurone) und periphere Veränderungen zu erfassen. Rotenon (2,5 und 4,0-5,0 mg/kg) wurde Mäusen der Inzuchtlinie C57Bl/6 im Alter von 2,5, 5 und 12 Monaten chronisch (30-45 d) subkutan injiziert. Rotenon-behandelte Mäuse zeigten Parkinson- ähnliche Symptome, wie eine verminderte Lokomotion bis hin zu Katalepsie, einige Tiere entwickelten auch einen Tremor. Diese motorischen Defizite waren jedoch nicht von einer signifikanten Neurodegeneration im nigrostriatalen dopaminergen System begleitet, dagegen aber von hepatotoxischen Veränderungen. Weiterhin wurde untersucht, ob eine Applikation von 6-OHDA (8 µg/ 2µl) über 5 und 7 Tage vs. einmaliger Mikroinjektion bilateral striatal in C57Bl/6 Mäusen eine retrograde progressive Degeneration nigraler Neurone hervorruft. Im Gegensatz zur einmaligen Applikation konnte nach 5-tägiger Injektion von 6-OHDA eine moderate Reduktion nigraler Neurone erreicht werden, welche jedoch durch eine 7-tägige Behandlung nicht verstärkt werden konnte. Da die gewünschten spezifischen pathologischen Kriterien nicht erreicht wurden, stellt die chronische Applikation von Rotenon bei Mäusen kein geeignetes Parkinsonmodell dar. Auch das subchronische 6-OHDA-Mausmodell ist mangels progressiver Neurodegeneration zur Testung neuroprotektiver Substanzen kaum geeignet, auch wenn eine moderate nigrale Neuropathologie ein frühes Parkinson-Syndrom widerspiegeln könnte. Es verbleibt jedoch die Fragestellung, ob genetisch veränderte Mauslinien eine höhere Suszeptibilität gegenüber diesen Toxinen aufweisen könnten.
Parkinson s disease (PD) is one of the most common neurodegenerative movement disorders characterized by a progressive degeneration of dopaminergic neurons of the substantia nigra. Etiological hypotheses include aging, genetic predisposition and environmental factors which lead to mitochondrial impairments in dopaminergic neurons. The pesticide rotenone and the neurotoxin 6-hydroxy dopamine (6-OHDA) inhibit the mitochondrial respiratory chain and induce degeneration of dopaminergic neurons. Since epidemiological studies suggest a pathogenetic impact of pesticides and chronic systemic applications of low doses of rotenone in rats provoke characteristics of PD, the rotenone rat model was proposed as a new animal model with progressive neurodegeneration to test neuroprotective drug effects. Striatal applications of 6-OHDA provoke a retrograde degeneration of nigral dopaminergic neurons. However, to date only acute injections are published. Currently only genetic mice models (no rat models) are available to investigate a combination of genetic predispositions, exogenous factors and aging. This idea prompted us to investigate if chronic systemic administration of rotenone and subchronic intrastriatal microinjections of 6-OHDA in intact mice reproduce mouse models of PD, which could provide a basis to analyse a combination of genetic and other factors. During the treatment period the effects on vitality and motor behaviour were examined, followed by pathological investigations to assess central (especially degeneration of nigrostriatal dopaminergic neurons) and peripheral alterations. C57Bl/6 mice at an age of 2.5, 5 or 12 months were chronically (30-45 d) injected with rotenone (2.5 or 4.0-5.0 mg/kg s.c.). Rotenone-treated mice exhibited parkinsonian symptoms like a reduced locomotion and even catalepsy; some animals developed a tremor. However, it was not associated with a significant neurodegeneration in the nigrostriatal dopaminergic system, but with signs of hepatotoxic alterations. Furthermore it was investigated if repeated bilateral intrastriatal applications of 6-OHDA (8 µg) for 5 or 7 d in C57Bl/6 mice vs. acute microinjections provoke a retrograde progressive degeneration of nigral neurons. In contrast to an acute application, an administration over 5 d caused a moderate loss of nigral neurons. However, a treatment over 7 d revealed no further aggravation. The data indicate that chronic systemic applications of rotenone in intact mice do not provide a suitable model for PD, because rotenone is not able to cause the neuropathological characteristics. Subchronic intrastriatal injections of 6-OHDA in mice provoked a moderate degeneration of dopaminergic neurons as described for early stages of PD, nevertheless, because of the absence of a progressive neuronal loss it represents not a suitable animal model to test neuroprotective drug effects. Further studies have to clarify if genetic mouse models of PD might be more sensitive to the neurotoxic effects.
