The expression of vesicular transporters for glutamate (VGLUT1) in a rat model of ischemic stroke

Stroke is the second most common cause of death and disability in adults, worldwide. The incidence is continuously increasing in many countries. The pathomechanism of ischemic stroke, which accounts for approximately 85% of all strokes, is extremely complex. An animal experimental models and the use of modern imaging methods, boosted the knowledge of the mechanisms responsible for neural tissue damage during ischaemia. Unfortunately, there is still no effective method of neuroprotective treatment, which would at least limit the progression of irreversible changes and thus withdraw neurological deficits appearing after ischaemic stroke.An important pathological process occurring during ischaemia is excitotoxicity, caused by excessive glutamate concentration in the extracellular space. One of its sources is release from synaptic vesicles, caused by ion imbalance. Vesicular glutamate transporters (VGLUT1) are responsible for the transport of glutamate into synaptic vesicles. Disruption of VGLUT1 directly affects the amount of glutamate transported and the efficiency of this transport, the glutamate receptors and the efficiency of neurotransmission, either causing glutamatergic dysfunction or preventing excitotoxicity.The aim of the present study was to investigate the changes in expression at the cellular level of VGLUT1 after stroke, in an animal model of cerebral ischaemic stroke, called MCAO. Expression was determined by immunofluorescence staining. The results of the experiment indicate that the expression of VGLUT1 in specific brain areas increases after acute and delayed ischemic stroke. On this basis, it can be concluded that modulation of VGLUT1 expression could have beneficial therapeutic effects in ischemic stroke. This indicates the need to synthesise compounds that selectively and specifically interact with the VGLUT1 transporter.

Udar mózgu jest drugą co do częstości przyczyną zgonów oraz najczęstszą przyczyną niepełnosprawności u osób dorosłych na świecie. Liczba zachorowań w wielu krajach stale wzrasta. Patomechanizm udaru niedokrwiennego, stanowiącego około 85% wszystkich udarów mózgu, jest niezwykle złożony. Dzięki wykorzystaniu zwierzęcych modeli doświadczalnych oraz nowoczesnych metod obrazowania, w ostatnim czasie dokonuje się istotny postęp wiedzy nt. mechanizmów odpowiedzialnych za uszkodzenie tkanki nerwowej podczas niedokrwienia. Niestety w dalszym ciągu nie opracowano skutecznej metody leczenia neuroprotekcyjnego, która pozwoliłaby zatrzymać progresję nieodwracalnych zmian i tym samym wycofać deficyty neurologiczne pojawiające się po wystąpieniu udaru niedokrwiennego mózgu.Istotnym procesem patologicznym zachodzącym podczas niedokrwienia jest ekscytotoksyczność, powodowana przez zbyt wysokie stężenie glutaminianuw przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Jednym z jego źródeł jest nadmierny wyrzut z pęcherzyków synaptycznych, spowodowany zaburzeniami równowagi jonowej. Za transport glutaminianu do pęcherzyków synaptycznych odpowiadają pęcherzykowe transportery glutaminianu (np. VGLUT1). Zakłócenie działania VGLUT1 bezpośrednio wpływa na ilość transportowanego glutaminianu i wydajność tego transportu, a zatem na nadmierne pobudzenie receptorów glutaminianergicznych (np. NMDA), wywołując tym samym zjawisko ekscytotoksyczności.Celem niniejszej pracy było poznanie zmian ekspresji na poziomie komórkowym VGLUT1 po udarze, w zwierzęcym modelu udaru niedokrwiennego mózgu, tzw. model MCAO. Ekspresję oznaczano metodą barwienia immunofluorescencyjnego. Wyniki przeprowadzonego eksperymentu wskazują, że ekspresja VGLUT1 w poszczególnych obszarach mózgu po niedokrwiennym udarze ostrym i opóźnionym wzrasta. Na tej podstawie można stwierdzić, że modulacja ekspresji VGLUT1 mogłaby przynieść korzystne efekty terapeutyczne w udarze niedokrwiennym mózgu. Wskazuje to na konieczność syntezy związków, selektywnie i specyficznie oddziałujących na transporter VGLUT1.