Nörodejeneratif Bir Hastalık Olan Parkinson’un Gastrointestinal Kanal-Beyin Aksı ile İlişkisi ve Parkinson Hastalığında Köpek Modeli

Öz

En sık görülen nörodejeneratif hastalıklar arasında Alzheimer’dan sonra ikinci sırada yer alan Parkinson hastalığı (PH); çoğunlukla geriatrik bireyleri etkileyen, yaşam kalitesini düşüren, progresif bir hastalıktır. Bilim insanları; prevalansı yüksek olan bu hastalığın patogenezi, profilaksisi ve kesin tedavisi için çalışmalarına yıllardır devam etmektedir. PH’nin kökeni ve oluşum mekanizması hâlâ muğlak iken, hastalardan elde edilen retrospektif ve postmortem veriler ile hayvanlarla yapılan laboratuvar çalışmalarını içeren son araştırmalar; bilim dünyasının ilgisini gastrointestinal kanal-beyin aksı ile bu iki yapı arasında bağlantı oluşturan vagus siniri üzerine yoğunlaştırmıştır. PH üzerine yapılan laboratuvar çalışmalarında; küçük ve ucuz olmaları, hızlı ve sık üremeleri, kolay manipüle edilmeleri ve kısa bir ömre sahip olmaları nedeniyle çoğunlukla fare ve/veya sıçan modelleri kullanılmaktadır. Oysa insanlara benzer bir diyetle beslenen köpekler de PH ile mücadele etmekte; davranışsal, anatomik, fizyolojik ve mikrobiyolojik açıdan da insanlara kemirgenlerden daha fazla benzerlik göstermektedir. Yakın zamanda yapılan çalışmalarda; Alzheimer benzeri beyin patolojisine sahip köpeklerin nörodejeneratif değişiklikleri ve anatomisi farelere nazaran insanlarla daha fazla örtüşmektedir. Ayrıca geliştirilen köpek gastrointestinal organoid sisteminin, insan bağırsak hastalıklarını incelemek için yeni bir model olarak kullanılabileceği ifade edilmekte; dolayısıyla köpek modellerinde PH’nin gastrointestinal kanal ile beyin aksı arasındaki bağıntısı üzerine ışık tutabileceği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Deneysel hayvan modelleri
• Gastrointestinal kanal
• Gastrointestinal mikrobiom
• Nörodejeneratif hastalıklar
• Parkinson hastalığı

Association of Parkinson's, a Neurodegenerative Disease, with the Gastrointestinal Tract-Brain Axis and Dog Model In Parkinson's Disease

Abstract

Parkinson's disease (PD), which is the second most common disease after Alzheimer's disease, is a progressive, neurodegenerative disease that mostly affects geriatrics. Scientists have been continuing their studies for years for pathogenesis, prophylaxis, and definitive treatment of this disease. While the origin and mechanism of PD are still unclear, recent research, including retrospective and post-mortem data from patients and laboratory studies with animals has focused the attention of the scientific world on the vagus-nerve, connects the gastrointestinal tract-brain axis with these two structures. In laboratory studies, mouse-rat models are mostly used because they are small, cheap and easily manipulated, reproduce quickly and frequently, and have a short life span. However, dogs that have a close diet with humans also struggle with PD; It is more similar to humans than rodents in behavioral, anatomical, physiological, and microbiological terms. In recent studies; Dogs with Alzheimer's-like brain pathology; in its neurodegenerative changes and anatomy more overlap with humans than mice. It is also stated that the developed canine gastrointestinal organoid system can be used as a new model to examine human intestinal diseases. Thus, it is thought that PD in canine models can shed light on the relationship between the gastrointestinal tract and the brain axis.

Keywords

• Experimental animal use
• Gastrointestinal microbiome
• Gastrointestinal tract
• Neurodegenerative disease
• Parkinson's disease

Kaynakça

1. 1. Houser MC., Tansey MG., 2017. The gut-brain axis: is intestinal inflammation a silent driver of Parkinson’s disease pathogenesis? NPJ Parkinsons Dis, 11, 3.
2. 2. Wakabayashi K., Tanji K., Odagiri S., Miki Y., Mori F., Takahashi H., 2013. The Lewy body in Parkinson's disease and related neurodegenerative disorders. Mol Neurobiol, 47, 495-508.
3. 3. Holdorff B., 2002. Friedrich Heinrich Lewy (1885- 1950) and his work. J Hist Neurosci, 11, 19-28.
4. 4. Parkinson J., 2002. An essay on the shaking palsy. 1817. J Neuropsychiatry Clin Neurosci, 14, 223- 236.
5. 5. Akbayır E., Şen M., Ay U., Şenyer S., Tüzün E., Küçükali Cİ., 2017. Parkinson Hastalığının Etyopatogenezi. Deneysel Tıp Dergisi, 7, 1-23.
6. 6. Liu B., Fang F., Pedersen NL., Tillander A., Ludvigsson JF., Ekbom A., et al., 2017. Vagotomy and parkinson disease: a swedish register–based matched-cohort study. Neurology, 88, 1996-2002.
7. 7. Özata-Uyar G., Yıldıran H., 2019. A nutritional approach to microbiota in parkinson’s disease. Biosci Microbiota Food Health, 38, 115-127.
8. 8. Doğan A., Yaşar S., Kayhan S., Kırmızıgöz Ş., Kaplan A., 2018. Bağırsak-beyin aksı. Türk Nöroşir Derg, 28, 377-379.

9. 9. Westfall S., Lomis N., Kahouli I., Dia SY., Singh SP., Prakash S., 2017. Microbiome, probiotics and neurodegenerative diseases: deciphering the gut brain axis. Cell Mol Life Sci, 74, 3769-3787.
10. 10. Baykal Y., Özet G., Özdemir Ç., 1999. Enterik sinir sistemi ve hastalıklardaki rolü. T Klin Tıp Bilimleri, 19, 40-47.
11. 11. Alagöz AN., 2017. Mikrobiyota ve nörodejenerasyon. J Biotechnol and Strategic Health Res, 1, 115-122.
12. 12. Luczynski P., McVey Neufeld KA., Oriach CS., Clarke G., Dinan TG., Cryan CF., 2016. Growing up in a bubble: using germ-free animals to assess the influence of the gut microbiota on brain and behavior. Int J Neuropsychopharmacol, 19, 234–248.
13. 13. Bienenstock J., Kunze W., Forsythe P., 2015. Microbiota and the gut-brain axis. Nutr Rev, 73,28-31.
14. 14. Ural K., Erdoğan H., Adak Hİ., Ateş DS., Kahraman D., 2019. Ataksik kedilerde fekal mikrobiyota transplantasyonu. MAE Vet Fak Derg, 4, 34-36.
15. 15. Anderson JL., Edney RJ., Whelan K., 2012. Systematic review: faecal microbiota transplantation in the management of inflammatory bowel disease. Aliment Pharmacol Ther, 36, 503-516.
16. 16. Chaitman J., Jergens AE., Gaschen F., Garcia- Mazcorro JF., Marks SL., Marroquin-Cardona AG., 2016. Commentary on key aspects of fecal microbiota transplantation in small animal practice. Vet Med (Auckl), 7, 71-74.
17. 17. Braak H., Rüb U., Gai WP., Del Tredici K., 2003. Idiopathic Parkinson's disease: possible routes by which vulnerable neuronal types may be subject to neuroinvasion by an unknown pathogen. J Neural Transm, 110, 517-536.
18. 18. Stolzenberg E., Berry D., Yang D., Lee EY., Kroemer A., Kaufman S., 2017. A role for neuronal alphasynuclein in gastrointestinal ımmunity. J Innate Immun, 9, 456-563.
19. 19. Sheriff MZ., Mansoor E., Cooper GS., 2019. Parkinson's disease is more prevalent in patients with appendectomies: a national populationbased study. The Society for Surgery of the Alimentary Tract 60th Annual Meeting, 18-21.
20. 20. Killinger BA., Madaj Z., Sikora JW., Rey N., Haas AJ., Vepa Y., 2018. The vermiform appendix impacts the risk of developing parkinson’s disease. Sci Transl Med, 10, 1-15.
21. 21. Kim S., Kwon S-H., Kam T-I., Panicker N., Karuppagounder SS., Lee S., 2019. Transneuronal propagation of pathologic α-synuclein from the gut to the brain models parkinson's disease. Neuron, 103, 627-641.
22. 22. Baskıcı MM., 1998. Evcilleştirme tarihine kısa bir bakış. Ankara Üniv SBF Derg, 53, 73-94.
23. 23. Chandra L., Borcherding DC., Kingsbury D., Atherly T., Ambrosini YM., Bourgois-Mochel A., 2018. Adult canine intestinal derived organoids: a novel in vitro system for translational research in comparative gastroenterology. bioRxiv, https://doi.org/10.1101/466409.
24. 24. Ambrosini YM., Borcherding D., Kanthasamy A., Kim HJ., Willette AA., Jergens., 2019. The gutbrain axis in neurodegenerative diseases and relevance of the canine model: a review. Front Aging Neurosci, 11, 1-14.
25. 25. Alessandri G., Milani C., Mancabelli L., Mangifesta M., Lugli GA., Viappiani A., 2019. Metagenomic dissection of the canine gut microbiota: insights into taxonomic, metabolic and nutritional features. Environ Microbiol, 21, 1331-1343.
26. 26. Axelsson E., Ratnakumar A., Arendt ML., Maqbool K., Webster MT., Perloski M., 2013. The genomic signature of dog domestication reveals adaptation to a starch-rich diet. Nature, 495, 360-364.
27. 27. Patronek GJ., Waters DJ., Glickman LT., 1997. Comparative longevity of pet dogs and humans: implications for gerontology research. J Gerontol A Biol Sci Med Sci, 52, B171-178.
28. 28. Borras D., Ferrer I., Pumarola M., 1999. Age related changes in the brain of the dog. Vet Pathol, 36, 202-211.
29. 29. Head E., 2013. A canine model of human aging and Alzheimer's disease. Biochim Biophys Acta, 1832, 1384-1389.
30. 30. Hoffman JM., Creevy KE., O’Neill DG., Promislow DE., 2018. The companion dog as a model for human aging and mortality. Aging Cell, 17, 1-13.
31. 31. O'Brien DP., Johnson GS., Schnabel RD., Khan S., Coates JR., Johnson GC., Taylor JF., 2015. Genetic mapping of canine multiple system degeneration and ectodermal dysplasia loci. J Hered, 96, 727-734.
32. 32. Rofina JE., van Ederen AM., Toussaint MJ., Secreve M., van der Spek A., van der Meer I., 2006. Cognitive disturbances in old dogs suffering from the canine counterpart of Alzheimer's disease. Brain Res, 1069, 216-226.