Early cognitive impairment behind nigrostriatal circuit neurotoxicity: Are astrocytes involved?

Cognitive dysfunction is one of the most severe nonmotor symptoms of nigrostriatal impairment. This occurs as a result of profound functional and morphological changes of different neuronal circuits, including modifications in the plasticity and architecture of hippocampal synapses. Such alterations can be implicated in the genesis and progression of dementia associated with neurodegenerative diseases including Parkinson-like symptoms. There are few studies regarding cognitive changes in nigrostriatal animal models. The aim of this study was to characterize the onset of memory deficit after induction of neurotoxicity with 6-hydroxydopamine (6-OHDA) and its correlation with hippocampal dysfunction. For this, we bilaterally microinjected 6-OHDA in dorsolateral Caudate-Putamen unit (CPu) and then, animals were tested weekly for working memory, spatial short-term memory, and motor performance. We evaluated tyrosine hydroxylase (TH) as a dopamine marker, aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2), a mitochondria detoxification enzyme and astrocyte glial fibrillar acid protein (GFAP) an immunoreactivity marker involved in different areas: CPu, substantia nigra, prefrontal cortex, and hippocampus. We observed a specific prefrontal cortex and nigrostriatal pathway TH reduction while ALDH2 showed a decrease-positive area in all the studied regions. Moreover, GFAP showed a specific CPu decrease and hippocampus increase of positively stained area on the third week after toxicity. We also evaluated the threshold to induce long-term potentiation in hippocampal excitability. Our findings showed that reduced hippocampal synaptic transmission was accompanied by deficits in memory processes, without affecting motor performance on the third-week post 6-OHDA administration. Our results suggest that 3 weeks after neurotoxic administration, astrocytes and ALDH2 mitochondrial enzyme modifications participate in altering the properties that negatively affect hippocampal function and consequently cognitive behavior.Fil: Herrera, Macarena Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Deza Ponzio, Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; ArgentinaFil: Ghersi, Marisa Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; ArgentinaFil: Artur de la Villarmois, Emilce. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; ArgentinaFil: Virgolini, Miriam Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; ArgentinaFil: Perez, Mariela Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; ArgentinaFil: Molina, Victor Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; ArgentinaFil: Bellini, Maria Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Hereñú, Claudia Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; Argentin