Presymptomatic neuroanatomical and cognitive biomarkers of alpha-synuclein propagation in a mouse model of synucleinopathy
Notice bibliographique
Résumé
Abstract There is significant evidence suggesting aggregated misfolded alpha-synuclein, a major component of Lewy bodies, propagates in a prion-like manner contributing to disease progression in Parkinson’s disease (PD) and other synucleinopathies. Animal models are essential for understanding and developing treatments for these diseases. However, despite modelling human pathology, most endpoints studied in mice do not translate to humans. Furthermore, the progression by which alpha-synuclein misfolding affects human-relevant measures such as brain volume and underlying subtle, high-level cognitive deficits is poorly understood. Here we used a mouse model of synucleinopathy; hemizygous M83 human A53T alpha-synuclein transgenic mice inoculated with recombinant human alpha-synuclein preformed fibrils (PFF) injected in the right striatum to initiate alpha-synuclein misfolding and aggregation. We examined alpha-synuclein-induced atrophy at 90 days post-injection using ex vivo magnetic resonance imaging as well as high-level cognition and motor function, as biomarkers of alpha-synuclein toxicity. We observed widespread atrophy in bilateral regions that project to or receive input from the injection site, highlighting a network of regions that are consistent with structural changes observed in humans with PD. Moreover, we detected early deficits in reversal learning with touchscreen testing in PFF-injected mice prior to motor dysfunction, consistent with the pathology observed in cortical-striatal and thalamic loops. We show, using translational approaches in mice, that progression of prion-like spreading of alpha-synuclein causes selective atrophy via connected brain regions leading to high-level cognitive deficits. We propose that precise imaging and cognitive biomarkers can provide a more direct and human-relevant measurement of alpha-synuclein-induced toxicity in pre-clinical testing. Significance Statement The work described in this manuscript showcases the utility of state-of-the-art methodologies (magnetic resonance imaging and touchscreen behavioural tasks) to examine endophenotypes, both in terms of symptomatology and neuroanatomy, of alpha-synuclein propagation in a mouse model of synucleinopathy. Our work further validates the M83-Hu-PFF mouse model of synucleinopathy-associated pathogenesis of neurodegenerative diseases while highlighting precise imaging and cognitive biomarkers of protein misfolding toxicity. Specifically, we identified rapid and translational biomarkers that can serve as a proxy for the direct examination of cellular levels for pathology. We anticipate that these biomarkers can measure progression of toxicity, specifically in the early phases, and may be more reliable than end stage pathology and more useful as endpoints in the examination of novel therapeutics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».