Contexte: L'encéphalopathie hépatique (EH) est une complication majeure de la maladie hépatique chronique (MHC) caractérisée par des symptômes débilitants, notamment des troubles cognitifs, psychiatriques et moteurs. Il est cru que l’EH, définie comme étant un syndrome métabolique, disparaît après une transplantation hépatique (TH). Cependant, des complications neurologiques persistantes ont été signalées chez jusqu'à 47 % des receveurs de TH. Plusieurs études rétrospectives ont démontré une association entre des antécédents d'épisodes d'EH pré-TH et une mauvaise condition neurologique après la TH. D’autre part, l’alcool est un facteur étiologique fréquent à l’origine de la MHC. Cependant, une consommation excessive d’alcool a également un impact sur le cerveau. À ce jour, l’impact des épisodes d’EH ainsi que de l’alcool sur le développement de l’EH et l’intégrité cérébrale reste indéfini. Par conséquent, nos objectifs étaient 1) d’évaluer l'impact de plusieurs épisodes d’EH (induits par l'ammoniac) et 2) d'évaluer l'effet d'une consommation constante d'alcool sur le déclin neurologique, l'intégrité et les lésions cérébrales chez les rats atteints de MHC induite par la ligature des voies biliaires (LVB).
Méthodes: Pour le premier objectif, des rats LVB ont reçu une injection (s.c.) d'acétate d'ammonium (LVB-Ammoniac), précipitant un épisode sévère d'EH réversible (perte du réflexe de redressement) tous les 4 jours à partir de la semaine 3 post-chirurgie LVB ( total ; 4 épisodes). Des rats SHAM ont également reçu une injection d'ammoniaque et des rats témoins BDL/SHAM ont reçu une injection de solution saline. La coordination motrice (rotarod) et la mémoire à court et à long-terme (test de reconnaissance d'objets nouveaux) ont été évaluées une semaine après la dernière injection. Pour évaluer l'intégrité neuronale, une analyse d’immunobuvardage de type Western et d’immunofluorescence a été réalisée dans le cortex frontal, le cervelet et l'hippocampe. Pour le deuxième objectif, des rats LVB ont reçu de l'alcool (LVB-Alcool) deux fois par jour (51 % v/v, dose de 3 g/kg, par gavage) pendant 4 semaines. Les rats SHAM ont également reçu de l'alcool et les rats LVB/SHAM servant de contrôles ont reçu une solution saline. La coordination motrice (rotarod) et le comportement anxieux (champ ouvert et labyrinthe surélevé) ont été évalués une semaine après la dernière administration d'alcool. Des analyses d’immunobuvardage de type Western et d’immunofluorescence ont été effectuées pour étudier l'intégrité neuronale du cortex frontal et du cervelet.
Résultats: Chez les LVB-Ammoniac, des niveaux protéiques plus élevés d’un marqueur astrocytaire (GFAP) et apoptotique (caspase-3 et Bax/Bcl2) ont été trouvés dans l'hippocampe, alors que les niveaux de marqueurs neuronaux (NeuN et SMI311) ont été réduits par rapport à tous les autres groupes expérimentaux. Les rats LVB-Ammoniac ont présenté des niveaux accrus de stress oxydatif plasmatique par rapport aux rats SHAM/BDL respectifs. Une diminution des niveaux de capacité antioxydante totale (CAT) et une augmentation des protéines modifiées par le 4-HNE ont été observées dans l'hippocampe (et non dans le cortex frontal ou le cervelet) du groupe LVB-Ammoniac par rapport aux rats SHAM/BDL respectifs. Les résultats d'immunofluorescence ont révélé la colocalisation du marqueur apoptotique (caspase-3 clivée) avec un marqueur neuronal (NeuN) dans la région CA1 de l'hippocampe des rats LVB-Ammoniac.
Chez les rats LVB-alcool, il a été démontré une altération de la coordination motrice aux semaines 2, 3, 4 et 5 ainsi qu'une augmentation du comportement anxieux par rapport aux rats SHAM respectifs. Chez les rats BDL-alcool, il a été démontré une diminution des marqueurs neuronaux (NeuN et SMI311), une augmentation de l'activité enzymatique apoptotique (caspase-3 clivée), une augmentation des marqueurs de nécroptose (pRIP3 et pMLKL), une diminution de la CAT et une augmentation des protéines modifiées par 4-HNE dans le cervelet par rapport à tous les groupes. Les résultats d'immunofluorescence ont révélé la colocalisation du marqueur apoptotique (caspase-3 clivée) et du marqueur de nécroptose (pMLKL) dans les neurones de la couche granulaire du cervelet de rats LVB-alcool.
Conclusion: De multiples épisodes d'EH sévère ont entraîné une perte de cellules neuronales dans l'hippocampe des rats LVB et qui est associée à une augmentation du stress oxydatif, à l'apoptose et à une diminution des cellules neuronales. Des niveaux élevés du marqueur astrocytaire (GFAP) dans l'hippocampe insinuent une gliose, pouvant être le résultat d'une perte neuronale. De plus, l'administration d'alcool aggrave les troubles de la coordination chez les rats LVB et qui ont été associés à une augmentation du stress oxydatif, à une diminution des marqueurs neuronaux (NeuN et SMI311) avec l’apoptose et la nécroptose dans le cervelet des rats LVB-alcool. Globalement, de multiples épisodes d’EH sévère ainsi qu'une consommation constante d'alcool, via le stress oxydatif, déclenchent une perte/lésion neuronale qui entraînera par conséquent une mauvaise condition neurologique après la TH. / Background: Hepatic encephalopathy (HE) is a major complication of chronic liver disease
(CLD) characterized by debilitating symptoms, including cognitive, psychiatric, and motor
disturbances. HE, defined as a metabolic syndrome, is believed to resolve following liver
transplantation (LT). However, persisting neurological complications have been reported in up
to 47% of LT recipients. Several retrospective studies have demonstrated an association
between a history of HE episodes pre-LT and poor neurological outcome following LT.
Furthermore, alcohol is a common etiological factor which causes CLD. However, excessive
alcohol consumption also impacts the brain. To date, the impact of HE episodes as well as of
alcohol on the development of HE and brain integrity remains undefined. Therefore, our aims
were to 1) evaluate the impact of multiple episodes (induced by ammonia) and 2) evaluate the
effect of constant alcohol consumption on neurological decline, brain integrity and injury in
rats with CLD induced via bile-duct ligation (BDL).
Methods: In the first aim, BDL rats were injected (s.c.) with ammonium acetate (BDLAmmonia), precipitating a reversible overt episode of HE (loss of righting reflex) every 4 days
from week 3 post-BDL surgery (total; 4 episodes). SHAM rats were also injected with
ammonia and BDL/SHAM rats were injected with saline as controls. To assess the neuronal
integrity, western blot and immunofluorescence analysis were performed for frontal cortex,
cerebellum, and hippocampus. Motor coordination (rotarod) and short- and long-memory
(novel object recognition test) were assessed one week following last injection. In the second
aim, BDL rats were administered alcohol (BDL-Alcohol) twice a day (51% v/v, dose of 3g/kg,
via gavage) for 4 weeks. SHAM rats also received alcohol and BDL/SHAM rats received saline
as controls. Motor coordination (rotarod) and anxiety-like behavior (open field and elevated
plus maze) were assessed one week following last alcohol administration. Western blot and
immunofluorescence analyses were performed to investigate neuronal integrity in frontal
cortex and cerebellum.
Results: In BDL-Ammonia, higher protein levels of astrocytic marker (GFAP) and apoptotic
markers (caspase-3 and Bax/Bcl2) were found in the hippocampus, whereas neuronal markers
(NeuN and SMI311) levels were reduced compared to all other experimental groups. BDLAmmonia rats showed increased levels of plasma oxidative stress compared to respective
SHAM/BDL rats. Decreased levels of total antioxidant capacity (TAC) and increased 4-HNE
modified proteins were found in the hippocampus (not in frontal cortex or cerebellum) of the
BDL-Ammonia group compared to respective SHAM/BDL rats. Immunofluorescence results revealed the colocalization of apoptotic marker (cleaved caspase-3) with neuronal marker
(NeuN) in the CA1 region of the hippocampus of BDL-Ammonia rats. BDL-Alcohol rats
demonstrated impaired motor coordination at weeks 2, 3, 4, and 5 as well as an increase in
anxiety-like behavior compared to respective SHAM rats. BDL-Alcohol rats showed a
decrease in neuronal markers (NeuN and SMI311), an increase in apoptotic enzyme activity
(cleaved caspase-3), an increase in necroptosis markers (pRIP3 and pMLKL), a decrease in
TAC and an increase in 4-HNE modified proteins in the cerebellum compared to all groups.
Immunofluorescence results revealed the colocalization of apoptotic marker (cleaved caspase3) and necroptosis marker (pMLKL) in granular layer neurons of the cerebellum of BDLAlcohol rats.
Conclusion: Multiple episodes of overt HE led to neuronal cell loss in the hippocampus of
BDL rats which was associated with increased oxidative stress, apoptosis and decreased
neuronal count. Elevated levels of astrocytic marker (GFAP) in the hippocampus insinuate
gliosis, possibly a result of neuronal loss. Moreover, alcohol administration worsens
coordination impairments in BDL rats which were associated with increased oxidative stress,
decreased neuronal markers (NeuN and SMI311) with apoptosis and necroptosis in the
cerebellum of BDL-Alcohol rats. Overall, both multiple episodes of overt HE as well as
continuous alcohol consumption, via oxidative stress, triggers neuronal loss/injury which
consequently will lead to poor neurological outcome post-LT.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/32601 |
| Date | 08 1900 |
| Creators | Tamnanloo, Farzaneh |
| Contributors | Rose, Christopher |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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