1

PATOFYZIOLOGIE MOZEČKU

Ústav patologické fyziologie

LF UK v Plzni

2

STRUKTURA MOZEČKU

• Kůra - stratum moleculare (A)

- stratum gangliosum (B)

- stratum granulosum (C)

• Bílá hmota

• Mozečková jádra - nc. dentatus

- nc. emboliformis

- nc. globosus

- nc. fastigii

A

B

C

3

excitační synapse inhibiční synapse

šplhavé vlákno

mechové vlákno

stratum moleculare

stratum gangliosum

stratum granulosum

mozečková

jádra

bílá hmota

hvězdicovitá

buňka

košíčková

buňka

Purkyňova

buňka

granulární

buňky

eferentní dráhy

mozečku

Schéma drah v mozečku

4

FUNKCE MOZEČKU

Mozeček je tvořen třemi fylogeneticky různě starými

částmi, které mají odlišné funkce.

1. Archicerebelum (vestibulární mozeček):

- udržování vzpřímené polohy těla, koordinace pohybů

hlavy a očí

2. Paleocerebelum (spinální mozeček):

- regulace svalového napětí

3. Neocerebelum (korový mozeček):

- koordinace pohybů

Podle novějších poznatků hraje mozeček roli i v kognitivních

procesech a emotivitě.

5

PŘÍČINY PORUCH MOZEČKU • vývojové vady – často spolu s postižením mozkového kmene

• traumata

• intoxikace - akutní nebo chronická intoxikace etanolem

• vaskulární příčiny – ischémie, hemoragie

• nádory mozečku

• roztroušená skleróza

• záněty – cerebelitidy

• hereditární spinocerebelární degenerace

A) autosomálně recesivní: - Friedreichova ataxie

- ataxia treleangiectatica

- abetalipoproteinémie

- ataxie s izolovaným deficitem vit. E

B) autosomálně dominantní: - spinocerebelární ataxie SCA1 – SCA 7

- epizodické ataxie typ 1a 2 (EA-1, EA-2)

6

PROJEVY PORUCHY MOZEČKU

– ZÁNIKOVÝ SYNDROM Mozečková ataxie:

• poruchy stoje – titubace, pády (převážně dozadu – nezávisí na poloze hlavy), stoj o široké bázi

• poruchy chůze – vrávorání, úchylky dozadu (retropulse) i dopředu (propulse)

• hypermetrie

• poruchy koordinace pohybů

• adiadochokineze

• poruchy řeči - z adiadochokineze orofaciálního svalstva

Třes – intenční (při cíleném pohybu)

Poruchy svalového tonu – hypertonie extenzorů trupu a hypotonie svalů končetin

Poruchy kognitivních funkcí

7

PROJEVY PORUCHY MOZEČKU

– IRITAČNÍ SYNDROM

Protiklad zánikového syndromu, připomíná parkinsonismus

• zvýšený plastický tonus flexorů

• flekční držení trupu a končetin

• klidový třes

• hypokinéza až akinéza

8

Zvířecí model poruchy mozečku:

mutantní myši typu Lurcher

Heterozygotní jedinci (+/Lc) – mutanti typu Lurcher:

• kompletní ztráta Purkyňových buněk mozečku během prvních 3 měsíců

života - excitotoxická apoptóza vyvolaná působením glutamátu na

abnormální receptor (důsledkem je nadměrný vtok vápníku do buněk a

jejich silná excitace vedoucí k zániku buněk)

• sekundární úbytek granulárních buněk mozečku a neuronů dolní olivy

• mozečková ataxie, porucha kognitivních funkcí, vyšší excitabilita CNS,

vyšší citlivost k neurotoxickým vlivům

Nepostižení homozygoti (+/+) - wild typ: zcela zdraví

Postižení homozygoti (Lc/Lc): nejsou životaschopní (homozygotní kombinace

mutovaného genu vede již prenatálně k masivnímu zániku neuronů v

mozkovém kmeni, v jehož důsledku jedinci umírají v perinatálním období)

- Přirozený model olivocerebelární degenerace, mutace genu pro 2

podjednotku glutamátového receptoru, která je exprimována zejména

Purkyňovými buňkami mozečku

- Využití pro výzkum následků neurodegenerace a možností léčby

9

wild typ (P14) Lurcher (P14) barvení dle Nissla

- zbarvení Nisslovy

substance v

neuronech

Lurcher (P21) anticalbindin

- specifické značení

Purkyňových buněk

protilátkami proti

proteinu calbindinu

wild typ (P21)

Mozeček myši typu wild a Lurcher

Barvení dle Nissla je vhodné pro přehledné zobrazení morfologie nervové tkáně. Barví se všechny neurony, nikoliv glie.

Značení Purkyňových buněk protilátkami proti calbindinu je vhodné ke kvantifikaci tohoto typu buněk. U mutantů typu

Lurcher je již ve stáří 14 dní počet Purkyňových buněk značně snížen. Ještě ve věku 21 dnů však přežívá nezanedbatelný

počet Purkyňových buněk zachovávajících si svůj charakteristický tvar i větvení dendritického stromu.

10

Impregnace dle Golgiho

wild typ (P30)

Lurcher (P30)

Impregnace dle Golgiho zobrazí přibližně 1 % všech

buněk (podíl obarvených buněk se může značně lišit

podle použité modifikace). Metoda se nehodí k

přesné kvantifikaci. Může však ukázat relativní rozdíly

v hustotě buněk a je vhodná pro zkoumání tvaru a

větvení vláken jednotlivých neuronů.

U třicetidenní myši typu wild jsou patrné Purkyňovy

buňky v typické lokalizaci tvořící stratum gangliosum.

U stejně staré myši typu Lurcher není v zachyceném

zorném poli patrná žádná Purkyňova buňka. Ve věku

30 dní přežívá u mutantů Lurcher méně než 10 %

původního počtu Purkyňových buněk.

11

Apoptóza Purkyňových buněk u mutantní myši typu Lurcher

Dvojité fluorescenční barvení: Lucifer Yellow, DiD oil (Kröger a Wagner, 1998)

1 3

2 4

1 – nepostižené

Purkyňovy buňky u

myši wild typu

2-4 – Purkyňovy buňky

v různé fázi apoptózy u

čtrnáctidenní (P14)

myši typu Lurcher – v

mozečku jednoho

zvířete jsou současně

buňky v různém stupni

postižení.

Fluorescenční látka

Lucifer yellow (zelená) je

hydrofilní a barví jádro,

jadérko a cytoplazmu.

DiD oil (červená) je

lipofilní fluorescenční

barvivo a označí

buněčnou membránu a

membránové organely.

12

Axony Purkyňových buněk jsou jediným výstupem z kůry mozečku. Jejich zánikem

tedy dochází k funkční dekortikaci mozečku.

13

Myší model mozečkové ataxie

14

EXPERIMENTÁLNÍ TESTY MOTORICKÉ

KOORDINACE

Pád – schopnost dopadnout na všechny 4 končetiny

Hrazda – schopnost udržet se na vodorovně napjatém drátu

Žebřík – schopnost udržet se na šikmém žebříku

Lávka – schopnost udržet se na vodorovné lávce

Rotarod – schopnost udržet se na rotujícím válci

15

HRAZDA • myš zavěšena předními končetinami na vodorovně napjatý drát

• kritérium úspěšnosti: setrvání na hrazdě po dobu 60 s, popř. aktivní

opuštění nářadí

16

ŽEBŘÍK • myš je umístěna hlavou nahoru na šikmý žebříček do středu jeho

délky

• kritérium úspěšnosti: setrvání na žebříku po dobu 60 s, popř. aktivní

opuštění nářadí

17

LÁVKA • myš umístěna napříč na vodorovnou lávku

• kritérium úspěšnosti: setrvání na lávce po dobu 120 s, popř. aktivní

opuštění nářadí

18

ROTAROD • myš je umístěna na rotující válec hlavou po směru pohybu

• kritérium úspěšnosti: setrvání na rotarodu po dobu 60 s, popř. aktivní

opuštění nářadí

19

VYHODNOCENÍ TESTŮ MOTORICKÉ KOORDINACE

-srovnání motorických schopností myší typu Lurcher a wild

1. Průměrná úspěšnost v testech motoriky (v % pokusů)

2. Průměrné latence pádu (v sekundách) ± střední chyba průměru

Úspěšnost

0

20

40

60

80

100

120

hrazda žebřík lávka rotarod

%

wild typ mutanti Lurcher Latence

0

10

20

30

40

50

60

70

hrazda žebřík lávka rotarod

s

wild typ mutanti Lurcher

Mutantní myši typu Lurcher postižené mozečkovou ataxií dosahují v testech

motorických schopností výrazně horších výsledků než zdravé myši wild typu.

20

KONEC