Electrical stimulation of the medial forebrain bundle as a potential therapy for Alzheimer's disease: effects on molecular markers in rodent model

Abstract

Electrical stimulation of deep brain areas has been suggested as a novel approach to restore memory circuits in Alzheimer’s disease (AD). Previous studies from our group have demonstrated that rewarding stimulation of the medial forebrain bundle (MFB-ICSS) facilitates learning and memory in healthy and brain-lesioned rats. This thesis assesses for the first time the effect of MFB-ICSS on AD-associated molecules and its relation with cognitive outcome in rats, including amyloid-β and streptozotocin sporadic AD models.

Results confirmed that MFB-ICSS modulates AD-related molecules and facilitates memory in this condition. Specifically, amyloid precursor protein (APP), phosphorylated tau and key gene expression regulators like SIRT1 and particular microRNAs are modulated by MFB-ICSS in the hippocampus of treated rats. Moreover, effects on miR-132 and SIRT1 were also observed in blood, suggesting a potential use of these molecules as non-invasive biomarkers.

Altogether, these data sustain the MFB as a promising stimulation target for AD treatment.

L’estimulació elèctrica de regions cerebrals profundes s’ha proposat com una estratègia per reparar els circuits de la memòria en la malaltia d’Alzheimer (AD). Estudis previs del nostre grup demostren que l’estimulació reforçant del feix prosencefàlic medial (MFB-ICSS) facilita l’aprenentatge i la memòria en rates sanes o amb determinades lesions cerebrals. En aquesta tesi, s’avalua per primera vegada l’efecte de la MFB-ICSS sobre molècules associades amb l’AD i la relació amb la millora cognitiva en rates, incloent els models d’AD esporàdic de β-amiloide i d'estreptozotocina.

Els resultats confirmen que la MFB-ICSS afecta molècules relacionades amb l’AD i facilita la memòria en aquest context. Concretament, modula els nivells de les proteïnes APP, tau fosforilada, SIRT1 i determinats microARNs a l’hipocamp. A més, els efectes sobre miR-132 i SIRT1 també s’observen en sang, suggerint un potencial biomarcador d’aquestes molècules.

Globalment, aquests resultats situen el MFB com a diana d’estimulació prometedora per tractar l’AD