Aperçu: G.M.
Le trouble du spectre de l'autisme est un groupe de syndromes de développement permanents, caractérisés par un comportement stéréotypique, restreints des déficits de communication, des déficiences cognitives et sociales.
Le trouble du spectre de l'autisme est un état héréditaire, soutenu par les mutations de gènes bien ; Cependant, il est de plus en plus accepté que la plupart de ces conditions résultent d'une interaction complexe entre le profil génétique de l'individu et l'environnement auquel il est exposé. Le microbiote intestinal joue l'un des rôles centraux dans l'étiologie de l'autisme. L'acide propionique est l'un des acides gras à chaîne courte les plus abondants, fabriqué par les bactéries entériques. L'acide propionique a de nombreuses fonctions positives et joue le rôle de principal médiateur entre la nutrition, le microbiote intestinal et la physiologie cérébrale. Cependant, l'augmentation du niveau d'acide propionique est associée à diverses pathologies neurologiques, notamment l'autisme. Certains types d'autisme pourraient être partiellement liés à des modifications du métabolisme de l'acide propionique. L'amygdale, composant principal du cerveau social, via ses grandes interconnexions avec le système neural fronto-limbique, joue l'un des rôles clés dans les communications sociales, la mémoire émotionnelle et le traitement des émotions.
Le comportement social est un sujet brûlant dans la recherche sur l'autisme. En ce qui concerne l’anxiété, ce n’est pas la caractéristique principale du TSA, mais l’une des plus communes de ses comorbidités. Plusieurs raisons théoriques compatibles avec le dysfonctionnement de l'amygdale ont été suggérées pour expliquer les perturbations socio-émotionnelles de l'autisme.
Dans la présente étude, utilisant des rats Wistar mâles adolescents, l'effet de l'administration aiguë d'une faible dose d'acide propionique sur le comportement social, le comportement de type anxiété et la structure / ultrastructure du noyau central de l'amygdale a été décrit. Outre l'analyse qualitative, une analyse quantitative de certains paramètres des synapses a été réalisée au niveau de la microscopie électronique. Le comportement a été évalué 2, 24 et 48 heures après le traitement.
Les résultats ont révélé que même une dose unique et relativement faible d'acide propionique suffit à produire une diminution rapide et relativement durable (48 h après le traitement) de la motivation sociale, alors que la motivation sociale et la sphère émotionnelle ne sont pas affectées. Les analyses morphologiques du cerveau traité à l'acide propionique ont révélé le nombre réduit de neurones et l'augmentation du nombre de cellules gliales. Au microscope électronique, des signes d'apoptose et de chromatolyse ont été détectés dans certains neurones. Les altérations gliales étaient plus courantes. En particulier, l'activation des astrocytes et de la microglie était souvent observée. La glie péricapillaire était la plus changée. Les mitochondries neuronales, gliales et présynaptiques ont montré des différences structurelles substantielles, principalement en termes de taille et de forme. Le nombre total de la zone de profil présynaptique était significativement diminué. Certains axones étaient modérément démyélinisés.
En général, les données indiquent que même une faible dose d'acide propionique provoque chez les rongeurs adolescents des modifications immédiates du comportement social et des modifications structurelles / ultrastructurales de l'amygdale. Les altérations ultrastructurales peuvent refléter des modifications modérées dans les réseaux fonctionnels du cerveau social.
Micron. 2019 Aug 6;125:102732. doi: 10.1016/j.micron.2019.102732.
Effect of propionic acid on the morphology of the amygdala in adolescent male rats and their behavior
Lobzhanidze G1, Lordkipanidze T1, Zhvania M2, Japaridze N3, Pochkidze N1, Gasimov E4, Rzaev F4.
Author information
- 1
- School of Natural Sciences and Medicine, Ilia State University, 3/5 K. Cholokashvili venue, 0162 Tbilisi, Georgia; Department of Brain Ultrastructure and Nanoarchitecture. I. Beritashvili Center of Experimental Biomedicine. 14 Gotua Street, 0160 Tbilisi, Georgia.
- 2
- School of Natural Sciences and Medicine, Ilia State University, 3/5 K. Cholokashvili venue, 0162 Tbilisi, Georgia; Department of Brain Ultrastructure and Nanoarchitecture. I. Beritashvili Center of Experimental Biomedicine. 14 Gotua Street, 0160 Tbilisi, Georgia. Electronic address: mzia_zhvania@iliauni.edu.ge.
- 3
- Department of Brain Ultrastructure and Nanoarchitecture. I. Beritashvili Center of Experimental Biomedicine. 14 Gotua Street, 0160 Tbilisi, Georgia; New Vision University, 1A EvgeniMikeladze Street, 0159 Tbilisi, Georgia.
- 4
- Azerbaijan Medical University, 23 Bakikhanov Street, 1022 Baku, Azerbaijan.
Abstract
Autism spectrum disorder
is a group of life-long developmental syndromes, characterized by
stereotypic behavior, restricted, communication deficits, cognitive and
social impairments. Autism spectrum disorder
is heritable state, provided by the mutations of well-conserved genes;
however, it has been increasingly accepted, that most of such states are
the result of complex interaction between individual's genetic profile
and the environment that he/she is exposed to. Gut microbiota plays one
of the central roles in the etiology of autism.
Propionic acid is one of the most abundant short-chain fatty acids,
made by enteric bacteria. Propionic acid has many positive functions and
acts as the main mediator between nutrition, gut microbiota and brain
physiology. However, increased level of propionic acid is associated
with various neurological pathologies, including autism. It is proposed that some types of autism
might be partially related with alterations in propionic acid
metabolism. The amygdala, the main component of social brain, via its
large interconnections with fronto-limbic neural system, plays one of
the key roles in social communications, emotional memory and emotional
processing. Social behavior is a hot topic in autism
research. As to anxiety, it is not the main characteristics of ASD, but
represents one of the most common its co morbidities. Several
theoretical reasons compatible with amygdala dysfunction have been
suggested to account for socio-emotional disturbances in autism.
In the present study, using adolescent male Wistar rats, the effect of
acute administration of low dose of propionic acid on social behavior,
anxiety-like behavior and the structure/ultrastructure of central
nucleus of amygdale was described. In addition to qualitative analysis,
on electron microscopic level the quantitative analysis of some
parameters of synapses was performed. Behavior was assessed 2, 24 and 48
hours after treatment. The results revealed that even single and
relatively low dose of propionic acid is sufficient to produce fast and
relatively long lasting (48 h after treatment) decrease of social
motivation, whereas asocial motivation and emotional sphere remain
unaffected. Morphological analyses of propionic acid-treated brain
revealed the reduced neuron number and the increase of the number of
glial cells. Electron microscopically, in some neurons the signs of
apoptosis and chromatolysis were detected. Glial alterations were more
common. Particularly, the activation of astrocytes and microglia were
often observed. Pericapillary glia was the most changed. Neuronal, glial
and presynaptic mitochondria showed substantial structural diversities,
mainly in terms of size and form. Total number of the area of
presynaptic profile was significantly decreased. Some axons were
moderately demyelinated. In general, the data indicate that even low
dose of propionic acid produces in adolescent rodents immediate changes
in social behavior, and structural/ultrastructural alterations in
amygdala. Ultrastructural alterations may reflect moderate modifications
in functional networks of social brain.
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- PMID:31437571
- DOI:10.1016/j.micron.2019.102732
