Metabotrooppiset reseptorit tyypin 3 glutamaattille Parkinsonin taudissa

Viime vuosina lukuisat neurofysiologiset tutkimukset ovat luonnehtineet MP:n vapaaehtoisen liikkeen muutoksia ja patofysiologisia mekanismeja. Kinemaattiset tutkimukset ovat osoittaneet, että bradykinesian, joka tarkoittaa kirjaimellisesti liikkeen hidastamista, lisäksi PD:n tahdosta riippumattomille liikkeille on tunnusomaista alentunut amplitudi (hypokinesia), muuttunut rytmi (dysrytmia) ja asteittainen amplitudin ja nopeuden lasku toistuvien liikkeiden suorittamisen aikana (sekvenssi) vaikutus). Viimeaikaiset todisteet viittaavat myös siihen, että vapaaehtoisen liikkeen ominaisuudet voivat vaihdella PD:n eri vaiheissa, on havaittu esimerkiksi, että taudin alkuvaiheessa, eli vastadiagnoosoiduilla potilailla, joita ei ole aiemmin hoidettu dopaminergisillä lääkkeillä, sormella toistuvat naputteluliikkeet. on ominaista alentunut amplitudi ja nopeus sekä tehostesekvenssi ilman merkittäviä muutoksia liikerytmissä. PD:n pitkälle edenneissä vaiheissa liikkeelle on ominaista huomattava amplitudin ja nopeuden lasku sekä muuttunut liikerytmi, mutta ei sekvenssivaikutus.

TMS on neurofysiologinen tekniikka, joka mahdollistaa M1:n erilaisten fysiologisten mekanismien ei-invasiivisen tutkimuksen ihmisillä. Yksittäisissä ärsykkeissä tapahtuva stimulaatio mahdollistaa esimerkiksi neurofysiologisten parametrien, kuten motoristen kynnysten, motoristen herätepotentiaalien (MEP) ja niin sanotun MEP:n input-output -rekrytointikäyrän arvioimisen, eli parametrien, jotka heijastavat yleistä kiihottuvuutta. kortikospinaalinen järjestelmä. Magneettisten ärsykkeiden pareina toimitettu TMS mahdollistaa lisäparametrien arvioimisen, kuten aivokuorensisäisen eston lyhyin aikavälein (SICI) ja aivokuorensisäisen fasilitoinnin (ICF), eli parametrit, jotka kuvastavat inhiboivien ja edistävien aivokuoren interneuronien kiihtyneisyyttä. Viime vuosina on kehitetty uusia protokollia käyttämällä M1:n toistuvaa stimulaatiota kestävien muutosten aikaansaamiseksi MEP:iden amplitudissa, joiden uskotaan heijastavan synaptisen plastisuuden mekanismeja, jotka ovat samanlaisia ​​kuin koe-eläimellä havaitut samanlaiset ilmiöt. Erityisesti assosiatiivisen stimulaation (PAS) tekniikka perustuu ääreishermon perkutaaniseen sähköiseen stimulaatioon ja samanaikaiseen M1-stimulaatioon TMS:llä tietyin stimulaatioiden välisin väliajoin (25 ms tai 10 ms) pysyvien muutosten aikaansaamiseksi helpottavassa tai estävässä tilassa. mielessä Euroopan parlamentin jäsenten amplitudissa. PD-potilailla on viime vuosina tehty lukuisia TMS-tutkimuksia. Tärkeimpiä havaittuja tuloksia ovat M1:n muuttunut virittyvyys, erityisesti vähentynyt SICI ja vähentynyt synaptinen plastisuus, testattu PAS-tekniikalla tai muilla menetelmillä. Äskettäin olemme myös havainneet, että jotkin M1:n kiihtyvyyden ja plastisuuden muutokset korreloivat PD-potilaiden liikkeen spesifisten kinemaattisten muutosten kanssa, mikä viittaa siihen, että M1:n neurofysiologiset muutokset vaikuttavat bradykinesian patofysiologiaan. Sen lisäksi, että dopaminergisellä puutteella on keskeinen rooli MP:ssä, viimeaikaiset todisteet viittaavat hermovälittäjäaineen glutamatergisen järjestelmän mahdolliseen osallisuuteen.

TÄRKEIMMÄT OLETUKSET JA TAVOITTEET

Hypoteesi:

Aiemmissa tutkimuksissa on havaittu yhteyksiä M1:n vähentyneen aivokuoren eston ja alentuneen synaptisen plastisuuden ja PD:n yleisen vakavuuden välillä arvioituna standardoiduilla kliinisillä asteikoilla ja kinemaattisilla liikeanalyysitekniikoilla. Tässä tutkimuksessa vertaamme metabotrooppisia tyypin 3 glutamaattireseptorin polymorfismeja (mGlu3) motoristen ja ei-motoristen oireiden vakavuuteen, aivokuoren plastisuuteen ja muihin neurofysiologisiin parametreihin PD-potilailla.

Alustavat tiedot:

Aiemmat laboratoriossamme tehdyt havainnot ovat osoittaneet, että kinemaattinen tutkimus PD:ssä on pätevä tekniikka, jolla voidaan objektiivisesti dokumentoida erilaisia ​​vapaaehtoisen liikkeen muutoksia, mukaan lukien bradykinesia, hypokinesia, muuttunut rytmitys ja sekvenssivaikutus. Nämä ominaisuudet voivat muuttua PD:n eri vaiheissa. Esimerkiksi on havaittu, että sairauden alkuvaiheessa toistuville sormenliikkeille on ominaista amplitudin ja nopeuden pieneneminen sekä sekvenssivaikutus ilman merkittäviä muutoksia liikkeen rytmissä. PD:n pitkälle edenneissä vaiheissa liikkeelle on tunnusomaista huomattava amplitudin ja nopeuden lasku ja muuttunut liikerytmi, mutta ei sekvenssivaikutus. Kinemaattiset tutkimukset potilailla, joilla on PD, ovat myös tehneet mahdolliseksi objektiivisesti kvantifioida dopaminergisen korvaushoidon vaikutukset erilaisiin PD:lle ominaisiin muutoksiin. Dopaminergisen hoidon objektiiviset vaikutukset vapaaehtoisen liikkeen erilaisiin muutoksiin, jotka on kvantifioitu kinemaattisilla tutkimuksilla, ovat vaihtelevia. Erityisesti on toistuvasti havaittu, että PD-potilaiden sekvensointivaikutus ei parane merkittävästi dopaminergisten lääkkeiden antamisen jälkeen. Aiemmat havainnot, jotka on saatu TMS-tutkimuksissa, ovat myös osoittaneet muuttuneen M1-ärsytyskyvyn PD-potilailla, mukaan lukien esimerkiksi alentunut SICI ja vähentynyt synaptinen plastisuus, testattu PAS-tekniikalla tai muilla menetelmillä. Joissakin tapauksissa on havaittu, että dopaminergisten lääkkeiden antaminen pystyy normalisoimaan M1:n neurofysiologisten parametrien muutokset PD:ssä, tulokset ovat kuitenkin vaihtelevia. Äskettäin olemme havainneet, että jotkin M1:n heräävyyden ja plastisuuden muutokset korreloivat PD-potilaiden liikkeen spesifisten kinemaattisten muutosten kanssa, mikä viittaa siksi, että M1:n neurofysiologiset muutokset vaikuttavat bradykinesian patofysiologiaan.

Tavoitteet:

Tässä yksikeskisessä havainnointitutkimuksessa tutkijat ehdottavat:

A) Suorittaa tarkka karakterisointi PD-potilaiden vapaaehtoisen liikkeen muutoksista käyttämällä standardoituja kliinisiä asteikkoja ja tietokoneistettua järjestelmää vapaaehtoisen liikkeen objektiiviseen analysointiin ja yksityiskohtaiseen tutkimukseen potilaiden M1:n mahdollisista neurofysiologisista muutoksista. PD:n kanssa TMS-tekniikoiden avulla.

B) Arvioi metabotrooppiset tyypin 3 glutamaattireseptoripolymorfismit (mGlu3) PD-potilailla.

C) Tutki mahdollisia korrelaatioita tyypin 3 metabotrooppisen glutamaattireseptorin polymorfismien (mGlu3), kliinisen arviointiasteikon, kinemaattisten liikeparametrien ja M1:n neurofysiologisten parametrien välillä.

MENETELMÄT JA KOKEELLINEN SUUNNITTELU Tutkimukseen osallistuu 20 PD-potilasta, jotka on diagnosoitu nykyisten kliinisten kriteerien mukaan, ja 20 tervettä kontrollihenkilöä. Potilaat, joilla on motorisia vaihteluita ja dyskinesia, jätetään pois. Potilaiden ja kontrollihenkilöiden rekrytointi toteutetaan IRCCS NEUROMED Institutessa, Pozzillissa (IS). Kaikille PD-potilaille otetaan verinäyte metabotrooppisen glutamaattityypin 3 (mGlu3) reseptorin polymorfismien arvioimiseksi. Kaikki tutkimukseen osallistujat antavat tietoisen suostumuksensa kokeellisiin toimenpiteisiin, jotka paikallisen eettisen toimikunnan hyväksynnät tekevät Helsingin julistuksen mukaisesti.

PD-potilaiden vapaaehtoisen liikkeen muutosten karakterisointiin käytetään standardoituja kliinisiä asteikkoja ja tietokoneistettua järjestelmää vapaaehtoisen liikkeen objektiiviseen analysointiin. Tällä järjestelmällä tutkitaan yläraajan liikkeitä nykyisen kliinisen ympäristön laajimman asteikon, eli Movement Disorder Societyn edistämän UPDRS:n uuden version sanelemien ohjeiden mukaan. Sormien toistuvia liikkeitä tutkitaan pyytämällä potilasta napauttamaan etusormellaan peukaloaan. Jokaisessa testissä liikkeitä on tehtävä 15 sekunnin ajan peräkkäin. Jokaisesta liikkeestä tehdään kolme äänitystä. Osallistujia rohkaistaan ​​tekemään liikkeet mahdollisimman nopeita ja leveitä. Liikkeet analysoidaan eniten kärsineellä puolella. Tietokoneistetun analyysijärjestelmän avulla voidaan objektiivisesti ekstrapoloida nopeuteen, amplitudiin, liikkeen rytmiin ja efektisekvenssiin liittyvät parametrit.

M1:n neurofysiologisten muutosten tutkimus suoritetaan TMS-tekniikalla. Yksittäisiä magneettisia ärsykkeitä poistamalla suoritetaan kortikospinaalisen reitin virittyvyyttä heijastavien parametrien mittaus, eli motoristen kynnysten ja tulo-lähtö-rekrytointikäyrän mittaus. Antamalla magneettisia ärsykkeitä pareittain, kuntotestin paradigman mukaisesti, ärsykkeiden välisillä aikaväleillä, jotka on kiinteä 2-4-10 ja 15 ms, mitataan parametreja, jotka kuvastavat inhiboivan (SICI) ja helpottavan (ICF) tyyppisten aivokuorensisäisten piirien kiihtyneisyyttä. . Lopuksi PAS-tekniikkaa käytetään tutkimaan M1:n synaptisen plastisuuden mekanismeja. PAS käyttää nivelten ääreishermostimulaatiota (perkutaanista sähköstimulaatiota) ja M1:tä (TMS) 25 ms:n välisellä stimulaatiovälillä. PAS-tekniikan aikana 225 ärsytystä annetaan maailmanlaajuisesti 0,4 Hz:n taajuudella ja stimulaation kokonaiskesto on 15 minuuttia.

PD-potilaita tutkitaan yhdessä kokeellisessa istunnossa, vähintään 12 tuntia dopaminergisten lääkkeiden keskeyttämisen jälkeen (OFF-istunto). Terveet kontrollikohteet arvioidaan yhdessä kokeellisessa istunnossa.

MERKITYS JA INNOVAATIO Tutkimuksen tärkein innovatiivinen näkökohta on integroitu lähestymistapa, joka sisältää sekä liikkeen kinemaattisen analyysin että non-invasiivisen aivojen stimulaation tekniikoiden käytön. Tämän työn avulla voitaisiin siksi syventää nykyistä tietämystä ja saada edistystä PD-potilaiden muuttuneen motorisen kontrollin taustalla olevien patofysiologisten mekanismien ymmärtämisessä.

LAITTEET JA RESURSSIT Tutkimus suoritetaan IRCCS NEUROMED Institutessa, Pozzillissa (IS). Instituutilla on materiaalit tutkimuksen suorittamiseen ja erityisesti: infrapunakameroiden optoelektroninen järjestelmä (näytteenottotaajuus, 120 Hz), (SMART-liikejärjestelmä, BTS Engineering, Milano, Italia) kinemaattista arviointia varten; erillinen ohjelmisto kinemaattista tietojen analysointia varten (SMART Analyzer, BTS Engineering, Milano, italia); kaksi Magstim-magneettistimulaattoria (Magstim Company, Withland, UK) yksi- ja kaksistimulaatiota varten ja yksi sähköinen DS7 Digitimer -simulaattori (Digitimer, UK) PAS-stimulaatioon; yksi D 360 Digitimer -vahvistin (Digitimer, UK) ja yksi AD 1401 plus analogia-digitaalimuunnin (Cambridge Electronic Design, UK) elektromyografisen signaalin tallentamiseen; yksi omistettu ohjelmisto (Signal® versio 4.00, Cambridge Electronic Design, UK) elektromyografisen signaalin off-line-analyysiin.

TUTKIMUKSEN KÄÄNNÖNTÄVÄ RELEvanSSI Tutkimuksen tulokset voivat olla hyödyllisiä patofysiologisten mekanismien ja erityisesti M1:n osallisuuden ymmärtämiseksi MP:ssä tapahtuvien vapaaehtoisen liikkeen muutosten perusteella. Tutkimuksen tuloksista voi olla hyötyä myös kehitettäessä mahdollisia hoitoja, jotka perustuvat alatyyppiselektiivisten agonistien ja metabotrooppisen tyypin 3 glutamaattireseptorin (mGlu3) positiivisten allosteeristen modulaattoreiden käyttöön.