Recettori metabotropici per il glutammato di tipo 3 nel morbo di Parkinson

Negli ultimi anni numerosi studi neurofisiologici hanno caratterizzato le alterazioni del movimento volontario ei meccanismi fisiopatologici della MP. Studi cinematici hanno dimostrato che oltre alla bradicinesia, che letteralmente significa rallentamento del movimento, i movimenti volontari nella MP sono caratterizzati da ridotta ampiezza (ipocinesia), alterata ritmicità (aritmia) e progressiva diminuzione dell'ampiezza e della velocità durante l'esecuzione di movimenti ripetitivi (sequenza effetto). Recenti evidenze suggeriscono anche che le caratteristiche del movimento volontario possono variare nei vari stadi del PD, è stato osservato, ad esempio, che nelle prime fasi della malattia, cioè in pazienti di nuova diagnosi non precedentemente trattati con farmaci dopaminergici, movimenti ripetitivi di picchiettamento delle dita sono caratterizzati da ampiezza e velocità ridotte e dalla sequenza degli effetti, senza cambiamenti significativi nel ritmo del movimento. Negli stadi avanzati della MP, il movimento è caratterizzato da una marcata diminuzione dell'ampiezza e della velocità e da un ritmo alterato del movimento ma non dall'effetto sequenza.

La TMS è una tecnica neurofisiologica che consente lo studio non invasivo di diversi meccanismi fisiologici di M1 nell'uomo. La stimolazione, erogata in singoli stimoli, consente ad esempio di valutare parametri neurofisiologici quali le soglie motorie, l'ampiezza dei potenziali evocati motori (MEP) e la cosiddetta curva di reclutamento input-output dei MEP, ovvero parametri che riflettono l'eccitabilità complessiva del sistema corticospinale. La TMS erogata in coppie di stimoli magnetici consente di valutare parametri aggiuntivi, come l'inibizione intracorticale a brevi intervalli (SICI) e la facilitazione intracorticale (ICF), ovvero parametri che riflettono l'eccitabilità degli interneuroni corticali inibitori e facilitatori. Negli ultimi anni sono stati sviluppati ulteriori protocolli utilizzando la stimolazione ripetitiva di M1 per indurre cambiamenti duraturi nell'ampiezza dei MEP che si pensa riflettano i meccanismi della plasticità sinaptica, simili a fenomeni simili osservati nell'animale sperimentale. In particolare, la tecnica della stimolazione associativa (PAS), si basa sulla stimolazione elettrica percutanea del nervo periferico e sulla concomitante stimolazione di M1 da parte della TMS a determinati intervalli interstimolazione (25ms o 10ms) per indurre cambiamenti duraturi, in modo facilitante o inibitorio senso, nell'ampiezza degli eurodeputati. Negli ultimi anni sono stati condotti numerosi studi sulla TMS nei pazienti con PD. Tra i principali risultati osservati vi sono un'alterata eccitabilità di M1, in particolare una ridotta SICI e una ridotta plasticità sinaptica, testate con la tecnica PAS o altri metodi. Recentemente, abbiamo anche osservato che alcune alterazioni dell'eccitabilità e della plasticità di M1 correlano con specifiche alterazioni cinematiche del movimento nei pazienti con PD, suggerendo quindi che i cambiamenti neurofisiologici di M1 contribuiscono alla fisiopatologia della bradicinesia. Oltre al ruolo centrale svolto da un deficit dopaminergico nella MP, evidenze recenti suggeriscono un possibile coinvolgimento del sistema glutamatergico del neurotrasmettitore.

ASSUNZIONI E OBIETTIVI PRINCIPALI

Ipotesi:

Precedenti studi hanno osservato relazioni tra la ridotta inibizione corticale e la ridotta plasticità sinaptica di M1 e la gravità complessiva del PD valutata con scale cliniche standardizzate e tecniche di analisi del movimento cinematico. Nel presente studio, metteremo in relazione i polimorfismi del recettore del glutammato di tipo 3 metabotropico (mGlu3) alla gravità dei sintomi motori e non motori, alla plasticità corticale e ad altri parametri neurofisiologici nei pazienti con PD.

Dati preliminari:

Precedenti osservazioni ottenute nel nostro laboratorio hanno dimostrato che lo studio cinematico nel PD è una tecnica valida per documentare oggettivamente varie alterazioni del movimento volontario, tra cui bradicinesia, ipocinesia, ritmicità alterata ed effetto sequenza. Queste caratteristiche possono cambiare nelle varie fasi del PD. Ad esempio, è stato osservato che nelle prime fasi della malattia i movimenti ripetitivi delle dita sono caratterizzati da ridotta ampiezza e velocità e dall'effetto sequenza, senza alterazioni significative del ritmo del movimento. Negli stadi avanzati della MP, il movimento è caratterizzato da una marcata diminuzione dell'ampiezza e della velocità e da un ritmo di movimento alterato ma non dall'effetto sequenza. Studi cinematici in pazienti con MP hanno anche permesso di quantificare oggettivamente gli effetti della terapia sostitutiva dopaminergica sulle diverse alterazioni che caratterizzano il MP. Gli effetti oggettivi della terapia dopaminergica sulle varie alterazioni del movimento volontario, quantificati da studi cinematici, sono variabili. In particolare, è stato più volte osservato che l'effetto di sequenziamento nei pazienti con PD non migliora significativamente in seguito alla somministrazione di farmaci dopaminergici. Precedenti osservazioni ottenute in studi TMS hanno anche dimostrato alterata eccitabilità M1 in pazienti con PD, inclusa ad esempio ridotta SICI e ridotta plasticità sinaptica, testate con la tecnica PAS o altri metodi. In alcuni casi è stato osservato che la somministrazione di farmaci dopaminergici è in grado di normalizzare le alterazioni dei parametri neurofisiologici di M1 nel PD, i risultati sono comunque variabili. Recentemente, abbiamo osservato che alcune alterazioni dell'eccitabilità e della plasticità di M1 correlano con specifiche alterazioni cinematiche del movimento nei pazienti con PD, suggerendo quindi che i cambiamenti neurofisiologici di M1 contribuiscono alla fisiopatologia della bradicinesia.

Obiettivi:

Nel presente studio osservazionale monocentrico, i ricercatori propongono di:

A) Effettuare un'accurata caratterizzazione delle alterazioni del movimento volontario nei pazienti con PD attraverso l'uso di scale cliniche standardizzate e un sistema computerizzato per l'analisi oggettiva del movimento volontario e uno studio dettagliato delle possibili alterazioni neurofisiologiche di M1 nei pazienti con PD, attraverso l'uso di tecniche TMS.

B) Valutare i polimorfismi del recettore metabotropico del glutammato di tipo 3 (mGlu3) nei pazienti con PD.

C) Indagare possibili correlazioni tra polimorfismi del recettore metabotropico del glutammato di tipo 3 (mGlu3), scale di valutazione clinica, alterazioni dei parametri di movimento cinematico e parametri neurofisiologici di M1.

METODOLOGIA E DISEGNO SPERIMENTALE Lo studio prevede il reclutamento di 20 pazienti PD, diagnosticati secondo gli attuali criteri clinici e 20 soggetti sani di controllo. Saranno esclusi i pazienti con fluttuazioni motorie e discinesia. Il reclutamento dei pazienti e dei soggetti di controllo sarà effettuato presso l'Istituto IRCCS NEUROMED, ​​Pozzilli (IS). Tutti i pazienti con PD saranno sottoposti a prelievo di sangue per valutare i polimorfismi del recettore metabotropico del glutammato di tipo 3 (mGlu3). Tutti i partecipanti allo studio daranno il consenso informato alle procedure sperimentali, che saranno approvate dal comitato etico locale e condotte in conformità con la Dichiarazione di Helsinki.

Scale cliniche standardizzate e un sistema computerizzato per l'analisi obiettiva del movimento volontario saranno utilizzati per caratterizzare le alterazioni del movimento volontario nei pazienti con PD. Con questo sistema si esamineranno i movimenti dell'arto superiore, seguendo le indicazioni dettate dalla scala oggi più utilizzata in ambito clinico, ovvero la nuova versione dell'UPDRS, promossa dalla Movement Disorder Society. I movimenti ripetitivi delle dita verranno esaminati invitando il paziente a battere l'indice sul pollice. Per ogni prova, i movimenti devono essere eseguiti per 15 secondi in successione. Verranno effettuate tre registrazioni per ogni movimento. I partecipanti saranno incoraggiati a compiere i movimenti il ​​più velocemente e il più ampi possibile. I movimenti saranno analizzati dal lato più colpito. Il sistema di analisi computerizzato permetterà di estrapolare oggettivamente i parametri relativi a velocità, ampiezza, ritmo del movimento ed effetto-sequenza.

Lo studio delle alterazioni neurofisiologiche di M1 sarà effettuato mediante la tecnica TMS. Eiettando singoli stimoli magnetici, verrà effettuata una misura dei parametri che riflettono l'eccitabilità della via corticospinale, ovvero la misura delle soglie motorie e della curva di reclutamento input-output. Erogando stimoli magnetici a coppie, secondo un paradigma condition-test, ad intervalli interstimolo fissati a 2-4-10 e 15ms saranno misurati parametri che riflettono l'eccitabilità dei circuiti intracorticali di tipo inibitorio (SICI) e facilitatorio (ICF) . Infine, la tecnica PAS sarà utilizzata per studiare i meccanismi di plasticità sinaptica di M1. La PAS utilizza la stimolazione dei nervi periferici articolari (stimolazione elettrica percutanea) e M1 (TMS) a un intervallo di interstimolazione fissato a 25 ms. Durante la tecnica PAS vengono erogati globalmente 225 stimoli, ad una frequenza di 0,4 Hz e per una durata totale di 15 minuti di stimolazione.

I pazienti con MP saranno studiati in un'unica sessione sperimentale, almeno dodici ore dopo la sospensione dei farmaci dopaminergici (sessione OFF). I soggetti sani di controllo saranno valutati in un'unica sessione sperimentale.

SIGNIFICATO E INNOVAZIONE Il principale aspetto innovativo dello studio è l'approccio integrato che prevede l'utilizzo sia di tecniche di analisi cinematica del movimento, sia di tecniche di stimolazione cerebrale non invasiva. Il presente lavoro potrebbe, quindi, consentire di approfondire le conoscenze attuali e di ottenere avanzamenti in termini di comprensione dei meccanismi fisiopatologici alla base dell'alterato controllo motorio nei pazienti con PD.

ATTREZZATURE E RISORSE Lo studio sarà svolto presso l'Istituto IRCCS NEUROMED, ​​Pozzilli (IS). L'istituto dispone del materiale per condurre lo studio e in particolare: il sistema optoelettronico di telecamere a infrarossi (frequenza di campionamento, 120Hz), (SMART motion system, BTS Engineering, Milano, Italia) per la valutazione cinematica; il software dedicato per l'analisi dei dati cinematici (SMART Analyzer, BTS Engineering, Milano, Italia); due stimolatori magnetici Magstim (Magstim Company, Withland, UK) per la stimolazione magnetica a stimolazione singola e doppia e un simulatore elettrico DS7 Digitimer (Digitimer, UK) per la stimolazione PAS; un amplificatore D 360 Digitimer (Digitimer, UK) e un convertitore analogico-digitale AD 1401 plus (Cambridge Electronic Design, UK) per la registrazione del segnale elettromiografico; un software dedicato (Signal® versione 4.00, Cambridge Electronic Design, UK) per l'analisi off-line del segnale elettromiografico.

RILEVANZA TRASLAZIONALE DELLO STUDIO I risultati dello studio potrebbero essere utili per una migliore comprensione dei meccanismi fisiopatologici, ed in particolare del coinvolgimento di M1, alla base delle alterazioni del movimento volontario in MP. I risultati dello studio potrebbero anche essere utili nello sviluppo di possibili trattamenti, basati sull'uso di agonisti selettivi di sottotipo e modulatori allosterici positivi dei recettori metabotropici del glutammato di tipo 3 (mGlu3).