Metabotrope receptoren voor glutamaat type 3 bij Parkinson

In de afgelopen jaren hebben talrijke neurofysiologische studies de veranderingen van vrijwillige beweging en de pathofysiologische mechanismen van MP gekarakteriseerd. Kinematische studies hebben aangetoond dat naast bradykinesie, wat letterlijk bewegingsvertraging betekent, vrijwillige bewegingen bij de ziekte van Parkinson worden gekenmerkt door verminderde amplitude (hypokinesie), veranderde ritmiek (dysrhythmie) en progressieve afname van amplitude en snelheid tijdens het uitvoeren van herhaalde bewegingen (volgorde). effect). Recent bewijs suggereert ook dat de kenmerken van vrijwillige bewegingen kunnen variëren in de verschillende stadia van de ziekte van Parkinson. Er is bijvoorbeeld waargenomen dat in de vroege stadia van de ziekte, d.w.z. bij nieuw gediagnosticeerde patiënten die niet eerder met dopaminerge geneesmiddelen zijn behandeld, repetitieve vingerbewegingen worden gekenmerkt door verminderde amplitude en snelheid en de volgorde van effecten, zonder significante veranderingen in het bewegingsritme. In de gevorderde stadia van PD wordt beweging gekenmerkt door een duidelijke afname van amplitude en snelheid en door een veranderd bewegingsritme, maar niet door het sequentie-effect.

TMS is een neurofysiologische techniek die de niet-invasieve studie van verschillende fysiologische mechanismen van M1 bij mensen mogelijk maakt. Stimulatie, geleverd in afzonderlijke stimuli, maakt het bijvoorbeeld mogelijk om neurofysiologische parameters te evalueren, zoals motordrempels, de amplitude van motor evoked potentials (MEP's) en de zogenaamde input-output-wervingscurve van EP-leden, d.w.z. parameters die de algehele prikkelbaarheid van de corticospinaal systeem. TMS geleverd in paren magnetische stimuli maakt het mogelijk aanvullende parameters te evalueren, zoals intracorticale remming met korte tussenpozen (SICI) en intracorticale facilitatie (ICF), d.w.z. parameters die de prikkelbaarheid van remmende en faciliterende corticale interneuronen weerspiegelen. In de afgelopen jaren zijn er verdere protocollen ontwikkeld met behulp van de herhaalde stimulatie van M1 om blijvende veranderingen in de amplitude van EP-leden te veroorzaken waarvan wordt aangenomen dat ze de mechanismen van synaptische plasticiteit weerspiegelen, vergelijkbaar met vergelijkbare verschijnselen die worden waargenomen bij het proefdier. In het bijzonder is de techniek van associatieve stimulatie (PAS) gebaseerd op percutane elektrische stimulatie van de perifere zenuw en gelijktijdige stimulatie van M1 door TMS met bepaalde tussenstimulatie-intervallen (25 ms of 10 ms) om blijvende veranderingen teweeg te brengen, in een faciliterende of remmende vorm. zin, in de omvang van de leden van het Europees Parlement. De afgelopen jaren zijn er tal van TMS-onderzoeken uitgevoerd bij PD-patiënten. Onder de belangrijkste waargenomen resultaten zijn veranderde prikkelbaarheid van M1, vooral een verminderde SICI en verminderde synaptische plasticiteit, getest met de PAS-techniek of andere methoden. Onlangs hebben we ook waargenomen dat sommige veranderingen in prikkelbaarheid en plasticiteit van M1 correleren met specifieke kinematische bewegingsveranderingen bij PD-patiënten, wat suggereert dat neurofysiologische veranderingen van M1 bijdragen aan de pathofysiologie van bradykinesie. Naast de centrale rol die wordt gespeeld door een dopaminerge deficiëntie bij MP, suggereert recent bewijs een mogelijke betrokkenheid van het neurotransmitter glutamaterge systeem.

BELANGRIJKSTE AANNAMES EN DOELSTELLINGEN

Hypothese:

Eerdere studies hebben relaties waargenomen tussen de verminderde corticale remming en verminderde synaptische plasticiteit van M1 en de algehele ernst van PD geëvalueerd met gestandaardiseerde klinische schalen en kinematische bewegingsanalysetechnieken. In de huidige studie zullen we metabotrope type 3 glutamaatreceptorpolymorfismen (mGlu3) relateren aan de ernst van motorische en niet-motorische symptomen, corticale plasticiteit en andere neurofysiologische parameters bij patiënten met de ziekte van Parkinson.

Voorlopige gegevens:

Eerdere observaties verkregen in ons laboratorium hebben aangetoond dat de kinematische studie bij PD een geldige techniek is voor het objectief documenteren van verschillende veranderingen van vrijwillige bewegingen, waaronder bradykinesie, hypokinesie, veranderde ritmiek en sequentie-effect. Deze kenmerken kunnen in verschillende stadia van PD veranderen. Er is bijvoorbeeld waargenomen dat repetitieve vingerbewegingen in de vroege stadia van de ziekte worden gekenmerkt door verminderde amplitude en snelheid en door het sequentie-effect, zonder significante veranderingen in het ritme van de beweging. In de gevorderde stadia van PD wordt beweging gekenmerkt door een duidelijke afname van amplitude en snelheid en een veranderd bewegingsritme, maar niet door het sequentie-effect. Kinematische studies bij patiënten met de ziekte van Parkinson hebben het ook mogelijk gemaakt om de effecten van dopaminerge substitutietherapie op de verschillende veranderingen die kenmerkend zijn voor de ziekte van Parkinson objectief te kwantificeren. De objectieve effecten van dopaminerge therapie op de verschillende veranderingen van vrijwillige beweging, gekwantificeerd door kinematische studies, zijn variabel. In het bijzonder is herhaaldelijk waargenomen dat het sequencing-effect bij patiënten met de ziekte van Parkinson niet significant verbetert na toediening van dopaminerge geneesmiddelen. Eerdere observaties verkregen in TMS-onderzoeken hebben ook een veranderde M1-prikkelbaarheid aangetoond bij patiënten met de ziekte van Parkinson, waaronder bijvoorbeeld verminderde SICI en verminderde synaptische plasticiteit, getest met de PAS-techniek of andere methoden. In sommige gevallen is waargenomen dat de toediening van dopaminerge geneesmiddelen de veranderingen van neurofysiologische parameters van M1 bij PD kan normaliseren, de resultaten zijn echter variabel. Onlangs hebben we waargenomen dat sommige veranderingen in prikkelbaarheid en plasticiteit van M1 correleren met specifieke kinematische bewegingsveranderingen bij PD-patiënten, wat suggereert dat neurofysiologische veranderingen van M1 bijdragen aan de pathofysiologie van bradykinesie.

Doelstellingen:

In de huidige monocentrische observationele studie stellen de onderzoekers voor om:

A) Een nauwkeurige karakterisering uitvoeren van de veranderingen van de vrijwillige beweging bij patiënten met de ziekte van Parkinson door het gebruik van gestandaardiseerde klinische schalen en een geautomatiseerd systeem voor de objectieve analyse van de vrijwillige beweging en een gedetailleerde studie van mogelijke neurofysiologische veranderingen van M1 bij patiënten met PD, door het gebruik van TMS-technieken.

B) Evalueer metabotrope type 3 glutamaatreceptorpolymorfismen (mGlu3) bij PD-patiënten.

C) Onderzoeken van mogelijke correlaties tussen type 3 metabotrope glutamaatreceptorpolymorfismen (mGlu3), klinische evaluatieschalen, veranderingen van kinematische bewegingsparameters en neurofysiologische parameters van M1.

METHODOLOGIE EN EXPERIMENTEEL ONTWERP De studie omvat de rekrutering van 20 PD-patiënten, gediagnosticeerd volgens de huidige klinische criteria en 20 gezonde controlepersonen. Patiënten met motorische fluctuaties en dyskinesie worden uitgesloten. De werving van patiënten en controlepersonen zal worden uitgevoerd door het IRCCS NEUROMED Institute, Pozzilli (IS). Alle PD-patiënten ondergaan bloedafname om metabotrope glutamaat type 3 (mGlu3)-receptorpolymorfismen te beoordelen. Alle studiedeelnemers zullen geïnformeerde toestemming geven voor de experimentele procedures, die zullen worden goedgekeurd door de lokale ethische commissie en worden uitgevoerd in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki.

Gestandaardiseerde klinische schalen en een geautomatiseerd systeem voor objectieve analyse van vrijwillige beweging zullen worden gebruikt om veranderingen van vrijwillige beweging bij PD-patiënten te karakteriseren. Met dit systeem worden de bewegingen van de bovenste ledematen onderzocht volgens de instructies die worden voorgeschreven door de schaal die tegenwoordig het meest wordt gebruikt in de klinische omgeving, namelijk de nieuwe versie van de UPDRS, gepromoot door de Movement Disorder Society. De repetitieve bewegingen van de vingers worden onderzocht door de patiënt uit te nodigen met zijn wijsvinger op zijn duim te tikken. Voor elke test worden de bewegingen gedurende 15 seconden achter elkaar uitgevoerd. Per beweging worden drie opnames gemaakt. Deelnemers worden aangemoedigd om de bewegingen zo snel en breed mogelijk te maken. De bewegingen worden geanalyseerd aan de meest aangedane zijde. Het gecomputeriseerde analysesysteem zal het mogelijk maken om de parameters met betrekking tot snelheid, amplitude, het ritme van de beweging en de volgorde van de effecten objectief te extrapoleren.

De studie van neurofysiologische veranderingen van M1 zal uitgevoerd worden door middel van de TMS-techniek. Door enkelvoudige magnetische stimuli uit te stoten, zal een meting van parameters worden uitgevoerd die de prikkelbaarheid van de corticospinale baan weerspiegelen, d.w.z. de meting van motordrempels en van de input-output rekruteringscurve. Door magnetische stimuli in paren af ​​te geven, volgens een conditietestparadigma, met interstimulusintervallen die zijn vastgesteld op 2-4-10 en 15 ms, worden parameters gemeten die de prikkelbaarheid van intracorticale circuits van remmend (SICI) en faciliterend (ICF) type weergeven . Ten slotte zal de PAS-techniek worden gebruikt om de mechanismen van synaptische plasticiteit van M1 te bestuderen. PAS maakt gebruik van gezamenlijke perifere zenuwstimulatie (percutane elektrische stimulatie) en M1 (TMS) met een tussenstimulatie-interval dat is vastgesteld op 25 ms. Tijdens de PAS-techniek worden wereldwijd 225 stimuli afgegeven, met een frequentie van 0,4 Hz en voor een totale stimulatieduur van 15 minuten.

Patiënten met de ziekte van Parkinson zullen in één enkele experimentele sessie worden bestudeerd, ten minste twaalf uur na het stopzetten van de dopaminerge geneesmiddelen (OFF-sessie). Gezonde controlepersonen zullen worden geëvalueerd in een enkele experimentele sessie.

BETEKENIS EN INNOVATIE Het belangrijkste vernieuwende aspect van de studie is de geïntegreerde benadering die het gebruik van zowel technieken van kinematische bewegingsanalyse als technieken van niet-invasieve hersenstimulatie omvat. Het huidige werk zou het daarom mogelijk kunnen maken om de huidige kennis te verdiepen en vooruitgang te boeken in termen van begrip van de pathofysiologische mechanismen die ten grondslag liggen aan de veranderde motorische controle bij patiënten met de ziekte van Parkinson.

APPARATUUR EN MIDDELEN De studie zal worden uitgevoerd in het IRCCS NEUROMED Institute, Pozzilli (IS). Het instituut heeft het materiaal om de studie uit te voeren en in het bijzonder: het opto-elektronische systeem van infraroodcamera's (sampling rate, 120Hz), (SMART motion system, BTS Engineering, Milaan, Italië) voor kinematische evaluatie; de speciale software voor kinematische gegevensanalyse (SMART Analyzer, BTS Engineering, Milaan, Italië); twee Magstim magnetische stimulatoren (Magstim Company, Withland, VK) voor magnetische stimulatie met enkele en dubbele stimulatie en één DS7 Digitimer elektrische simulator (Digitimer, VK) voor PAS-stimulatie; een D 360 Digitimer-versterker (Digitimer, VK) en een AD 1401 plus analoog-naar-digitaalomzetter (Cambridge Electronic Design, VK) voor het opnemen van het elektromyografische signaal; één speciale software (Signal® versie 4.00, Cambridge Electronic Design, VK) voor offline analyse van het elektromyografische signaal.

TRANSLATIONALE RELEVANTIE VAN DE STUDIE De resultaten van de studie kunnen nuttig zijn voor een beter begrip van de pathofysiologische mechanismen, en in het bijzonder van de betrokkenheid van M1, die aan de basis liggen van de veranderingen van vrijwillige beweging bij MP. De resultaten van de studie kunnen ook nuttig zijn bij het ontwikkelen van mogelijke behandelingen, gebaseerd op het gebruik van subtype-selectieve agonisten en positieve allosterische modulatoren van metabotrope glutamaat type 3-receptoren (mGlu3).