Receptory metabotropowe glutaminianu typu 3 w chorobie Parkinsona

W ostatnich latach liczne badania neurofizjologiczne scharakteryzowały zmiany ruchów dobrowolnych i mechanizmy patofizjologiczne MP. Badania kinematyczne wykazały, że poza bradykinezją, co dosłownie oznacza spowolnienie ruchu, ruchy dobrowolne w ChP charakteryzują się zmniejszoną amplitudą (hipokinezja), zmienioną rytmicznością (dysrytmia) oraz postępującym spadkiem amplitudy i szybkości podczas wykonywania powtarzalnych ruchów (sekwencja efekt). Niedawne dowody sugerują również, że charakterystyka dobrowolnych ruchów może być różna w różnych stadiach PD, zaobserwowano na przykład, że we wczesnych stadiach choroby, tj. charakteryzują się zmniejszoną amplitudą i szybkością oraz sekwencją efektów, bez znaczących zmian w rytmie ruchu. W zaawansowanych stadiach PD ruch charakteryzuje się wyraźnym spadkiem amplitudy i prędkości oraz zmienionym rytmem ruchu, ale nie efektem sekwencji.

TMS to technika neurofizjologiczna, która umożliwia nieinwazyjne badanie różnych mechanizmów fizjologicznych M1 u ludzi. Stymulacja, dostarczana w postaci pojedynczych bodźców, pozwala na przykład na ocenę parametrów neurofizjologicznych, takich jak progi ruchowe, amplituda motorycznych potencjałów wywołanych (MEP) oraz tzw. układ korowo-rdzeniowy. TMS dostarczany w parach bodźców magnetycznych pozwala na ocenę dodatkowych parametrów, takich jak hamowanie wewnątrzkorowe w krótkich odstępach czasu (SICI) oraz torowanie wewnątrzkorowe (ICF), czyli parametry odzwierciedlające pobudliwość interneuronów korowych hamujących i ułatwiających. W ostatnich latach opracowano dalsze protokoły wykorzystujące powtarzalną stymulację M1 w celu wywołania trwałych zmian w amplitudzie MEP, które, jak się uważa, odzwierciedlają mechanizmy plastyczności synaptycznej, podobne do podobnych zjawisk obserwowanych u zwierząt doświadczalnych. W szczególności technika stymulacji asocjacyjnej (PAS) opiera się na przezskórnej stymulacji elektrycznej nerwów obwodowych i jednoczesnej stymulacji M1 przez TMS w określonych odstępach między stymulacjami (25 ms lub 10 ms) w celu wywołania trwałych zmian, w sposób ułatwiający lub hamujący sensie, w amplitudzie posłów do PE. W ostatnich latach przeprowadzono liczne badania TMS u pacjentów z PD. Wśród głównych zaobserwowanych wyników wymienić należy zmienioną pobudliwość M1, zwłaszcza zmniejszoną SICI i zmniejszoną plastyczność synaptyczną, badaną techniką PAS lub innymi metodami. Ostatnio zaobserwowaliśmy również, że niektóre zmiany pobudliwości i plastyczności M1 korelują ze specyficznymi zmianami kinematycznymi ruchu u pacjentów z PD, co sugeruje, że zmiany neurofizjologiczne M1 przyczyniają się do patofizjologii bradykinezji. Oprócz centralnej roli odgrywanej przez deficyt dopaminergiczny w MP, ostatnie dowody sugerują możliwy udział neuroprzekaźnika układu glutaminergicznego.

GŁÓWNE ZAŁOŻENIA I CELE

Hipoteza:

We wcześniejszych badaniach zaobserwowano zależności między zmniejszonym hamowaniem korowym i zmniejszoną plastycznością synaptyczną M1 a ogólnym nasileniem PD ocenianym za pomocą standardowych skal klinicznych i technik kinematycznej analizy ruchu. W niniejszym badaniu powiążemy polimorfizmy metabotropowego receptora glutaminianu typu 3 (mGlu3) z nasileniem objawów motorycznych i niemotorycznych, plastycznością kory i innymi parametrami neurofizjologicznymi u pacjentów z PD.

Wstępne dane:

Wcześniejsze obserwacje uzyskane w naszym laboratorium wykazały, że badanie kinematyczne w PD jest ważną techniką obiektywnego dokumentowania różnych zmian ruchu dobrowolnego, w tym bradykinezji, hipokinezy, zmienionej rytmiczności i efektu sekwencji. Cechy te mogą zmieniać się na różnych etapach PD. Zaobserwowano na przykład, że we wczesnych stadiach choroby powtarzające się ruchy palców charakteryzują się zmniejszoną amplitudą i szybkością oraz efektem sekwencyjnym, bez znaczących zmian w rytmie ruchu. W zaawansowanych stadiach PD ruch charakteryzuje się wyraźnym spadkiem amplitudy i prędkości oraz zmienionym rytmem ruchu, ale nie efektem sekwencji. Badania kinematyczne u pacjentów z PD umożliwiły również obiektywne ilościowe określenie wpływu dopaminergicznej terapii zastępczej na różne zmiany charakteryzujące PD. Obiektywne efekty terapii dopaminergicznej na różne zmiany ruchów dobrowolnych, określone ilościowo w badaniach kinematycznych, są zmienne. W szczególności wielokrotnie obserwowano, że efekt sekwencjonowania u pacjentów z PD nie poprawia się znacząco po podaniu leków dopaminergicznych. Wcześniejsze obserwacje uzyskane w badaniach TMS wykazały również zmienioną pobudliwość M1 u pacjentów z PD, w tym np. zmniejszoną SICI i zmniejszoną plastyczność synaptyczną, badaną techniką PAS lub innymi metodami. W niektórych przypadkach zaobserwowano, że podawanie leków dopaminergicznych jest w stanie normalizować zmiany parametrów neurofizjologicznych M1 w PD, jednak wyniki są zmienne. Ostatnio zaobserwowaliśmy, że niektóre zmiany pobudliwości i plastyczności M1 korelują ze specyficznymi zmianami kinematycznymi ruchu u pacjentów z PD, co sugeruje zatem, że zmiany neurofizjologiczne M1 przyczyniają się do patofizjologii bradykinezji.

Cele:

W niniejszym monocentrycznym badaniu obserwacyjnym badacze proponują:

A) Dokładna charakterystyka zmian ruchów dobrowolnych u pacjentów z PD za pomocą standardowych skal klinicznych i skomputeryzowanego systemu do obiektywnej analizy ruchów dobrowolnych i szczegółowego badania możliwych zmian neurofizjologicznych M1 u pacjentów z PD, poprzez zastosowanie technik TMS.

B) Ocena polimorfizmu receptora glutaminianu metabotropowego typu 3 (mGlu3) u pacjentów z PD.

C) Zbadanie możliwych korelacji między polimorfizmami receptora metabotropowego glutaminianu typu 3 (mGlu3), skalami oceny klinicznej, zmianami kinematycznych parametrów ruchu i parametrami neurofizjologicznymi M1.

METODOLOGIA I PROJEKT DOŚWIADCZENIA Do badania zakwalifikowano 20 pacjentów z chP rozpoznanych według aktualnych kryteriów klinicznych oraz 20 zdrowych osób kontrolnych. Pacjenci z fluktuacjami motorycznymi i dyskinezami będą wykluczeni. Rekrutacja pacjentów i osób kontrolnych zostanie przeprowadzona w IRCCS NEUROMED Institute, Pozzilli (IS). Wszyscy pacjenci z chorobą Parkinsona zostaną poddani pobraniu krwi w celu oceny polimorfizmów receptora metabotropowego glutaminianu typu 3 (mGlu3). Wszyscy uczestnicy badania wyrażą świadomą zgodę na procedury eksperymentalne, które zostaną zatwierdzone przez lokalną komisję etyczną i przeprowadzone zgodnie z Deklaracją Helsińską.

Standaryzowane skale kliniczne i skomputeryzowany system do obiektywnej analizy dobrowolnych ruchów zostaną wykorzystane do scharakteryzowania zmian dobrowolnych ruchów u pacjentów z PD. Za pomocą tego systemu badane będą ruchy kończyny górnej, zgodnie z instrukcjami podyktowanymi przez skalę najczęściej stosowaną obecnie w środowisku klinicznym, a mianowicie nową wersję UPDRS, promowaną przez Towarzystwo Zaburzeń Ruchu. Powtarzające się ruchy palców będą badane poprzez zaproszenie pacjenta do stukania palcem wskazującym w kciuk. W każdym badaniu ruchy wykonuje się kolejno przez 15 sekund. Dla każdego ruchu zostaną wykonane trzy nagrania. Uczestnicy będą zachęcani do wykonywania ruchów tak szybko i tak szeroko, jak to możliwe. Ruchy zostaną przeanalizowane po najbardziej dotkniętej stronie. Skomputeryzowany system analizy pozwoli na obiektywną ekstrapolację parametrów związanych z szybkością, amplitudą, rytmem ruchu i sekwencją efektów.

Badanie zmian neurofizjologicznych M1 zostanie przeprowadzone techniką TMS. Wyrzucając pojedyncze bodźce magnetyczne, zostanie przeprowadzony pomiar parametrów odzwierciedlających pobudliwość drogi korowo-rdzeniowej, czyli pomiar progów motorycznych oraz krzywej rekrutacyjnej input-output. Dostarczając bodźce magnetyczne parami, zgodnie z paradygmatem testu warunkowego, w odstępach między bodźcami ustalonymi na 2-4-10 i 15 ms, zostaną zmierzone parametry odzwierciedlające pobudliwość obwodów wewnątrzkorowych typu hamującego (SICI) i torującego (ICF) . Wreszcie technika PAS zostanie wykorzystana do badania mechanizmów plastyczności synaptycznej M1. PAS wykorzystuje stymulację nerwów obwodowych stawów (przezskórna stymulacja elektryczna) i M1 (TMS) w odstępie między stymulacjami ustalonym na 25 ms. Podczas techniki PAS na całym świecie dostarczanych jest 225 bodźców z częstotliwością 0,4 Hz iw sumie przez 15 minut stymulacji.

Pacjenci z PD będą badani podczas jednej sesji eksperymentalnej, co najmniej dwanaście godzin po odstawieniu leków dopaminergicznych (sesja OFF). Zdrowe osoby kontrolne zostaną ocenione podczas jednej sesji eksperymentalnej.

ZNACZENIE I INNOWACYJNOŚĆ Główną innowacyjnością badania jest podejście zintegrowane, które zakłada wykorzystanie zarówno technik kinematycznej analizy ruchu, jak i technik nieinwazyjnej stymulacji mózgu. Niniejsza praca mogłaby zatem pozwolić na pogłębienie dotychczasowej wiedzy i uzyskanie postępu w zrozumieniu mechanizmów patofizjologicznych leżących u podstaw zmienionej kontroli motorycznej u pacjentów z ChP.

WYPOSAŻENIE I ŚRODKI Badanie zostanie przeprowadzone w Instytucie IRCCS NEUROMED w Pozzilli (IS). Instytut dysponuje materiałem do prowadzenia badań, aw szczególności: optoelektronicznym systemem kamer termowizyjnych (częstotliwość próbkowania, 120 Hz), (system ruchu SMART, BTS Engineering, Mediolan, Włochy) do oceny kinematycznej; dedykowane oprogramowanie do analizy danych kinematycznych (SMART Analyzer, BTS Engineering, Mediolan, Włochy); dwa stymulatory magnetyczne Magstim (Magstim Company, Withland, UK) do pojedynczej i podwójnej stymulacji magnetycznej oraz jeden symulator elektryczny DS7 Digitimer (Digitimer, UK) do stymulacji PAS; jeden wzmacniacz Digitimer D 360 (Digitimer, Wielka Brytania) i jeden przetwornik analogowo-cyfrowy AD 1401 plus (Cambridge Electronic Design, Wielka Brytania) do rejestracji sygnału elektromiograficznego; jedno dedykowane oprogramowanie (Signal® wersja 4.00, Cambridge Electronic Design, Wielka Brytania) do analizy off-line sygnału elektromiograficznego.

Znaczenie badania dla translacji Wyniki badania mogą być przydatne do lepszego zrozumienia mechanizmów patofizjologicznych, aw szczególności udziału M1, u podstaw zmian w ruchach dobrowolnych w MP. Wyniki badań mogą być również przydatne w opracowaniu możliwych terapii, opartych na zastosowaniu selektywnych podtypów agonistów i dodatnich allosterycznych modulatorów metabotropowych receptorów glutaminianu typu 3 (mGlu3).