Metabotropa receptorer för glutamat typ 3 vid Parkinsons

Under de senaste åren har många neurofysiologiska studier karakteriserat förändringarna av frivillig rörelse och MP:s patofysiologiska mekanismer. Kinematiska studier har visat att förutom bradykinesi, som bokstavligen betyder långsammare rörelser, kännetecknas frivilliga rörelser vid PD av minskad amplitud (hypokinesi), förändrad rytmicitet (dysrytmi) och progressiv minskning av amplitud och hastighet under utförandet av repetitiva rörelser (sekvens). effekt). Nya bevis tyder också på att egenskaperna hos frivillig rörelse kan variera i de olika stadierna av PD, det har till exempel observerats att i tidiga stadier av sjukdomen, det vill säga hos nydiagnostiserade patienter som inte tidigare behandlats med dopaminerga läkemedel, upprepade tryckrörelser kännetecknas av reducerad amplitud och hastighet och effektsekvensen, utan betydande förändringar i rörelserytmen. I de avancerade stadierna av PD kännetecknas rörelse av en markant minskning av amplitud och hastighet och av en förändrad rörelserytm men inte av sekvenseffekten.

TMS är en neurofysiologisk teknik som möjliggör icke-invasiv studie av olika fysiologiska mekanismer för M1 hos människor. Stimulering, levererad i enstaka stimuli, gör det till exempel möjligt att utvärdera neurofysiologiska parametrar som motoriska trösklar, amplituden av motoriska framkallade potentialer (MEP) och den så kallade input-output rekryteringskurvan för ledamöter, det vill säga parametrar som återspeglar den övergripande excitabiliteten hos ledamöterna. kortikospinalsystemet. TMS som levereras i par av magnetiska stimuli gör att ytterligare parametrar kan utvärderas, såsom intrakortikal hämning med korta intervall (SICI) och intrakortikal facilitering (ICF), dvs parametrar som återspeglar excitabiliteten hos inhiberande och underlättande kortikala interneuroner. Under de senaste åren har ytterligare protokoll utvecklats med användning av upprepad stimulering av M1 för att inducera bestående förändringar i amplituden hos ledamöter som tros återspegla mekanismerna för synaptisk plasticitet, liknande liknande fenomen som observerats i försöksdjuret. I synnerhet är tekniken för associativ stimulering (PAS) baserad på perkutan elektrisk stimulering av den perifera nerven och samtidig stimulering av M1 med TMS vid vissa interstimuleringsintervall (25ms eller 10ms) för att inducera bestående förändringar, i en underlättande eller hämmande mening, i parlamentsledamöternas amplitud. Ett flertal TMS-studier har utförts på PD-patienter de senaste åren. Bland de huvudsakliga resultaten som observerats är förändrad excitabilitet av M1, särskilt en reducerad SICI och minskad synaptisk plasticitet, testad med PAS-tekniken eller andra metoder. Nyligen har vi också observerat att vissa förändringar av excitabilitet och plasticitet av M1 korrelerar med specifika kinematiska förändringar av rörelse hos PD-patienter, vilket därför tyder på att neurofysiologiska förändringar av M1 bidrar till patofysiologin för bradykinesi. Utöver den centrala roll som ett dopaminergt underskott spelar i MP, tyder nya bevis på en möjlig inblandning av det glutamaterga signalsubstansen.

HUVUDANTAGANDEN OCH MÅL

Hypotes:

Tidigare studier har observerat samband mellan den minskade kortikala hämningen och minskade synaptiska plasticiteten av M1 och den övergripande svårighetsgraden av PD utvärderad med standardiserade kliniska skalor och kinematiska rörelseanalystekniker. I denna studie kommer vi att relatera metabotropa typ 3 glutamatreceptorpolymorfismer (mGlu3) till svårighetsgraden av motoriska och icke-motoriska symtom, kortikal plasticitet och andra neurofysiologiska parametrar hos patienter med PD.

Preliminär information:

Tidigare observationer erhållna i vårt laboratorium har visat att den kinematiska studien i PD är en giltig teknik för att objektivt dokumentera olika förändringar av frivillig rörelse, inklusive bradykinesi, hypokinesi, förändrad rytmicitet och sekvenseffekt. Dessa egenskaper kan förändras i olika stadier av PD. Till exempel har det observerats att i de tidiga stadierna av sjukdom kännetecknas repetitiva fingerrörelser av minskad amplitud och hastighet och av sekvenseffekten, utan signifikanta förändringar i rörelsens rytm. I de avancerade stadierna av PD kännetecknas rörelse av en markant minskning av amplitud och hastighet och en förändrad rörelserytm men inte av sekvenseffekten. Kinematiska studier på patienter med PD har också gjort det möjligt att objektivt kvantifiera effekterna av dopaminerg substitutionsterapi på de olika förändringar som kännetecknar PD. De objektiva effekterna av dopaminerg terapi på de olika förändringarna av frivillig rörelse, kvantifierade genom kinematiska studier, är varierande. I synnerhet har det upprepade gånger observerats att sekvenseringseffekten hos patienter med PD inte förbättras signifikant efter administrering av dopaminerga läkemedel. Tidigare observationer erhållna i TMS-studier har också visat förändrad M1-excitabilitet hos patienter med PD, inklusive till exempel reducerad SICI och minskad synaptisk plasticitet, testad med PAS-tekniken eller andra metoder. I vissa fall har det observerats att administrering av dopaminerga läkemedel kan normalisera förändringarna av neurofysiologiska parametrar för M1 i PD, resultaten är dock varierande. Nyligen har vi observerat att vissa förändringar av excitabilitet och plasticitet av M1 korrelerar med specifika kinematiska förändringar av rörelse hos PD-patienter, vilket därför tyder på att neurofysiologiska förändringar av M1 bidrar till patofysiologin för bradykinesi.

Mål:

I den nuvarande monocentriska observationsstudien föreslår utredarna att:

A) Att utföra en noggrann karakterisering av förändringarna av den frivilliga rörelsen hos patienter med PD genom användning av standardiserade kliniska skalor och ett datoriserat system för objektiv analys av den frivilliga rörelsen och en detaljerad studie av möjliga neurofysiologiska förändringar av M1 hos patienter med PD, genom användning av TMS-tekniker.

B) Utvärdera metabotropa typ 3 glutamatreceptorpolymorfismer (mGlu3) hos PD-patienter.

C) Undersök möjliga samband mellan typ 3 metabotropa glutamatreceptorpolymorfismer (mGlu3), kliniska utvärderingsskalor, förändringar av kinematiska rörelseparametrar och neurofysiologiska parametrar för M1.

METODOLOGI OCH EXPERIMENTELL DESIGN Studien omfattar rekrytering av 20 PD-patienter, diagnostiserade enligt gällande kliniska kriterier och 20 friska kontrollpersoner. Patienter med motoriska fluktuationer och dyskinesi kommer att exkluderas. Rekrytering av patienter och kontrollpersoner kommer att utföras vid IRCCS NEUROMED Institute, Pozzilli (IS). Alla PD-patienter kommer att genomgå blodprover för att bedöma metabotropa glutamat typ 3 (mGlu3) receptorpolymorfismer. Alla studiedeltagare kommer att ge informerat samtycke till de experimentella procedurerna, som kommer att godkännas av den lokala etiska kommittén och genomföras i enlighet med Helsingforsdeklarationen.

Standardiserade kliniska skalor och ett datoriserat system för objektiv analys av frivillig rörelse kommer att användas för att karakterisera förändringar av frivillig rörelse hos PD-patienter. Med detta system kommer rörelserna i den övre extremiteten att undersökas, enligt instruktionerna som dikteras av den skala som används mest idag i den kliniska miljön, nämligen den nya versionen av UPDRS, som främjas av Movement Disorder Society. De upprepade rörelserna av fingrarna kommer att undersökas genom att patienten uppmanas att knacka med pekfingret på tummen. För varje provning ska rörelserna göras i 15 sekunder i följd. Tre inspelningar kommer att göras för varje rörelse. Deltagarna kommer att uppmuntras att göra rörelserna så snabba och så breda som möjligt. Rörelserna kommer att analyseras på den mest drabbade sidan. Det datoriserade analyssystemet gör det möjligt att objektivt extrapolera parametrarna relaterade till hastighet, amplitud, rörelsens rytm och effektsekvens.

Studiet av neurofysiologiska förändringar av M1 kommer att utföras med hjälp av TMS-tekniken. Genom att mata ut enstaka magnetiska stimuli kommer en mätning av parametrar som reflekterar excitabiliteten för den kortikospinalvägen att utföras, dvs. mätningen av motoriska trösklar och av ingångs-utgångsrekryteringskurvan. Genom att leverera magnetiska stimuli i par, enligt ett tillståndstestparadigm, vid interstimulusintervall fastställda till 2-4-10 och 15ms parametrar som återspeglar excitabiliteten hos intrakortikala kretsar av hämmande (SICI) och facilitatorisk (ICF) typ kommer att mätas . Slutligen kommer PAS-tekniken att användas för att studera mekanismerna för synaptisk plasticitet hos M1. PAS använder perifer nervstimulering (perkutan elektrisk stimulering) och M1 (TMS) med ett interstimuleringsintervall fastställt till 25ms. Under PAS-tekniken levereras 225 stimuli globalt, med en frekvens på 0,4 Hz och under en total varaktighet av 15 minuters stimulering.

Patienter med PD kommer att studeras i en enda experimentsession, minst tolv timmar efter upphävandet av dopaminerga läkemedel (OFF-session). Friska kontrollpersoner kommer att utvärderas i en enda experimentsession.

MENING OCH INNOVATION Den huvudsakliga innovativa aspekten av studien är det integrerade tillvägagångssättet som involverar användningen av både tekniker för kinematisk analys av rörelser och tekniker för icke-invasiv hjärnstimulering. Det aktuella arbetet skulle därför kunna göra det möjligt att fördjupa den nuvarande kunskapen och få framsteg när det gäller att förstå de patofysiologiska mekanismerna bakom den förändrade motoriska kontrollen hos patienter med PD.

UTRUSTNING OCH RESURSER Studien kommer att genomföras vid IRCCS NEUROMED Institute, Pozzilli (IS). Institutet har materialet för att genomföra studien och i synnerhet: det optoelektroniska systemet för infraröda kameror (samplingsfrekvens, 120Hz), (SMART motion system, BTS Engineering, Milano, Italien) för kinematisk utvärdering; den dedikerade programvaran för kinematisk dataanalys (SMART Analyzer, BTS Engineering, Milano, Italien); två Magstim magnetiska stimulatorer (Magstim Company, Withland, Storbritannien) för enkel- och dubbelstimulering magnetisk stimulering och en DS7 Digitimer elektrisk simulator (Digitimer, Storbritannien) för PAS-stimulering; en D 360 Digitimer-förstärkare (Digitimer, UK) och en AD 1401 plus analog-till-digital-omvandlare (Cambridge Electronic Design, UK) för inspelning av den elektromyografiska signalen; en dedikerad programvara (Signal® version 4.00, Cambridge Electronic Design, Storbritannien) för offlineanalys av den elektromyografiska signalen.

STUDIENS ÖVERSÄTTNINGSRELEVANS Resultaten av studien kan vara användbara för en bättre förståelse av de patofysiologiska mekanismerna, och i synnerhet av inblandningen av M1, på grundval av förändringarna av frivillig rörelse hos MP. Resultaten av studien kan också vara användbara för att utveckla möjliga behandlingar, baserade på användningen av subtypselektiva agonister och positiva allosteriska modulatorer av metabotropa glutamat typ 3-receptorer (mGlu3).