RICERCA ITALIANA     

Transitoria "down-regulation" di cAMP and cGMP nei gangli basali dei roditori durante le discinesie da levodopa in un modello di parkinsonismo sperimentale: ruolo delle fosfodiesterasi caratteristiche dello striato e un nuovo approccio alla prevenzione delle discinesie.

Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Abstract

Le discinesie indotte da levo-dopa rappresentano ancora il principale problema nella terapia della malattia di Parkinson, rendendo pertanto necessari nuovi metodi per studiare la loro fisiopatologia e per ottimizzare il trattamento di questi pazienti.
Lo scopo del nostro progetto è di valutare se il catabolismo del cAMP e cGMP da parte delle fosfodiesterasi (PDE), durante il picco delle discinesie indotte da levo-dopa, possa rappresentarne un nuovo target terapeutico. Questa nuova ipotesi è sostenuta da una serie di osservazioni vecchie e nuove dopo lesione della sostanza nera nel ratto: a) l’aumento di espressione e di attività della fosfodiesterasi calcio/calmodulina dipendente (PDE1B), che idrolizza il cAMP e il cGMP (Sancesario et al., Eur. J. Neurosci. 20,989-1000, 2004); b) la drammatica riduzione dei livelli di entrambi i nucleotidi ciclici al picco delle discinesie indotte da levo-dopa rispetto ad animali senza discinesie (Giorgi, D’Angelo et al., dati non pubblicati); c) il pretrattamento degli animali con un inibitore delle PDE prima della levo-dopa riduce l’intensità delle discinesie e aumenta i livelli di cAMP e cGMP nello striato (Giorgi, D’Angelo et al., dati non pubblicati).
Cinque Unità di Ricerca coopereranno in questo progetto utilizzando diverse tecniche, dalla biochimica, alla biologia molecolare, l’immunocitochimica, l’elettrofisiologia in vivo, la farmacologia pre-clinica. Saranno utilizzati due modelli sperimentali di parkinsonismo, topo >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Giuseppe Sancesario Università degli Studi di ROMA "Tor Vergata"

Obiettivo del Programma di Ricerca

Dopo la deafferentazione dopaminergica nello striato avvengono non solo cambiamenti nella via dopamina-cAMP, paradossalmente in eccesso, ma è stata osservata anche una “down regulation” della via NO-cGMP (Sancesario et al., 2004, Eur J Neurosi. 20, 989-1000). L’obiettivo principale del nostro progetto è di verificare se uno squilibrio acuto del sistema dei secondi messaggeri cAMP e cGMP rappresenti un punto chiave nella patogenesi delle discinesie indotte da levo-dopa, aprendo la possibilità di nuove prospettive terapeutiche. Mentre la degenerazione del sistema dopaminergico nigro-striatale e la stimolazione dopaminergica pulsatile causata dal trattamento cronico con levo-dopa devono essere considerati il primo fattore determinante questi cambiamenti nel cAMP e cGMP, l’azione di altri sistemi neurotrasmettitoriali nei gangli della base può essere rilevante nel determinare i livelli attuali di attività del sistema dei secondi messaggeri.
Sebbene sintesi e catabolismo siano ugualmente rilevanti nel determinare i livelli attuali di nucleotidi ciclici nelle cellule, per ragioni pratiche focalizzeremo la nostra attenzione sui pocessi catabolici del cAMP e cGMP e sui possibili cambiamenti delle attività di specifiche fosfodiesterasi (PDE) in un modello sperimentale di parkinsonismo nel ratto, correlando questi markers all’elettrofisiologia dei neuroni nei gangli della base e alla severità delle discinesie. Inoltre, i cambiamenti della via di signalling striatale >>>

Risultati parziali attesi

Le ipotesi correnti sulla fisiopatologia delle discinesie indotte da levo-dopo nelle sindromi parkinsoniane sono riconducibili tutte ad un comune processo lineare, che inizia con una eccessiva ed intermittente stimolazione dei recettori dopaminergici nello striato denervato, la quale induce cambiamenti consequenziali nell’espressione di geni e proteine (vedi Hagell and Cenci, Brain Res.Bull. 68, 4-15,2005).
In numerosi studi, infatti, una supersensitività funzionale dei recettori D1, un’anomala modulazione della cascata del cAMP ed un aumento della fosforilazione della DARP-32 sono stati suggeriti come il più plausibile meccanismo di induzione di una plasticità neuronale a lungo termine nello striato, predisponente allo sviluppo delle discinesie indotte da levo-dopa.(Aubert et al., Ann Neurol. 57: 17-26, 2005; Bezard et al., Nature Rev Neurosi., 2, 577-588; Picconi B., J Neurosi., 24, 5283-5291).
Noi ipotizziamo che la fisiopatologia delle discinesie da levodopa e l’anomala modulazione della cascata di cAMP e cGMP potrebbero dipendere dall’interferenza di due processi correlati, coinvolgenti sia i processi di sintesi dei secondi messaggeri sia del loro catabolismo.
Non esiste alcuna documentazione circa i cambiamenti nei livelli di PDE nella malattia di Parkinson (Kakkar et al., 1999, Cell. Mol, Life Sci., 55,1164-1186); tuttavia, alcuni dati mostrano alterazioni dei livelli di nucleotidi ciclici cAMP e cGMP nella malattia di Parkinson e nei modelli >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La perdita dei neuroni delle sostanza nera determina una caratteristica sindrome parkinsoniana nei roditori e nei primati, compromettendo la trasmissione dopaminergica all’interno dello striato. La somministrazione di levo-dopa migliora la sintesi ed il release di dopamina nello striato deafferentato, riducendo i sintomi parkinsoniani; tuttavia, dopo un trattamento a lungo termine con levo-dopa insorgono rilevanti effetti collaterali come movimenti involontari o discinesie (Marsden e Parkes, Lancet 1(7954):292-6, 1976). Un progresso nella comprensione della patogenesi delle discinesie può contribuire ad ottimizzare i benefici della terapia con levo-dopa.
La dopamina può normalmente attivare due tipi principali di recettori, D1 e D2, i quali sono associati con meccanismi opposti di trasduzione post-sinaptica, legati rispettivamente all’attivazione o all’inibizione dell’enzima adenilato ciclasi ed alla sintesi di cAMP (Garau et al., Life Sci. 1978;23(17-18):1745-50). Il cAMP insieme con il cGMP svolgono il ruolo di fondamentali secondi messaggeri che agiscono su multipli segnali intracellulari, come la fosforilazione della protein kinasi (PKA) e della DARP-32 (Cooper, Biochemical society Transactions, 31, 912-915, 2003), coinvolti nei processi di traduzione dei segnali intracellulari (Scott et al., . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 9827-9831, 1986). I livelli intracellulari di cAMP e cGMP sono controllati dalla velocità di sintesi attraverso l’azione delle adenilato e >>>