PRIN 2008. ente finanziatore MIUR. titolo"Nuovi approcci terapeutici per le discinesie indotte dal trattamento con L-DOPA in un modello sperimentale di Parkinson: ruolo delle subunità del recettore NMDA e della via molecolare Ras-ERK"

La Malattia di Parkinson (MP) è la seconda più frequente malattia neurodegenerative dell'uomo, ed è è causata dalla degenerazione dei neuroni che rilasciano dopamina (DA) nella Sostanza Nera (SN) pars reticolata, e che sfociano nell'alterazione dell'attività neuronale nello striato e di tutto il sistema dei gangli della base. Il punto fermo della terapia della MP è ancora rappresentato dal precursore della DA, L-DOPA, anche se la terapia cronica con L-DOPA è responsabile di seri effetti collaterali che possono sfociare una reale malattia secondaria chiamata sindrome discinetica indotta dalla L-DOPA. Inoltre, la L-DOPA applicata in maniera pulsatile può causare l'alterazione delle sinapsi neuronali, dei sistemi di traduzione del segnale e dell'espressione genica, producendo cambiamenti a lungo termine nell'attività neuronale. Le Unità di Ricerca partecipanti al progetto hanno contribuito a dimostrare che le discinesie sono l'espressione comportamentale di disordini strutturali e di plasticità sinaptica che colpiscono la plasticità corticostriatale glutammatergica e che sfociano nel cambiamento dei circuiti dei gangli della base. Studi preclinici hanno mostrato che gli antagonisti del recettore NMDA possono ridurre i sintomi dalla MP e le discinesie anche se con poca efficacia. E' oggi noto che i recettori NMDA sono formati da subunità NR1 e NR2, che generano sottotipi recettoriali con differenti proprietà farmacologiche. Le Unità partecipanti a questo progetto hanno contribuito a dimostrare che le subunità NR2 giocano un ruolo nella plasticità corticostriatale e nella regolazione delle vie output dello striato. Quindi, l'idea portante del progetto è che le subunità NR2 possono giocare uno specifico ruolo nel controllo motorio e che gli antagonisti selettivi delle subunità NR2 possano agire sulle discinesie e sui loro correlati biochimici, neurochimici e morfofunzionali. Il blocco del complesso recettoriale NMDA, può però non essere sufficiente per ottenere una completa risposta terapeutica. Infatti, la regolazione dell'espressione genica è in grado di innescare i cambiamenti a lungo termine delle attività neuronale associata con il processo di sensibilizzazione alla L-DOPA. Pertanto, dovranno essere studiate anche le alterazioni della via intracellulare dowstream i recettori DA/NMDA. Tra i meccanismi cellulari alla base dello sviluppo delle discinesie, la cascata del segnale extracellulare regolato da kinasi (ERK) riveste un ruolo primario ed è quindi un candidato interessante per terapie alternative alla L-DOPA. I gruppi coinvolti nel progetto hanno dimostrato the questa via è importante nelle forme fisio-patologiche di plasticità sinaptica. Sono state, inoltre, presentate evidenze della relazione tra l'upregolazione di ERK1/2 e le discinesie. Nello specifico, il Progetto verrà diviso in tre fasi principali. La prima fase sarà focalizzata al ruolo delle proteine MAGUK/recettore NMDA nella trasmissione sinaptica corticostriatale e alla regolazione delle strutture output dello striato. Approcci convenzionali (antagonisti selettivi delle subunità NR2) e innovativi (peptidi sintetici in grado di interferire con il legame delle proteine MAGUK a specifiche subunità NR2) avranno come target il recettore NMDA. La seconda fase sarà rivolta al ruolo di due componenti delle via Ras-ERK (ERK2 e MEK1) nelle discinesie. Un mutante dominante negativo di ERK2 verrà utilizzato in combinazione con il giàvalidato costrutto MEK1 per inibire in vivo la via di ERK. Studi su topi mutanti per la via Ras-ERK (Ras-GRF1 KO) verranno combinati con l'analisi del trattamento farmacologico dei topi WT con specifici inibitori della cascata molecolare ERK. La terza fase dello studio analizzerà gli effetti antidiscinetici prodotti da iniezioni in vivo di peptidi sintetici che avranno come target le subunità del recettore NMDA o vettori lentivirali (LVs) che avranno come target il sistema Ras-ERK. La disponibilità di LVs per i construtti dominanti negativi ERK2 e MEK1 ci permetterà di interferire con la via Ras-ERK durante l'espressione e il mantenimento delle discinesie. Le Unità partecipanti al progetto utilizzeranno esperienze sperimentali complementari lavorando su modelli di MP e di discinesie nel topo e nel ratto. L'Unità 1 eseguirà la caratterizzazione molecolare ed elettrofisiologia da fettine cerebrali corticostriatali per monitorare la plasticità sinaptica striatale in condizioni fisiologiche e patologiche. L'Unità 2 eseguirà microdialisi a due e tre probe accoppiata a test comportamentali per analizzare i cambiamenti di DA, GABA e GLU in striato, SNr e GP. L'Unità 3 eseguirà imaging in vivo mediante microscopia a due fotoni per misurare la motilità delle spine a la morfologia dei neuroni. L'Unità 4userà tecniche biochimiche e di biologia molecolare ed eseguirà un analisi proteomica, fornirà inoltre i topi Ras-GRF1 KO e i LVs agli altri gruppi