Modelli di Patologie Neurodegenerative
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MODELLI SPERIMENTALI DI PATOLOGIE NEURODEGENERATIVE PATOLOGIE NEURODEGENERATIVE sono tutte quelle patologie causate dalla degenerazione di specifici neuroni e che in genere interessano gli anziani i sintomi dipendono dal tipo di neuroni soggetti a degenerazione si tratta in genere di patologie non curabili, per le quali esistono solamente terapie palliative esempi classici: malattia di Alzheimer, malattia (o corea) di Huntington, sclerosi laterale amiotrofica (SLA), malattia di Parkinson MALATTIA DI ALZHEIMER è la principale causa di disabilità cognitiva è caratterizzata da una severa atrofia della corteccia e dalla perdita di neuroni subcorticali e ippocampali cause ipotesi colinergica ipotesi della b-amiloide ipotesi della proteina tau sebbene queste ipotesi abbiano contribuito notevolmente alla comprensione delle basi patologiche della malattia, non sono tuttavia esaustive MALATTIA DI ALZHEIMER il deposito di placche di b-amiloide innesca una serie di meccanismi neurotossici che portano alla degenerazione dei neuroni mutazioni della proteina tau possono portare alla formazione di placche all’interno dei neuroni MALATTIA DI ALZHEIMER i modelli di malattia di Alzheimer si basano sulla riproduzione delle alterazioni anatomopatologiche proprie della patologia nell’animale da esperimento MODELLI SPERIMENTALI DI MALATTIA DI ALZHEIMER modelli cellulari valutazione della tossicità della b-amiloide in vitro modelli transgenici in vivo sono quelli più comuni e prevedono l’impiego di topi geneticamente modificati che sviluppano uno o più aspetti riconducibili alla patologia modelli di infusione di b-amiloide in vivo sono basati sull’ipotesi della b-amiloide e possono impiegare topi e ratti altri modelli utilizzano animali diversi dai roditori MODELLI SPERIMENTALI DI MALATTIA DI ALZHEIMER i vari modelli sperimentali possono avere implicazioni per lo studio dell’eziologia e dei sintomi della patologia MODELLI SPERIMENTALI DI MALATTIA DI ALZHEIMER modelli transgenici nel topo i vari modelli sperimentali possono avere implicazioni per lo studio dell’eziologia e dei sintomi della patologia MODELLI PER LA VALUTAZIONE DI FARMACI ATTIVI SULLA MALATTIA DI ALZHEIMER dal momento che si tratta di una patologia che affligge la memoria, si possono utilizzare i modelli sperimentali che valutano questa funzione Y maze Morris maze ad oggi non esistono farmaci in grado di curare la malattia di Alzheimer, ma solo trattamenti palliativi Object Recognition MALATTIA DI HUNTINGTON è una patologia ereditaria autosomica dominante caratterizzata dalla mutazione della proteina “huntingtina” sebbene questa proteina sia praticamente ubiquitaria, la corea di Huntington è caratterizzata dalla degenerazione selettiva dei neuroni dei nuclei caudato e putamen vulnerabilità selettiva è caratterizzata da disturbi del movimento gravi e da sintomi psichiatrici non esiste un trattamento curativo, il trattamento palliativo è insoddisfacente, quando non aggravi esso stesso i sintomi è necessario trovare farmaci neuroprotettivi MALATTIA DI HUNTINGTON MALATTIA DI HUNTINGTON nella malattia di Huntington la proteolisi della huntingtina mutata eccede le capacità metaboliche della cellula. si ha quindi la formazione di aggregati intracellulari che conduce alla morte del neurone MALATTIA DI HUNTINGTON il cervello di un individuo colpito da corea di Huntington presenta una distruzione caratteristica dei neuroni dei nuclei caudato e putamen MODELLI SPERIMENTALI DI MALATTIA DI HUNTINGTON modelli in vitro modelli genetici nel topo e nel ratto modelli genetici nella drosofila modello dell’infusione intracerebrale di acido chinolinico nel ratto la sperimentazione sulla corea di Huntington è rivolta soprattutto ai farmaci neuroprotettivi MODELLI SPERIMENTALI DI MALATTIA DI HUNTINGTON andamento temporale delle modificazioni anatomiche e funzionali in modelli di corea di Huntington nel topo Htt = huntingtina NIIs = inclusioni intranucleari GAA = Gene Array Analysis MODELLI SPERIMENTALI DI MALATTIA DI HUNTINGTON WT il topo WT si dimena quando viene tenuto per la coda transgenico il topo transgenico diventa distonico quando viene tenuto per la coda MODELLI PER LA VALUTAZIONE DI FARMACI ATTIVI SULLA MALATTIA DI HUNTINGTON la maggior parte degli studi impiega metodiche immunoistochimiche e/o di microdialisi per valutare la funzionalità dei neuroni e la neuroprotezione si possono utilizzare anche modelli per valutazioni funzionali come rotarod, footfault test, e test per la funzione cogntiva object recognition MODELLI PER LA VALUTAZIONE DI FARMACI ATTIVI SULLA MALATTIA DI HUNTINGTON il modello dell’acido chinolinico è molto utilizzato e permette di combinare misurazioni comportamentali e neurochimiche SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA patologia che interessa i motoneuroni del corno ventrale del midollo spinale e i neuroni corticali afferenti porta ad atrofia di tutti i muscoli striati, ad eccezione di quelli oculari, ma non intacca le funzioni cognitive e vegetative cause sconosciute è stato ipotizzato un ruolo per fenomeni di eccitotossicità, tossicità da radicali e di autoimmunità l’unico farmaco approvato per il trattamento della SLA è il riluzolo, la cui efficacia è molto modesta è necessario trovare farmaci neuroprotettivi SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA sommatio dei possibili meccanismi patogenetici della sclerosi laterale amiotrofica SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA la neurodegenerazione propria della SLA porta a una perdita delle funzioni motorie e bulbari sano atrofia SLA MODELLI SPERIMENTALI DI SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA modelli genetici nel topo e nel ratto esistono anche modelli nella drosophila MODELLI SPERIMENTALI DI SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA i topi transgenici sviluppano una progressiva atrofia della muscolatura MODELLI PER LA VALUTAZIONE DI FARMACI ATTIVI SULLA SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA midollo spinale in topo normale e transgenico (modello di SLA) si eseguono soprattutto valutazioni biochimiche per la ricerca di farmaci neuroprotettivi. è possibile anche accoppiare valutazioni funzionali e valutazioni sulla sopravvivenza degli animali MODELLI PER LA VALUTAZIONE DI FARMACI ATTIVI SULLA SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA MALATTIA DI PARKINSON è considerata il prototipo dei disturbi del movimento deriva dalla degenerazione dei neuroni dopaminergici della substantia nigra pars compacta sintomi motori esistono numerosi farmaci efficaci per il trattamento sintomatico della malattia, ma non esistono farmaci che ne rallentano la progressione necessità di farmaci neuroprotettivi MALATTIA DI PARKINSON motori dopaminergici sensibili alla terapia SINTOMI non motori non dopaminergici poco sensibili alla terapia MALATTIA DI PARKINSON sintomi motori rigidità muscolare ruota dentata bradicinesia difficoltà a iniziare ed eseguire il movimento tremore delle estremità a riposo esordio asimmetrico MALATTIA DI PARKINSON sintomi non motori sintomi cognitivi rallentamento ideo-motorio deficit dell’esplorazione visuo-spaziale, declino cognitivo di grado variabile sintomi vegetativi ipotensione ortostatica seborrea stipsi anomalie di sudorazione e salivazione ipoosmia/anosmia sintomi psichiatrici depressione, apatia disturbi del sonno alterazioni del sonno REM DEGENERAZIONE DOPAMINERGICA NELLA MALATTIA DI PARKINSON • Sistema Nigro-striatale: striato • Sistema Mesolimbico: Setto, Tubercolo olfattorio, Amigdala centrale • Sistema Mesocorticale: Corteccia Prefrontale, Cingolata ed Entorinale DEGENERAZIONE DOPAMINERGICA NELLA MALATTIA DI PARKINSON FARMACI PER IL TRATTAMENTO SINTOMATICO DELLA MALATTIA DI PARKINSON utilizzati precursori della dopamina agonisti dei recettori della dopamina inibitori delle COMT o delle MAO-B anticolinergici antagonisti del glutammato in sperimentazione precursori della dopamina modificati agonisti dei recettori della dopamina ad azione duplice agonisti/antagonisti non dopaminergici farmaci ad azione neuroprotettiva FARMACI PER IL TRATTAMENTO SINTOMATICO DELLA MALATTIA DI PARKINSON COOH L-DOPA H3C H2C CH2 S CH2 N CH CH3 CH2 pergolide pramipexolo H H2C H3C NH2 HN H2C S NH2 H N HO NH OH entacapone selegilina amantadina triesifenidile numerosissime molecole sono in sperimentazione per i loro effetti neuroprotettivi e sintomatici FARMACI PER IL TRATTAMENTO SINTOMATICO DELLA MALATTIA DI PARKINSON METABOLISMO DELLA DOPAMINA COOH CH2 CH NH2 COOH BEE 3-O-METIL-DOPA HO OCH3 CH2 CH NH2 HO TIROSINA COMT COOH TH CH2 CH NH2 L-DOPA L-DOPA HO OH DDC DDC selegilina rasagilina MAO-B DOPAMINA CH2 NH2 CH2 DOPAMINA CH2 DAT DOPAC HO DA OH NH2 CH2 CH2 HO OH agonisti DA DA COMT 3 METOSSI TIRAMINA HO OCH3 DAR NH2 CH2 COMPLICANZE DELLA TERAPIA CON L-DOPA Fluttuazioni motorie ‘wearing-off’ o deterioramento risposta di fine dose fenomeno ‘on-off’, deterioramento risposta ‘on’, no risposta ‘on’ Movimenti involontari discinesia da picco dose o bifasica distonia da picco dose Complicanze neuropsichiatriche psicosi, allucinazioni, stato confusionale, depressione Complicanze non motorie funzioni autonomiche COMPLICANZE DELLA TERAPIA CON L-DOPA progressione degenerazione neuroni dopaminergici DISCINESIA limita fortemente il potenziale terapeutico intervento terapeutico stimolazione pulsatile dei recettori dopaminergici intenso studio sperimentale aggiustamento dose L-DOPA introduzione agonisti DA amantadina Deep Brain Stimulation PRINCIPALI EFFETTI COLLATERALI DEI FARMACI ANTIPARKINSONIANI FARMACO L-DOPA EFFETTI COLLATERALI Intolleranza gastrica Ipotensione ortostatica Discinesie Sintomi psicotici Edemi declivi Sintomi cardiologici DOPAMINO-AGONISTI Nausea e vomito Ipotensione ortostatica Sintomi psicotici FARMACO ANTICOLINERGICI EFFETTI COLLATERALI Secchezza delle fauci Ritenzione urinaria Sintomi visivi Stipsi Tachicardia Sintomi psicotici Confusione mentale ed amnesia DEPRENIL (selegilina) Irrequietezza Ipotensione e astenia Intolleranza gastrica AMANTADINA Intolleranza gastrica Livedo reticularis MODELLI SPERIMENTALI DI MALATTIA DI PARKINSON MODELLI UTILIZZATI PER RIPRODURRE LA MALATTIA DI PARKINSON A LIVELLO SPERIMENTALE modelli cellulari modelli farmacologici modelli con neurotossine modelli genetici MODELLI CELLULARI DI MALATTIA DI PARKINSON i modelli cellulari sono molto utilizzati per lo studio di agenti neuroprotettivi MODELLI FARMACOLOGICI DI MALATTIA DI PARKINSON questi modelli si basano su un’ipofunzionalità della trasmissione dopaminergica indotta da un trattamento farmacologico il parkinsonismo indotto cessa con l’attenuazione dell’effetto del farmaco modello dell’ipomotilità indotta dalla reserpina modello della catalessia e della rigidità muscolare indotta da aloperidolo modello del tremore periorale indotto da colinomimetici MODELLO DELLA RESERPINA reserpina blocca il trasportatore vescicolare delle monoammine (VMAT) e causa il loro rilascio con conseguente ridotto tono monoamminergico i farmaci antiparkinson contrastano i deficit motori indotti dalla reserpina MODELLO DELLA RESERPINA la misurazione dei deficit può essere fatta utilizzando arene con il pavimento suddiviso in quadranti, oppure contatori della motilità MODELLO DEL PARKINSONISMO INDOTTO DA ALOPERIDOLO quando questo modello viene applicato allo studio della malattia di Parkinson si possono valutare due parametri: -riduzione dell’intensità durata della catalessia e della -rigidità muscolare catalessia e rigidità muscolare possono essere indotte anche da farmaci diversi dall’aloperidolo (es: morfina, reserpina) MODELLO DELLA CATALESSIA INDOTTA DA ALOPERIDOLO severità durata il trattamento con L-DOPA (o altri farmaci utilizzati nel trattamento della malattia di Parkinson) riduce severità e durata della catalessia MODELLO DELLA RIGIDITA’ MUSCOLARE INDOTTA DA ALOPERIDOLO questo sistema permette di misurare la resistenza che il muscolo di ratto oppone alla trazione, e quindi di valutare la rigidità muscolare MODELLO DELLA RIGIDITA’ MUSCOLARE INDOTTA DA ALOPERIDOLO questo valore indica il momento meccanico della forza che si oppone al movimento passivo della zampa attività meccanografica resistenza al movimento passivo MODELLO DELLA RIGIDITA’ MUSCOLARE INDOTTA DA ALOPERIDOLO attività elettromiografica attività del muscolo MODELLO DEL TREMORE PERIORALE INDOTTO DA COLINOMIMETICI induzione di deflessioni ritmiche della mandibola simili ad un movimento masticatorio, ma non dirette ad alcuno stimolo è un modello che riproduce il tremore parkinsoniano con il quale condivide caratteristiche elettromiografiche caratteristiche di frequenza caratteristica di 3-7 Hz è indotto da vari farmaci colinomimetici (tacrina, pilocarpina) ma anche da neurolettici proposto modello di discinesia tardiva MODELLO DEL TREMORE PERIORALE INDOTTO DA COLINOMIMETICI la maggior parte dei tremori è in un intervallo di frequenza di 3-7 Hz EMG compatibile con frequenza di 3-7 Hz muscoli coinvolti M = massetere D = digastrico T = temporale MODELLO DEL TREMORE PERIORALE INDOTTO DA COLINOMIMETICI i farmaci antiparkinson sono in grado di attenuare il tremore periorale indotto dai colinomimetici MODELLI DI MALATTIA DI PARKINSON CHE IMPIEGANO NEUROTOSSINE sono accomunati dal fatto di utilizzare sostanze tossiche verso i neuroni dopaminergici possono essere eseguiti in vivo o in vitro ciascuno di questi presente vantaggi e svantaggi e differente rilevanza clinica CARATTERISTICHE DI VARI MODELLI USATI PER RIPRODURRE LA MALATTIA DI PARKINSON DIFFERENZE FONDAMENTALI TRA MODELLI CHE USANO NEUROTOSSINE E LA MALATTIA DI PARKINSON la degenerazione avviene in tempi relativamente rapidi si ha una remissione parziale dei sintomi in genere si modellano i sintomi motori, ma non quelli della sfera non-motoria con opportuni accorgimenti sperimentali è comunque possibile intervenire su questi fattori per migliorare le caratteristiche dei modelli MODELLO DELLA 6-IDROSSIDOPAMINA (6-OHDA) la 6-idrossidopamina va in contro a una serie di reazioni di ossidazione che portano alla formazione del chinone e alla generazione di specie reattive dell’O2, aumento dei livelli di stress ossidativo e morte cellulare il processo avviene in tempi rapidi, in quanto richiede ore o al massimo alcuni giorni a seconda delle condizioni MODELLO DELLA 6-IDROSSIDOPAMINA (6-OHDA) diagramma esemplificativo dei meccanismi di neurotossicità indotti dalla 6-OHDA MODELLO DELLA (6-OHDA): EFFETTO DELLO STRESS OSSIDATIVO bersaglio effetti Lipidi Perossidazione di acidi grassi e colesterolo, alterazione della permeabilità e della fluidità delle membrane Proteine Ossidazione dei gruppi SH, stimolazione delle Fosfolipasi, inibizione dell’ ATPase Na/K, dell’adenilil ciclasi, e dell’ATPase al Ca DNA Rottura della catena, attivazione di poli (ADP-ribosio) polimerasi MODELLO DELLA (6-OHDA): APPLICABILITA’ MODELLO DELLA (6-OHDA): APPLICABILITA’ MODELLO DELLA (6-OHDA): APPLICABILITA’ il modello della 6-OHDA è applicabile a numerose specie animali e può essere utilizzato per riprodurre sintomi di tipo motorio e non motorio è uno dei modelli di malattia di Parkinson più utilizzati MODELLO DELLA (6-OHDA): VALUTAZIONE DEL DEFICIT E DEL SUO RECUPERO test del comportamento rotatorio (turning) modello degli AIMs (abnormal involuntary movements) test del cilindro test delle vibrisse (placing test) test del rotarod test dello stepping impiegati per eliminare i limiti del modello del turning test dell’adjusting steps test del footfault test cognitivi di vario tipo questi test possono essere utilizzati sia per una stima del deficit funzionale che per una valutazione degli effetti dei trattamenti farmacologici MODELLO DEL TURNING la denervazione dopaminergica provocata dalla 6-OHDA causa lo sviluppo di supersensibilità dei recettori dopaminergici nel corpo striato agonisti dopaminergici diretti inducono un comportamento rotatorio diretto verso il lato sano del cervello (turning controlaterale) agonisti dopaminergici indiretti inducono un comportamento rotatorio diretto verso il lato leso del cervello (turning omolaterale o ipsilaterale) MODELLO DEL TURNING il turning si misura con uno strumento computerizzato connesso ad un contatore rotametro MODELLO DEL TURNING farmaci dotati di attività antiparkinson stimolano il turning controlaterale e potenziano quello indotto da altri farmaci antiparkinson MODELLO DEL TURNING alto potenziale discinetico basso potenziale discinetico trattamento cronico con L-DOPA tuttavia: poiché il modello del turning utilizza una lesione terminale e misura un comportamento incoercibile, questo non indica solo il potenziale antiparkinson dei farmaci ma anche la loro propensità a indurre discinesie MODELLO DEGLI AIMs fornisce una misura per valutare l’insorgenza e la persistenza di movimenti abnormi che riproducono le discinesie umane in roditori trattati cronicamente con farmaci dopaminomimetici, in genere L-DOPA MODELLO DEGLI AIMs farmaci in grado di attenuare l’intensità degli AIMs e/o di ritardarne l’insorgenza potrebbero essere farmaci dotati di effetto antidiscinetico o di un ridotto potenziale discinetico rispetto alle terapie in uso naturalmente questo non dovrà essere associato a deterioramento motorio TEST DEL CILINDRO quando posto in un cilindro, un ratto lo esplora toccando le pareti con entrambe le zampe nel modello della 6-OHDA questo test viene usato in genere per lo screening del livello di lesione, ma si può usare anche per valutare farmaci e/o recupero funzionale TEST DELLE VIBRISSE (“PLACING TEST”) ratti lesi sul lato sinistro lo sfregamento delicato delle vibrisse contro una superficie rigida fa si che il ratto risponda appoggiando la zampa corrispondente sulla superficie stessa questa risposta è attenuata dalla lesione con 6-OHDA e ripristinata da farmaci dotati di attività antiparkinson TEST DEL ROTAROD lesione con 6-OHDA riduce la capacità di stare sul rullo farmaci antiparkinsonripristinano la capacità di stare sul rullo TEST DELLO STEPPING un ratto viene addestrato a percorrere una rampa che termina all’interno della sua gabbia di stabulazione TEST DELLO STEPPING parametri misurati tempo di inizio acinesia numero dei passi lunghezza media dei passi tempo di percorrenza della rampa farmaci antiparkinsonriducono il tempo di inizio ratti lesi sul lato sinistro TEST DELL’ADJUSTING STEPS un ratto viene trascinato delicatamente lungo una superficie piana e si misura la sua capacità di mantenere l’equilibrio aiutandosi con la zampa TEST DELL’ADJUSTING STEPS parametri misurati numero di passi avanti numero dei passi indietro numero dei passi zampa omo numero dei passi zampa contro potenziamento di una dose inefficace di LDOPA da parte del buspirone lesione con 6-OHDA riduce il numero di adjusting steps farmaci antiparkinsonripristinano l’adjusting steps TEST DELLA RAMPA (“FOOTFAULT TEST”) lesione con 6-OHDA aumenta il numero di errori compiuti con la zampa anteriore controlaterale farmaci antiparkinsonriducono il numero di errori compiuti con la zampa anteriore controlaterale il ratto viene fatto camminare su una griglia (le cui caratteristiche possono variare) e si valuta la capacità dell’animale di appoggiare la zampa sulla griglia senza inciampare TEST COGNITIVI si possono impiegare test cognitivi di vario tipo per valutare i deficit di memoria e apprendimento presenti nella malattia di parkinson in questo caso si usano in genere lesioni parziali dello striato effettuate bilateralmente, anziché lesioni unilaterali esempio degli effetti della lesione con 6-OHDA sul tempo necessario per localizzare la piattaforma nel labirinto di Morris MODELLO DELLA 1-METIL-4-FENIL-1,2,3,6TETRAIDROPIRIDINA (MPTP) MPTP è convertito nel suo metabolita tossico MPP+ che è il vero responsabile della degenerazione dei neuroni dopaminergici si tratta di un modello di estrema rilevanza per l’uomo, in quanto MPTP induce parkinsonismo negli uomini MODELLO DELLA 1-METIL-4-FENIL-1,2,3,6TETRAIDROPIRIDINA (MPTP) meperidina DESTINO DI MPTP ALL’INTERNO DEI NEURONI DOPAMINERGICI tossico protettivo DESTINO DI MPTP ALL’INTERNO DEI NEURONI DOPAMINERGICI MPP+ INIBIZIONE DELLA CATENA RESPIRATORIA MITOCONDRIALE, TRASPORTO e-, OSSIDAZIONE NADH DIMINUZIONE CONCENTRAZIONE DI ATP MORTE CELLULARE FATTORI CHE INFLUENZANO LA TOSSICITA’ DA MPTP •Metabolismo MPTP •Disponibilità MPP+ il ratto non è sensibile agli effetti tossici di MPTP •Accumulo di MPP+ •Concentrazione nei mitocondri EFFETTI DI MPTP NEGLI ANIMALI E NELL’UOMO animale uomo Contenuto neostriatale di dopamina Ridotto Ridotto Contenuto neostriatale omovanillico Ridotto Ridotto Uptake neostriatale della dopamina Ridotto Ridotto Binding dei ligandi per i trasportatori della dopamina nel neostriato Ridotto Ridotto Attività della neostriatale idrossilasi Ridotto Ridotto Numero di cellule nella pars compacta dellla substantia nigra Ridotto Ridotto Recettori dopaminergici neostriatali Invariato Invariato Deficit comportamentale Marcato Marcato tirosina Risposta alla L-DOPA di acido Movimento Movimento EFFETTI DI MPTP NEGLI ANIMALI effetto sui livelli di neuroni dopaminergici nella substantia nigra compacta e sulla TH nello striato effetto su dopamina e metaboliti MODELLO DEL MPTP: VALUTAZIONE DEL DEFICIT E DEL SUO RECUPERO test del comportamento motorio topo e primati test del rotarod test del footfault test del palo (pole test) topo test della grata capovolta (inverted grid) valutazione delle discinesie primati questi test possono essere utilizzati sia per una stima del deficit funzionale che per una valutazione degli effetti dei trattamenti farmacologici VALUTAZIONE DELL’ATTIVITA’ MOTORIA MPTP riduce numerosi aspetti della funzione motoria, tuttavia gli effetti della tossina sono soggetti ad un certo grado di recupero funzionale spontaneo VALUTAZIONE DELL’ATTIVITA’ MOTORIA topi scimmie il trattamento con L-DOPA ripristina i deficit motori indotti da MPTP in topi e scimmie TEST DEL ROTAROD il trattamento con L-DOPA ripristina i deficit nel test del rotarod indotti da MPTP TEST DEL PALO (POLE TEST) un topo viene posto alla sommità di un palo con il muso rivolto verso l’altro e si valutano: -il tempo che questi impiega a girarsi con il muso rivolto verso la base del palo -il tempo necessario a percorrere la lunghezza del palo il test valuta la bradicinesia e la coordinazione motoria TEST DEL PALO (POLE TEST) MPTP incrementa il tempo che l’animale impiega a girarsi e a scendere dal palo. farmaci antiparkinson ripristinano il comportamento dell’animale, riportandolo ad un livello simile a quello degli animali di controllo TEST DELLA RAMPA (“FOOTFAULT TEST”) le modalità di esecuzione e i parametri misurati sono identici alle altre applicazioni di questo test TEST DELLA RAMPA (“FOOTFAULT TEST”) MPTP incrementa il numero di errori commesso dall’animale. farmaci antiparkinson ripristinano la capacità di camminare correttamente e riducono il numero di errori, riportandolo ad un livello simile a quello degli animali di controllo TEST DELLA GRIGLIA CAPOVOLTA (“INVERTED GRID TEST”) valuta la forza muscolare e la performance motoria TEST DELLA GRIGLIA CAPOVOLTA (“INVERTED GRID TEST”) MPTP riduce l’ampiezza del passo ed aumenta il numero di errori durante la camminata. farmaci antiparkinson attenuano questi deficit TEST PER LA VALUTAZIONE DELLE DISCINESIE i primati resi parkinsoniani con MPTP e successivamente trattati cronicamente con farmaci dopaminomimetici (L-DOPA o agonisti) sono il miglior modello esistente per lo studio delle discinesie, in quanto riproducono una condizione molto simile a quella umana nelle scimmie si possono utilizzare scale di valutazione della discinesia equivalenti a quelle umane, e si possono effettuare studi molto complessi per valutare il potenziale discinetico dei farmaci e/o l’effetto di farmaci sullo sviluppo e severità delle discinesie ALTRI MODELLI DI NEUROTOSSICITA’ CHE RIPRODUCONO LA MALATTIA DI PARKINSON metamfetamina ferro rotenone pesticidi lipopolisaccaride MODELLO DELLA METAMFETAMINA CARATTERSITICHE tossicità neuroni dopaminergici (non superiore al 70%) ma assenza di alterazioni comportamentali MECCANISMO liberazione di dopamina trasformazione non enzimatica in 6-OHDA accumulo nei terminali dopaminergici PARAMETRI DI TOSSICITA’ Durata, dose, via di somministrazione ed età dei soggetti. I neuroni striatali sono i più sensibili. non interessa i neuroni non dopaminergici NEUROTOSSICITA’ INDOTTA DAL FERRO RCH2 – NH2 + O2 + H2O MAO-B reazione di Fenton H2O2 + Fe2+ reazione di Haber-Weiss H2O2 + O2 Fe3+ RCHO + NH3 + H2O2 . HO + OH - + Fe3+ . HO + OH- + O2 Reazione a cascata che parte dalle monoamino ossidasi (MAO)B portando alla formazione di radicali ossidrili dal perossido d’idrogeno. Queste specie reattive possono avere potenzialmente effetti dannosi nell’ SNC ed essere coinvolte nell’eziologia della malattia di Parkinson i neuroni della substantia nigra compacta contengono molto Fe. NEUROTOSSICITA’ INDOTTA DAL FERRO H2O Glutathione DA O2 ** MAO DOPAC SOD H O 2 2 O 2- peroxidase, GSH,Vit-E catalase Fe2+ DA Fe2+Fenton reaction Quinones Site-specific Oxidative stress Progressive nigral lesion Cysteine OH DA SO4 Fe2+ 5-S-Cys-DA ** Transition metal ions Fe2+, Cu++, Mn2+, Ti3+, Al3+ Neuromelanin polymerization Fe3+ MODELLO DEL ROTENONE impiega la somministrazione prolungata di rotenone, che agisce come inibitore del complesso I mitocondriale e provoca degenerazione dei neuroni dopaminergici danni non sempre selettivi, elevata mortalità è un modello che può avere rilevanza per l’uomo MODELLO DEI PESTICIDI impiega la somministrazione prolungata di pesticidi, in genere si usano il diserbante paraquat e il fungicida maneb in associazione danni non sempre selettivi, elevata mortalità è un modello che può avere rilevanza per l’uomo MODELLO DEL LIPOPOLISACCARIDE impiega la somministrazione sistemica o intracranica di lipopolisaccaride riproduce la componente neuroinfiammatoria della degenerazione neuronale è un modello che può avere rilevanza per l’uomo MODELLI GENETICI impiegano animali geneticamente modificati che presentano un’alterata espressione delle proteine presenti nei corpi di Lewy o presenti nel sistema ubiquitina-proteosoma: α-sinucleina, parkina o ubiquitina gli animali più utilizzati sono i topi e la drosofila MODELLI GENETICI NEL TOPO MODELLI GENETICI NELLA DROSOFILA CORPI DI LEWY Aggregati di: Alfa-sinucleina modificata (misfolded) mantenimento omeostasi sinaptica Ubiquitina (degradazione proteosomiale) sono un tratto anatomopatologico distintivo della malattia di Parkinson, ma non sono in genere riprodotti nei modelli sperimentali complessità dei meccanismi eziologici CARATTERISTICHE DEI MODELLI SPERIMENTALI DI MALATTIA DI PARKINSON MOLTEPLICITA’ DEI MECCANISMI DI NEUROTOSSICITA’ NELLA MALATTIA DI PARKINSON
