Collegamento tra l’attività cerebrale e sintomi della malattia di Parkinson: Identificata una nuova strategia per il trattamento dei disturbi del movimento.

Immagine substantia nigra
Gli scienziati del Gladstone Institute Of Neurological Disease (GIND) e della Stanford University hanno scoperto i circuiti chiave del cervello implicati nel controllo dei movimenti.
La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature, non solo analizza la funzione di questi circuiti, ma offre la speranza di nuove tecniche per il trattamento di alcuni disturbi del movimento, come ad esempio quelli correlati con la malattia di Parkinson.

 

Il gruppo di ricerca è stato condotto da Anatol Kreitzer del GIND, in collaborazione con Karl Deisseroth della Stanford University, ideatore di una tecnologia che ha permesso agli sperimentatori di attivare i circuiti di specifiche regioni motore del cervello attraverso stimoli luminosi.

“Gli scienziati hanno identificato e analizzato questi circuiti tra la fine degli anni 80 e l’inizio degli anni 90, ma non vi è mai stato alcun modo di testare il loro funzionamento su modelli animali”, ha spiegato il dottor Kreitzer.

“Questa ricerca ha utilizzato tecnologie genetiche per consentire ad alcune cavie di laboratorio (topi) di produrre una proteina sensibile alla luce in un gruppo molto specifico di cellule del cervello.”

Per decenni la teoria dominante ha ipotizzato che i nostri movimenti siano controllati da circuiti cerebrali del tipo “vai” – “fermati”, circuiti che esercitano un ruolo di attivazione - inibizione sulla funzione motoria.

I segnali sono inviati al centro di controllo motorio nella corteccia cerebrale per dire: “Sì, vai avanti e fai questo”, oppure “No, fermati. Non fare questo”. Nella malattia di Parkinson, si pensava che questi schemi andassero in disequilibrio causando una predominanza di segnali di “stop”. Ma la funzione di questi circuiti non era mai stato testata sperimentalmente.
I ricercatori hanno usato un “interruttore molecolare”, una proteina fotosensibile chiamata channelrhodopsin-2 (ChR2), derivata da alcune alghe verdi che si accende e si spegne in risposta a stimoli luminosi.  Hanno quindi impiantato tale sostanza in circuiti specifici del cervello delle cavie per poter inviare a piacimento il segnale di stop.

Una fibra ottica della larghezza di un capello è stata poi impiantata nel cervello. Ad esse è stato collegata una fonte luminosa laser che aveva la possibilità di attivare e disattivare le cellule modificate con il ChR2. Quando la luce era spenta, le cellule erano disattivate, non appena la luce veniva accesa le cellule si attivavano. Spegnendo la luce, le cellule tornavano inermi.

Afferma Kreitzer: “La teoria sul Parkinson è che il percorso neuronale che invia il segnale di stop sia maggiormente attivo. Volevamo vedere se era possibile simulare una sintomatologia motoria simile a quella del Parkinson semplicemente attivando artificialmente il percorso cerebrale di stop in un topo.”

I ricercatori hanno trovato che i topi con la fibra ottica impiantata nel cervello si muovono normalmente se la luce è spenta,  e si bloccano quando questa viene accesa. Ritornano a muoversi normalmente appena la luce viene interrotta. “Non è qualcosa che possiamo fare solo per un secondo", ha detto Kreitzer “Possiamo farlo per tutto il tempo in cui il laser resta in funzione.”

Il carattere fondamentale del movimento rende le malattie del sistema motorio, come il morbo di Parkinson, particolarmente devastanti. Dopo la malattia di Alzheimer, il Parkinson è la seconda malattia neurodegenerativa più diffusa. È causata da una carenza di dopamina nel cervello, e colpisce circa il 1-3% dei soggetti oltre i 65 anni di età.
I suoi sintomi sono tremore a riposo, rigidità (un aumento del tono muscolare), movimenti rallentati, problemi di postura e difficoltà a camminare e, in generale, ad iniziare ogni tipo di movimento.

“Abbiamo provato che attivando il 'circuito di stop' nel cervello dei topi si può imitare la malattia di Parkinson. Ma ciò che volevamo trovare era una strategia per trattare i sintomi della malattia.”
Per questo, il Dottor Kreitzer e i suoi colleghi hanno rivolto la loro attenzione al circuito di attivazione dei movimenti.

“Abbiamo pensato che stimolando il percorso di attivazione, si potrebbe riequilibrare il sistema e ripristinare direttamente il movimento anche in assenza di somministrazione di dopamina. La strategia ha funzionato anche meglio del previsto”.

“Abbiamo generato topi che erano incapaci di produrre un livello normale di dopamina, e questi topi hanno mostrato molti dei sintomi che si trovano negli esseri umani affetti dalla malattia di Parkinson. Ma quando abbiamo stimolato il circuito di attivazione del movimento, questi topi hanno cominciato a muoversi normalmente. Abbiamo risolto tutti i loro deficit motori attraverso questa tecnica, anche in concomitanza con livelli bassi di dopamina”

Il Dottor Kreitzer ha aggiunto che la stimolazione selettiva dei circuiti di pianificazione del movimento può essere importante, oltre che per il trattamento del Parkinson, anche per altre patologie che coinvolgono questi circuiti, come il morbo di Huntington, la sindrome di Tourette, e il disturbo ossessivo-compulsivo.

Fonte: Gladstone Institutes (2010, July 7). Link between brain activity and Parkinson's disease symptoms: New strategy for treating movement disorders identified.