Influência da supressão do núcleo subtalâmico e da zona incerta no transplante de células embrionárias dopaminérgicas em um modelo animal de Doença de Parkinson

Abstract

Resumo: A Doença de Parkinson (PD) é uma doença de grande implicação em saúde pública, pois acomete cerca de 1% da população idosa e gera altos gastos com o tratamento. Atualmente, o tratamento medicamentoso se baseia na combinação de L-3,4- dihidroxifenilalanina (L-DOPA) com agonistas dos receptores dopaminérgicos. A principal desvantagem da terapia medicamentosa é o desenvolvimento de refratariedade e de efeitos colaterais incapacitantes, como discinesia e fenômeno on-off. Modalidades terapêuticas cirúrgicas foram, portanto, desenvolvidas, como técnicas ablativas (talamotomia, palidotomia), estimulação encefálica profunda (EEP) e transplante de células embrionárias dopaminérgicas. Atualmente a EEP é o padrão-ouro no tratamento da PD refratária ao tratamento medicamentoso. É proposto que a modulação do STN (núcleo subtalâmico) restabeleça o equilíbrio na circuitaria dos gânglios da base (GB), diminuido a excitotoxicidade glutamatérgica ao striatum. EEP é uma terapia sintomática, a qual promove uma melhora transitória dos sintomas motores responsivos à dopamina. Por outro lado, o transplante celular oferece uma abordagem tecidual restauradora constituindo uma estratégia promissora no tratamento da PD, por tratar-se de um tratamento possivelmente curativo. Um fator limitante ao uso rotineiro de transplantes neuronais é a baixa taxa de sobrevida das células dopaminérgicas transplantadas. Este estudo investiga o impacto da lesão do STN e/ou da ZI (Zona Incerta), ambas realizadas anteriormente ao transplante de células embrionárias provenientes do mesencéfalo ventral, na taxa de sobrevida das células dopaminérgicas e na resposta funcional motora. Com este objetivo, PD foi induzida pela injeção unilateral de 6-OHDA (6- hidroxidopamina) no feixe prosencefálico medial (FPM) de ratos, os quais foram separados em três grupos. O primeiro grupo foi submetido ao transplante estriatal de células embrionárias. Os outros dois grupos receberam injeção de ácido quinolínico no STN e/ou na ZI onze semanas antes do transplante, causando uma lesão parcial destas estruturas. Um quarto grupo (grupo controle puro), no qual nenhuma intervenção cirúrgica foi realizada, foi utilizado para comparar os efeitos dos procedimentos cirúrgicos com animais intactos. Após cada intervenção cirúrgica, testes comportamentais foram realizados, a fim de isolar o efeito de cada procedimento. Foi observado que no grupo submetido à lesão parcial do STN combinado ao transplante, obteve-se um aumento de 106% na taxa de sobrevida das células transplantadas comparado ao grupo submetido somente ao transplante. O grupo no qual a lesão parcial da ZI foi realizada, a taxa de sobrevida foi aumentada em 147% comparado ao grupo que recebeu o transplante como intervenção única. Adicionalmente, na bateria de testes comportamentais realizada após o transplante, o resultado da rotação induzida por apomorfina e dos testes comportamentais espontâneos foi superior no grupo submetido à lesão parcial do STN quando comparado ao grupo somente transplantado. Estes dados sugerem que a lesão parcial do STN e/ou da ZI possa ter reduzido a excitotoxicidade e logo optimizado o ambiente neuroquímico estriatal, aumentando a taxa de sobrevida das células transplantadas. Apesar de apresentar contagem celular semelhante ao grupo submetido à lesão parcial do STN, os ratos nos quais apenas a ZI foi lesionada não apresentaram melhora significativamente superior ao grupo somente transplantado nos testes comportamentais pós-transplante. Estes dados sugerem a existência de outros mecanismos envolvidos na melhora funcional motora. A combinação da supressão do STN com a terapia celular restauradora se revelou factível e de efeito sinérgico. Hipotetiza-se ser esta uma possível técnica para refinar o manejo da PD. Há necessidade de mais estudos a fim de investigar a aplicabilidade clínica da terapia combinada, incluindo o papel de outros métodos de modulação do STN (e.g. EEP) acoplado ao transplante celular como uma possível abordagem inovadora no tratamento da PD refratária.

Abstract: Parkinson's disease (PD) has a great implication on public health. It affects approximately 1% of the elderly and involves high expenses with its treatment. Currently the drug-based treatment is based in the combination of L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) with dopamine receptors agonists. The principal disadvantage of the medical therapy is the development of refractoriness and disabling side-effects, i.e. dyskinesia and on-off phenomenon. Surgical modalities were, therefore, developed, e.g. ablative techniques (thalamotomy, pallidotomy), deep brain stimulation and embryonic dopaminergic cell transplantation. Currently, deep brain stimulation is the gold standard in the treatment of cases refractory to medication. It is proposed that the STN (subthalamic nucleus) modulation restores the equilibrium in the basal ganglia circuitry and reduces the excitotoxic glutamatergic input to the striatum. Deep brain stimulation is a symptomatic therapy, which promotes a transitory improvement of the dopamine-responsive motor symptoms. On the other hand, cell transplantation is a tissue restorative approach and represents a promising strategy in the treatment of PD, since it is a possible curative treatment. A limiting factor to the routine use of neuronal grafts is the poor dopaminergic cell survival. This study investigates the impact of a STN and/or ZI (Zona Incerta) lesion, both performed prior to ventral mesencephalic embryonic cell transplantation in the dopaminergic cell survival and motor functional outcome. For this purpose, unilateral PD was induced by unilateral injection of 6-OHDA (6-hydroxydopamine) into the medial forebrain bundle of rats, which were assigned into three groups. The first group underwent ipsilateral embryonic cell grafting into the striatum. The other two groups received quinolinic acid injection into the STN and/or ZI eleven weeks prior to transplantation, causing a partial lesion of these structures. A forth group (naive control group), in which no surgical intervention was performed, was used to compare the effects of the surgical procedures with intact animals. After each surgical intervention, behavioural tests were performed to isolate the effect of each procedure. It was observed that in the group that received a partial STN lesion combined with the graft, cell survival was boosted in 106% compared to the group that received solely the transplantation. The group in which a partial ZI lesion was performed the cell survival was enhanced in 147% compared to the group with transplantation as single intervention. Moreover, in the behavioural tests after transplantation, the results of apomorphine-induced rotation and spontaneous behavior tests were ameliorated on the STN-lesioned group to a greater extent than on the grafted only group. These data suggest that the STN and/or ZI partial lesion could reduce the excitotoxicity and therefore optimize the striatal neurochemical environment and promote an improvement in cell survival. Despite exhibiting similar cell counting compared to the group that received partial STN lesion, the rats in which only the ZI was lesioned, did not show significant greater improvement in the behavioural tests following transplantation compared to the grafted-only group. This data suggest the existence of other mechanisms involved in motor functional recovery. The combination of STN suppression and cell therapy revealed to be a feasible technique with synergic effect. More studies are required in order to investigate the clinical application of the combined approach including the role of other methods of STN modulation (e.g. deep brain stimulation) coupled to cell transplantation as an innovative approach in the treatment of refractory PD.