6-Hydroxydopamine lesion and levodopa treatment modif y the effect of buspirone in the substantia nigra pars reticulata

Background and Purpose l-DOPA-induced dyskinesia (LID) is considered a major complication in the treatment of Parkinson's disease (PD). Buspirone (5-HT(1A)partial agonist) have shown promising results in the treatment of PD and LID, however no 5-HT-based treatment has been approved in PD. The present study was aimed to investigate how thesubstantia nigra pars reticulata(SNr) is affected by buspirone and whether it is a good target to study 5-HT antidyskinetic treatments. Experimental Approach Buspirone was studied usingin vivosingle-unit, electrocorticogram, local field potential recordings along with microdialysis and immunohistochemistry in naive/sham, 6-hydroxydopamine (6-OHDA)-lesioned or 6-OHDA-lesioned andl-DOPA-treated (6-OHDA/l-DOPA) rats. Key Results Local buspirone inhibited SNr neuron activity in all groups. However, systemic buspirone reduced burst activity in 6-OHDA-lesioned rats (with or withoutl-DOPA treatment), whereas 8-OH-DPAT, a full 5-HT(1A)agonist induced larger inhibitory effects in sham animals. Neither buspirone nor 8-OH-DPAT markedly modified the low-frequency oscillatory activity in the SNr or synchronization within the SNr with the cortex. In addition, local perfusion of buspirone increased GABA and glutamate release in the SNr of naive and 6-OHDA-lesioned rats but no effect in 6-OHDA/l-DOPA rats. In the 6-OHDA/l-DOPA group, increased 5-HT transporter and decreased 5-HT(1A)receptor expression was found. Conclusions and Implications The effects of buspirone in SNr are influenced by dopamine loss andl-DOPA treatment. The present results suggest that the regulation of burst activity of the SNr induced by DA loss may be a good target to test new drugs for the treatment of PD and LID.Eusko Jaurlaritza, Grant/Award Numbers: IT747-13, T747-13; Ministerio de Economia y Competitividad, Grant/Award Number: SAF2016-77758-

Anti-parkinsonian and anti-dyskinetic profiles of two novel potent and selective nociceptin/orphanin FQ receptor agonists

Background and Purpose We previously showed that nociceptin/orphanin FQ opioid peptide (NOP) receptor agonists attenuate the expression of levodopa-induced dyskinesia in animal models of Parkinson's disease. We now investigate the efficacy of two novel, potent and chemically distinct NOP receptor agonists, AT-390 and AT-403, to improve Parkinsonian disabilities and attenuate dyskinesia development and expression. Experimental Approach Binding affinity and functional efficacy of AT-390 and AT-403 at the opioid receptors were determined in radioligand displacement assays and in GTPγS binding assays respectively, conducted in CHO cells. Their anti-Parkinsonian activity was evaluated in 6-hydroxydopamine hemi-lesioned rats whereas the anti-dyskinetic properties were assessed in 6-hydroxydopamine hemi-lesioned rats chronically treated with levodopa. The ability of AT-403 to inhibit the D1 receptor-induced phosphorylation of striatal ERK was investigated. Key Results AT-390 and AT-403 selectively improved akinesia at low doses and disrupted global motor activity at higher doses. AT-403 palliated dyskinesia expression without causing sedation in a narrow therapeutic window, whereas AT-390 delayed the appearance of abnormal involuntary movements and increased their duration at doses causing sedation. AT-403 did not prevent the priming to levodopa, although it significantly inhibited dyskinesia on the first day of administration. AT-403 reduced the ERK phosphorylation induced by SKF38393 in vitro and by levodopa in vivo. Conclusions and Implications NOP receptor stimulation can provide significant albeit mild anti-dyskinetic effect at doses not causing sedation. The therapeutic window, however, varies across compounds. AT-403 could be a potent and selective tool to investigate the role of NOP receptors in vivo

Anti-parkinsonian and anti-dyskinetic profiles of two novel potent and selective nociceptin/orphanin FQ receptor agonists

Background and Purpose We previously showed that nociceptin/orphanin FQ opioid peptide (NOP) receptor agonists attenuate the expression of levodopa-induced dyskinesia in animal models of Parkinson's disease. We now investigate the efficacy of two novel, potent and chemically distinct NOP receptor agonists, AT-390 and AT-403, to improve Parkinsonian disabilities and attenuate dyskinesia development and expression. Experimental Approach Binding affinity and functional efficacy of AT-390 and AT-403 at the opioid receptors were determined in radioligand displacement assays and in GTPγS binding assays respectively, conducted in CHO cells. Their anti-Parkinsonian activity was evaluated in 6-hydroxydopamine hemi-lesioned rats whereas the anti-dyskinetic properties were assessed in 6-hydroxydopamine hemi-lesioned rats chronically treated with levodopa. The ability of AT-403 to inhibit the D1 receptor-induced phosphorylation of striatal ERK was investigated. Key Results AT-390 and AT-403 selectively improved akinesia at low doses and disrupted global motor activity at higher doses. AT-403 palliated dyskinesia expression without causing sedation in a narrow therapeutic window, whereas AT-390 delayed the appearance of abnormal involuntary movements and increased their duration at doses causing sedation. AT-403 did not prevent the priming to levodopa, although it significantly inhibited dyskinesia on the first day of administration. AT-403 reduced the ERK phosphorylation induced by SKF38393 in vitro and by levodopa in vivo. Conclusions and Implications NOP receptor stimulation can provide significant albeit mild anti-dyskinetic effect at doses not causing sedation. The therapeutic window, however, varies across compounds. AT-403 could be a potent and selective tool to investigate the role of NOP receptors in vivo

Selectivity and anti-Parkinson's potential of thiadiazolidinone RGS4 inhibitors

Many current therapies target G protein coupled receptors (GPCR), transporters, or ion channels. In addition to directly targeting these proteins, disrupting the protein−protein interactions that localize or regulate their function could enhance selectivity and provide unique pharmacologic actions. Regulators of G protein signaling (RGS) proteins, especially RGS4, play significant roles in epilepsy and Parkinson’s disease. Thiadiazolidinone (TDZD) inhibitors of RGS4 are nanomolar potency blockers of the biochemical actions of RGS4 in vitro. Here, we demonstrate the substantial selectivity (8- to >5000-fold) of CCG-203769 for RGS4 over other RGS proteins. It is also 300-fold selective for RGS4 over GSK-3β, another target of this class of chemical scaffolds. It does not inhibit the cysteine protease papain at 100 μM. CCG-203769 enhances Gαq-dependent cellular Ca2+ signaling in an RGS4-dependent manner. TDZD inhibitors also enhance Gαi-dependent δ-OR inhibition of cAMP production in SH-SY-5Y cells, which express endogenous receptors and RGS4. Importantly, CCG-203769 potentiates the known RGS4 mechanism of Gαi-dependent muscarinic bradycardia in vivo. Furthermore, it reverses raclopride-induced akinesia and bradykinesia in mice, a model of some aspects of the movement disorder in Parkinson’s disease. A broad assessment of compound effects revealed minimal off-target effects at concentrations necessary for cellular RGS4 inhibition. These results expand our understanding of the mechanism and specificity of TDZD RGS inhibitors and support the potential for therapeutic targeting of RGS proteins in Parkinson’s disease and other neural disorders

Sensors in automotive: technology and applications

openLo sviluppo tecnologico e gli enormi progressi compiuti in questi ultimi decenni nell’ambito dell’intelligenza artificiale e della connettività hanno permesso una diffusione straordinaria dei sensori in tutti i campi della nostra vita quotidiana: industriale, aeronautico, agricolo, ambientale, civile, medico, etc. Uno dei settori più influenzati dallo sviluppo e dall’impiego sempre maggiore dei sensori è senza ombra di dubbio l’automotive. Quest’ultimo sta godendo di una crescita senza precedenti sotto la spinta della transizione elettrica e dello sviluppo della guida autonoma. Oggigiorno, le auto sono molto più che un semplice mezzo di spostamento. Una volta saliti al loro interno possiamo ascoltare musica, guardare film, dar loro degli input utilizzando la nostra voce, possiamo addirittura rilassarci alla guida senza dover toccare il volante o premere l’acceleratore. Oltre a questo, il computer di bordo ha sottomano istante per istante la situazione di tutti i componenti elettro-meccanici presenti, può dialogare con il motore, con il serbatoio, con gli pneumetici, ecc. Tutto questo è possibile grazie ai sensori. I sensori per auto non sono altro che dei dispositivi intelligenti che monitorano costantemente le condizioni del veicolo e, interfacciandosi al computer di bordo, eseguono direttamente delle azioni correttive o invitano l’utente ad apportare delle modifiche per evitare guasti, rotture, risparmiare carburante e viaggiare in sicurezza. Il primo capitolo di questo elaborato di tesi contiene un breve excursus sulla storia dei sensori, le principali date e i passaggi chiave che hanno portato ad uno sviluppo senza precedenti dell’automotive. Nel secondo capitolo si sono riportati in modo generale i diversi sensori usati nelle moderne automobili suddividendoli in tre macrocategorie: per la gestione del motore e dei gas di scarico, per il confort e la sicurezza, per la guida assistita ed autonoma. Relativamente alle prime due categorie, vengono elencati i principali sensori e vi è una breve spiegazione delle maggiori funzioni mentre un’attenzione particolare viene dedicata ai sensori impiegati nella guida assistita (ADAS) ed autonoma che, proprio per questo motivo, sono stati trattati in un capitolo a sé stante, il capitolo tre. Viene, quindi, esposta una previsione relativa al tempo che impiegheranno le tecnologie ADAS per passare dallo stadio di ingresso sul mercato automobilistico all’adozione su larga scala e, infine, viene evidenziato come questi dispositivi, almeno per ora, svolgano soltanto un ruolo di aiuto, senza quindi sostituire interamente il conducente, che continua a ricoprire il ruolo centrale

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 grupp

Antagonisti dei recettori NOP e loro usi terapeutici

none2Il Morbo di Parkinson (MP) è una patologia neurodegenerativa tipicamente senile che si manifesta con una drammatica riduzione dei movimenti. I farmaci attualmente a disposizione garantiscono una buona risposta clinica nelle fasi iniziali della malattia mentre si rivelano scarsamente efficaci o poco tollerati nelle fasi più avanzate. Gli stessi farmaci vengono poi utilizzati, con modesti risultati clinici, per curare alcune sindromi clinicamente correlate al MP, i cosiddetti parkinsonismi. E’ stato osservato per la prima volta che gli antagonisti dei recettori NOP sono in grado di facilitare l’attività motoria dei mammiferi bloccando l’azione inibitoria del peptide endogeno nocicettina/orfanina FQ, e che questo effetto è particolarmente spiccato (si manifesta a dosaggi inferiori) negli animali affetti da MP. Inoltre, queste sostanze migliorano il parkinsonismo indotto dalla somministrazione di aloperidolo. Gli antagonisti dei recettori NOP rappresentano dunque una nuova classe di farmaci per il trattamento del MP e dei parkinsonismi.noneM. MORARI; M. MARTIMorari, Michele; Marti, Matte

NOP RECEPTOR AGONISTS FOR THE TREATMENT OF L-DOPA INDUCED DYSKINESIAS

none2The present invention relates to chronic administration of L,3-4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA). Chronic L-DOPA administration still represents the most effective pharmacological treatment of Parkinson’s disease (PD) although it is invariably associated with the appearance (within 5-10 years in about 80 % of patients) of motor complications that limit its clinical effectiveness and greatly reduce the quality of life of patients (Obeso et al., 2000). These motor complications encompass motor fluctuations (e.g. wearing off and “on-off” fluctuations) and abnormal involuntary movements or dyskinesia (peak dose and diphasic dyskinesia, dystonia). We report for the first time that in an animal model of dyskinesia, administration of agonists at nociceptin/orphanin FQ receptors, termed NOP receptors, dramatically reduces abnormal involuntary movements induced by L-DOPA. NOP receptor agonists thus represent a novel class of drugs useful for the treatment of L-DOPA induced dyskinesia.noneM. MORARI; M. MARTIMorari, Michele; Marti, Matte

Agonisti dei recettori NOP per il trattamento delle discinesie da levodopa;

none2La presente invenzione riguarda il trattamento cronico con L,3-4-diidrossifenilalanina (L-DOPA) rappresenta a tutt’oggi la terapia farmacologia più efficace per la cura del Morbo di Parkinson (MP). Tuttavia, la somministrazione cronica con L-DOPA è invariabilmente associata alla comparsa di complicazioni motorie (entro 5-10 anni dall'inizio della terapia in circa l'80 % dei pazienti) che ne limitano l'efficacia clinica e riducono gravemente la qualità della vita del paziente (Obeso et al., 2000). Questi disturbi comprendono fluttuazioni motorie (ad es. scadimento di fine dose o "wearing off" e fluttuazioni "on-off") e movimenti involontari o discinesie (di picco dose, di tipo difasico, distonie). E’ stato osservato per la prima volta che, in un modello animale di discinesie da L-DOPA, la somministrazione di agonisti dei recettori per la nocicettina/orfanina FQ (N/OFQ), denominati recettori NOP, riduce drasticamente i movimenti anomali involontari causati dalla somministrazione di L-DOPA. Gli agonisti dei recettori NOP rappresentano dunque una nuova classe di farmaci per il trattamento delle discinesie da L-DOPA.noneM. MORARI; M. MARTIMorari, Michele; Marti, Matte

Loss of the preferential control over the striato-nigral direct pathway by striatal NMDA receptors in a rat model of Parkinson's disease

By using multi-probe microdialysis we previously demonstrated that endogenous glutamate differentially regulates the activity of the striatal output pathways in vivo, through N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors containing the GluN2A or GluN2B subunits. Using the same approach, we presently investigate whether reverse dialysis of NMDA in the striatum differentially affects GABA release in the striatum and in striatal target areas, i.e. globus pallidus (GP) and substantia nigra reticulata (SNr). Moreover, we ask whether this control is altered under parkinsonian conditions. Intrastriatal NMDA perfusion (10 min) evoked GABA release more potently in SNr (1–100 μM) than in other regions (10–100 μM), suggesting preferential control over striato-nigral projection neurons. Intrastriatal NMDA more potently stimulated glutamate levels in the striatum (1–100 μM) and SNr (1–10 μM) than in GP (10 μM). Striatal dopamine denervation with 6-hydroxydopamine caused a leftward shift in the NMDA concentration–response curve. Intrastriatal NMDA elevated GABA levels at 0.1 μM (all regions) and 1 μM (striatum and GP only), but not at higher concentrations, indicating that, compared to naïve animals, the GABA response in SNr was attenuated. Attenuation of the glutamate response was also observed in SNr (NMDA effective only at 0.1 μM). Conversely, the glutamate response in GP was widened (NMDA effective in the 0.1–1 μM range). We conclude that NMDA preferentially stimulates the activity of the striato-nigral direct pathway under physiological conditions. In Parkinson’s disease, dopamine loss compromises the NMDA ability to stimulate striato-nigral neurons, thus shifting the NMDA control towards the striato-pallidal ones