Η Νόσος του Πάρκινσον αποτελεί τη δεύτερη συχνότερη νευροεκφυλιστική ασθένεια μετά τη νόσο του Αλτσχάιμερ, η οποία εμφανίζεται στο 2% των ανθρώπων άνω των 65 ετών. Η μέχρι στιγμής αντιμετώπισή της περιορίζεται σχεδόν αποκλειστικά στη χορήγηση του προδρόμου μορίου της ντοπαμίνης L-DOPA, με σκοπό την αντιμετώπιση των κινητικών προβλημάτων της ασθένειας, η οποία επιφέρει όμως ισχυρές παρενέργειες. Για το λόγο αυτό κρίνεται σκόπιμη η εύρεση νευροπροστατευτικών ουσιών οι οποίες θα καθυστερούν ή θα αναστέλλουν την εξέλιξη της νόσου, με τις ελάχιστες δυνατές παρενέργειες. Ο μυς weaver, φέρει μία αυτοσωμική υπολειπόμενη μετάλλαξη στο γονίδιο Girk2 και αποτελεί το μοναδικό γενετικό μοντέλο της νόσου του Πάρκινσον, το οποίο εμφανίζει προοδευτική απώλεια των ντοπαμινεργικών νευρώνων της μέλαινας ουσίας, η οποία συμβαίνει ενδογενώς. Για το λόγο αυτό θεωρείται ιδανικό για μελέτες νευροπροστασίας. Τόσο in vitro, όσο και in vivo μελέτες στο μοντέλο weaver αλλά και σε άλλα παρκινσονικά μοντέλα (συμπεριλαμβανομένων προηγούμενων αποτελεσμάτων της ομάδας μας, (Διδακτορική Διατριβή Κωνσταντίνου Μποτσάκη, Σεπτέμβριος 2013) αναδεικνύουν ότι το ενδογενές νευροστεροειδές δεϋδροεπιανδροστερόνη (DHEA), καθώς και ο θειικός της εστέρας (DHEA-S) ασκούν ισχυρότατη νευροπροστατευτική δράση στους ντοπαμινεργικούς νευρώνες της μέλαινας ουσίας των παρκινσονικών αυτών ζώων. Επιπλέον, το συνθετικό ανάλογο του DHEA 17β-spiro[5-androstene-17,20-oxiran]-3β-ol (ΒΝΝ-50), το οποίο δεν μεταβολίζεται ενδογενώς σε οιστρογόνα (και θα μπορούσε κατά συνέπεια να είναι κατάλληλο για κλινική χρήση), φαίνεται να ασκεί την ίδια νευροπροστατευτική επίδραση στους ντοπαμινεργικούς νευρώνες της μέλαινας ουσίας των ομοζυγωτικών μυών weaver (Δ.Δ Κωνσταντίνου Μποτσάκη, Σεπτέμβριος 2013), αλλά και σε κυτταροκαλλιέργειες PC12 κυττάρων. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η διερεύνηση του μηχανισμού δράσης των νευροπροστατευτικών αυτών ουσιών. Για το λόγο αυτό διερευνήθηκε η πιθανή αντιαποπτωτική δράση των DHEA-S και ΒΝΝ-50, μέσω προσδιορισμού του λόγου των επιπέδων της αντιαποπτωτικής πρωτεΐνης Bcl-2 προς τα επίπεδα της προαποπτωτικής πρωτεΐνης Bax. Ο προσδιορισμός αυτός πραγματοποιήθηκε στο μεσεγκέφαλο φυσιολογικών μυών και μυών weaver ηλικίας Ρ21 ημερών, μετά από χρόνια χορήγηση των νευροστεροειδών (από την Ρ1 έως την Ρ21). Επιπλέον, διερευνήθηκε η πιθανή αντιοξειδωτική δράση του νευροστεροειδούς ΒΝΝ-50, μέσω του προσδιορισμού της ελεύθερης (frMDA) και προσδεδεμένης σε πρωτεΐνες (prMDA) μαλονικής διαλδεΰδης, στο μεσεγκέφαλο φυσιολογικών μυών και μυών weaver ηλικίας Ρ21 ημερών, μετά από χρόνια χορήγηση του αναλόγου (από την Ρ1 έως την Ρ21). Τα αποτελέσματα ανέδειξαν ότι τόσο το DHEA-S, όσο και το BNN-50 ασκούν ισχυρή αντιαποπτωτική δράση στο μεσεγκέφαλο των μυών weaver, αυξάνοντας τον λόγο Bcl-2/Bax (o οποίος εμφανίζεται μειωμένος στo μεσεγκέφαλο των wv/wv ζώων, σε σχέση με τα φυσιολογικά ζώα) κατά 74% και 83% αντίστοιχα, σε σχέση με τα weaver μύες που έλαβαν φυσιολογικό ορό. Η δράση αυτή επιτυχάνεται με διαφορετικό τρόπο, ανάμεσα στα δύο νευροστεροειδή. Πιο συγκεκριμένα, το DHEA-S επαναφέρει πλήρως τα μειωμένα επίπεδα της αντιαποπτωτικής πρωτεΐνης Bcl-2 στo μεσεγκέφαλο των wv/wv ζώων χωρίς να επηρεάζει τα επίπεδα της προαποπτωτικής πρωτεΐνης Bax, ενώ το ΒΝΝ-50 επαναφέρει πλήρως τα αυξημένα επίπεδα της προαποπτωτικής πρωτεΐνης Βax στo μεσεγκέφαλο των wv/wv ζώων, χωρίς να επηρεάζει τα επίπεδα της αντιαποπτωτικής πρωτεΐνης Bcl-2. Επιπλέον, κατέστει σαφές ότι το στεροειδές ΒΝΝ-50 κατέχει και αντιοξειδωτική δράση, αφού επάγει τη δραματική μείωση των επιπέδων της ολικής μαλονικής διαλδεΰδης, τελικού προϊόντος της υπεροξείδωσης των λιπιδίων που εμφανίζεται αυξημένη στo μεσεγκέφαλο των wv/wv ζώων, φέρνοντάς τα κοντά στα φυσιολογικά επίπεδα. Η μείωση αυτή οφείλεται αποκλειστικά στη μείωση των επιπέδων της προσδεδεμένης σε πρωτεΐνες και όχι της ελεύθερης ΜDA, πιθανότατα λόγω της πολύ μεγαλύτερης αύξησης της πρώτης σε σχέση με τη δεύτερη, στο μεσεγκέφαλο των ομοζυγωτικών weaver μυών. Τα παραπάνω αποτελέσματα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι τα νευροστεροειδή DHEA-S και ΒΝΝ-50 ασκούν τη νευροπροστατευτική τους επίδραση δρώντας πλειοτροπικά, τουλάχιστον μέσω δύο γραμμών δράσης, της αντιαποπτωτικής και αντιοξειδωτικής. Το γεγονός αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό καθώς για πρώτη φορά, γίνεται μελέτη του μηχανισμού της δράσης του στεροειδούς ΒΝΝ-50 in vivo. Καθώς το BNN-50 δεν μεταβολίζεται ενδογενώς σε φυλετικές ορμόνες, και θα μπορούσε συνεπώς να είναι κατάλληλο για κλινική χρήση, κρίνεται απαραίτητη η περαιτέρω διερεύνηση του μηχανισμού δράσης του, ώστε να διευκρινιστεί η πιθανή ικανότητα χρήσης του για αντιμετώπιση της σοβαρής αυτής νόσου, μελλοντικά. / Parkinson’s Disease is the second most common neurodegenerative disease, affecting about 2% of the population aged over 65 years old. The most common treatment of the disease until now, is the administration of L-DOPA, a dopamine precursor, in order to reduce the locomotive defects caused by the disease, a drug that causes severe side effects. Hence, the discovery of neuroprotective compounds that can prohibit or at least prolong the progression of the disease is highly required. The weaver mouse carries an autosomic recessive mutation at the Girk-2 gene and consists the only non-invasive genetic model of Parkinson’s Disease that exhibits progressive neurodegeneration of the nigrostriatal dopaminergic neurons. Thus, it is ideal for neuroprotection studies. The endogenous neurosteroif dehydroepiandrosterone (DHEA) as well as its sulphated ester (DHEA-S) exhibit a significant neuroprotective effect on the dopaminergic neurons of the weaver mouse (K. Botsakis phD thesis, 2013), as well as in other in vitro and in vivo studies. Additionally, the synthetic analogue of DHEA 17β-spiro[5-androstene-17,20-oxiran]-3β-ol (BNN-50), that is not metabolized to estrogens in vivo, exhibits the same neuroprotective effect on the dopaminergic neurons of the weaver mouse as DHEA-S (K. Botsakis phD thesis, 2013) as well as in PC12 cell cultures. The aim of this study was the investigation of the mechanism of action of DHEA-S and BNN-50 in vivo. To that extend, we investigated the possible antiapoptotic action of DHEA-S and BNN -50 by determining the ratio of the levels of the antiapoptotic protein Bcl-2 to the levels of pro-apoptotic protein Bax. The assay was performed in the midbrain of control mice and omozygous weaver mice at P21, after chronic administration of neurosteroids ( from P1 to P21 ) . Furthermore , we investigated the potential antioxidant properties of the neurosteroid BNN -50 , through the determination of free (frMDA) and protein-bound (prMDA) malonic dialdeyde in the midbrain of control mice and omozygous weaver mice at P21 after chronic administration of analogue ( from P1 to P21 ) . The results revealed that DHEA-S as well as the BNN-50 exert a very important antiapoptotic action in the weaver mouse midbrain, increasing the ratio of Bcl-2/Bax (that is reduced in the midbrain of the wv / wv animals, compared to control) by 74 % and 83 % respectively, compared with the weaver mice that received saline. This antiapoptotic action is achieved in different ways for the two neurosteroids . More specifically, DHEA-S fully restore the reduced levels of the antiapoptotic protein Bcl-2 in the wv/wv midbrain, without affecting the levels of the proapoptotic protein Bax, while the BNN -50 fully restored the elevated levels of proapoptotic protein Bax in the wv/wv midbrain, without affecting the levels of the antiapoptotic protein Bcl-2. Moreover , it became clear that the steroid BNN -50 possesses significant antioxidant activity, inducing a dramatic reduction in the levels of total MDA , the end product of lipid peroxidation that is displayed increased in the wv/wv midbrain, bringing the MDA level almost to control. The decrease is due to the reduction of the levels of protein-bound and not free MDA , probably due to the much higher increase of the first than the second , in the midbrain of homozygous weaver mice . The aforementioned results suggest that thee neurosteroids DHEA-S and BNN -50 exert their neuroprotective effects by acting pleiotropically , at least through two lines of action, one antiapoptotic and one antioxidant . This is particularly important because for the first time , there is a study of the mechanism of action of steroid BNN -50 in vivo. As BNN-50 is not metabolized endogenously in sex hormones , it could therefore be suitable for clinical use. Hence, it is necessary to further investigate the mechanism of action of the steroid, in order to clarify its possible usability for treating this serious disease in the future .

Οι μεταλλαγμένοι μύες weaver αποτελούν ένα μοναδικό γενετικό μοντέλο της νόσου Πάρκινσον. Πρόκειται για μια νευροβιολογική μετάλλαξη η οποία συμβολίζεται ως wv και περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Lane (1964). Πρόκειται για μετάλλαξη με λάθος νόημα στο γονίδιο Girk 2 που βρίσκεται στο χρωμόσωμα 16 του ποντικού σε μια περιοχή ανάλογη με την περιοχή του 21 χρωμοσώματος του ανθρώπου που ευθύνεται για το σύνδρομο Down και οδηγεί σε τροποποίηση της λειτουργίας ενός διαύλου καλίου. Επειδή ο εγκέφαλος των θηλαστικών είναι από τους πιο ευαίσθητους ιστούς πολλές μελέτες έχουν γίνει για τις επιδράσεις των φαρμάκων (νευροστεροειδών), στην παθογένεια και στην αντιμετώπιση των νευροεκφυλιστικών νόσων. Ο παράγοντας BNN 50 είναι ένα νευροστεροειδές που έχει συνώνυμο το BNN 20. Παράγεται από το ανδρογόνο νευροστεροειδές δεϋδροεπιανδροστερόνη (DHEA) με εποξείδωση της 17-κετομάδας του με χρήση trimethylsulfonium methylide (τριμεθυλοσούλφωνο-μεθυλίδιο). Έχει το πλεονέκτημα ότι δεν μεταβολίζεται σε οιστρογόνα ενδογενώς, όπως το DHEA, κι επομένως ενδέχεται να είναι καταλληλότερο για φαρμακευτική χρήση. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να διερευνηθεί η επίδραση στο οξειδωτικό στρες του νευροστεροειδούς BNN 50 σε εγκεφάλους μυών κατά την 21 ημέρα με ταυτόχρονο προσδιορισμό των επιπέδων υπεροξείδωσης λιπιδίων και πρωτεϊνών στις ακόλουθες περιοχές: α) CE (παρεγκεφαλίδα), β) HIP (ιππόκαμπος), γ) CX (εγκεφαλικός φλοιός). Για το σκοπό αυτό τα πειραματόζωα χωρίστηκαν στις ακόλουθες 4 ομάδες: 1) φυσιολογικοί μύες (control) χωρίς BNN 50, με saline 2) control με BNN 50, 3) weaver χωρίς BNN 50 με saline και 4) weaver με ΒΝΝ 50. Οι μύες (control-weaver) δέχονταν BNN 50 (100 mg/kg σωματικού βάρους) ημερησίως από την πρώτη μέρα της ζωής (με ενδοπεριτοναϊκή ένεση) και για διάστημα 18 ημερών. Μετά την τελευταία ένεση, οι μύες θανατώθηκαν και οι εγκεφαλικοί ιστοί απομονώθηκαν σε ειδικό αντιοξειδωτικό ρυθμιστικό διάλυμα. Για τον προσδιορισμό του βαθμού λιπιδικής υπεροξείδωσης στα ομογενοποιήματα των ιστών χρησιμοποιήθηκε ως δείκτης η MDA (μηλονική δυαλδεύδη), σε ελεύθερη μορφή και συνδεδεμένη με πρωτεΐνες (FrMDA και PrMDA, αντιστοίχως). Επίσης, ποσοτικοποιήθηκαν και τα υδροϋπεροξείδια των λιπιδίων και των πρωτεϊνών (LOOH και PrOOH, αντιστοίχως). Όσον αφορά τα αποτελέσματα βρέθηκε ότι: (1) το νευροστεροειδές BNN 50 δρα αντιοξειδωτικά στις δυο από τις τρεις περιοχές εγκεφάλου που μελετήθηκαν (ιππόκαμπος και παρεγκεφαλίδα), και (2) οι μύες weaver στους οποίους είχε χορηγηθεί το φάρμακο είχαν χαμηλότερες τιμές σε τρεις από τους τέσσερις δείκτες ελέγχου για λιπιδική και πρωτεϊνική υπεροξείδωση εκτός από τα πρωτεϊνικά υπεροξείδια. Συνεπώς η αντιοξειδωτική δράση των νευροστεροειδών ενδέχεται να συντελέσει στην ανάπτυξη νέων μεθόδων θεραπείας για την αντιμετώπιση των νευροεκφυλιστικών νόσων. / The mutant mouse weaver constitutes a unique genetic model of Parkinson's disease. It is a neurobiological mutation denoted wv and first described by Lane (1964). This mutation in the wrong sense Girk 2 gene located on chromosome 16 of the mouse in a region similar to the region of human chromosome 21 that is responsible for the syndrome Down and leads to modulation of the function of a potassium channel. Because the brain of mammals is among the most sensitive tissues many studies have been done on the effects of drugs (neurosteroids) in the pathogenesis and treatment of neurodegenerative diseases. The agent BNN 50 is a neuroactive steroids having synonymous BNN 20. Produced by neuroactive steroids androgen dehydroepiandrosterone (DHEA) by epoxidation of 17- keto group of using trimethylsulfonium methylide (trimethylsulfonium - methylide). It has the advantage that it is metabolized to endogenous estrogens, such as DHEA, and therefore may be suitable for pharmaceutical use. The purpose of this study is to investigate the effect of oxidative stress neurosteroid BNN 50 in brains muscle at day 21 with simultaneous determination of the levels of lipid peroxidation and protein in the following areas: a) CE (cerebellum), b) HIP (hippocampus) c) CX (cerebral cortex). For this purpose, the animals were divided in the following four groups: 1) normal muscles (control) without BNN 50, with saline 2) control with BNN 50, 3) weaver without BNN 50 with saline and 4) weaver with BNN 50. Muscles accept BNN 50 (100 mg / kg body weight) per day from the first day of life (by intraperitoneal injection) and for 18 days. After the last injection, the mice were sacrificed and brain tissues were isolated in a special antioxidant buffer. For determining the degree of lipid peroxidation in tissue homogenates was used as the index of MDA (dyaldefdi malonate), in free form and bound protein (FrMDA and PrMDA, respectively). Also quantitated and hydroperoxides of lipids and proteins (LOOH and PrOOH, respectively). Regarding the results found that: (1) the neuroactive steroids BNN 50 acts antioxidants in two of the three brain regions studied (hippocampus and cerebellum), and (2) the weaver mice dosed with the drug were lower in three of four indicators for monitoring lipid peroxidation and protein than the protein peroxides. Therefore, the antioxidant activity of neurosteroids may contribute to the development of new therapies for the treatment of neurodegenerative diseases.

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν 15 ασθενείς με νόσο Parkinson (8 γυναίκες, 7 άνδρες, μέσος όρος ηλικίας τα 62χρόνια, μέση διάρκεια της νόσου από τη διάγνωση τα 11 χρόνια), σε διάφορα στάδια της νόσου (τέσσερις ασθενείς σταδίου 2, δύο ασθενείς σταδίου 2.5, 2 ασθενείς σταδίου 3, πέντε ασθενείς σταδίου 4, ένας σταδίου 4.5 και ένας ασθενής σταδίου 5 κατά Hoehn & Yahr ). Και στους 15 ασθενείς πραγματοποιήθηκε διπλός απεικονιστικός έλεγχος με τομογραφία εκπομπής μονήρους φωτονίου (SPECT). Στην πρώτη SPECT απεικόνιση μελετούμε τον βαθμό της ακεραιότητας της μελανοραβδωτής οδού, με τη χρήση ειδικού ραδιοφαρμάκου που προσδένεται εκλεκτικά στον μεταφορέα της ντοπαμίνης (DA Transporter – DAT). Στη δεύτερη SPECT απεικόνιση μελετούμε την αιματική εγκεφαλική ροή των ασθενών σε συνθήκες ηρεμίας, η οποία αντικατοπτρίζει και το βαθμό μεταβολικής ενεργότητας της κάθε περιοχής του εγκεφάλου. Για την αντικειμενική εκτίμηση της μελέτης αιμάτωσης πραγματοποιήθηκε στατιστική παραμετρική σύγκριση με βάση δεδομένων φυσιολογικών ατόμων της ίδιας ηλικίας. Σκοπός μας ήταν να δούμε ποιες περιοχές του εγκεφάλου υποαιματώνονται και συνεπώς επηρεάζονται, στη νόσο του Parkinson. Πράγματι είδαμε ότι η διαταραχή που προκαλείται στο κύκλωμα των βασικών γαγγλίων από την έλλειψη της ντοπαμίνης (DA), προκαλεί διαταραχές στη φλοιοραβδωτή οδό κάτι που αντικατοπτρίζεται στην υποαμάτωση κυρίως του μετωπιαίου λοβού και ειδικότερα της προκινητικής και συμπληρωματικής περιοχής και των συνειρμικών περιοχών του μετωπιαίου λοβού. Επίσης στα πιο προχωρημένα στάδια της νόσου, παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική υποαιμάτωση και σε περιοχές του βρεγματικού και κροταφικού λοβού. Τα ευρήματα αυτά είναι πολύ σημαντικά και μας βοηθούν να κατανοήσουμε καλύτερα τα κινητικά και μη-κινητικά συμπτώματα (διαταραχές της νόησης) στη συγκεκριμένη νόσο. / In the present study we examined 15 Parkinson disease patients (8 females, 7 males, mean age = 62years, mean duration of the disease from diagnosis = 11years) in various stages (according to Hoehn & Yahr staging system) of the disease (stage2: 4 pts, stage2.5: 2 pts, stage3: 2pts, stage 4: 5pts, stage 4.5:1pt, stage 5: 1 pt). Each patient underwent two different SPECT studies. First was performed a SPECT study with the radiopharmaceutical DaTSCAN, that is specifically bind to the Dopamine Transporter (DAT), a protein on the presynaptic dopaminergic nerve terminal. In that way we can image and also quantify the degeneration of the nigrostriatal pathway, that is afflicted in PD. Secondly we performed a brain perfusion SPECT study with the radiopharmaceutical ECD, in order to find out if there were regions of hypoperfusion in the cerebral cortex of the patients. We used an objective and dependable statistical program that enables the comparison of each perfusion study with an age-matched data base o normal perfusions. We found in all 15 patients statistically significant differences in areas of Frontal lobes and especially in the PRE-SMA (pre-motor and supplementary motor cortex) and association areas of frontal cortex. In progressive stages of the disease there were also other areas of the cerebral cortex hypoperfused (parietal and temporal lobes). These findings seem to be very useful for better understanding motor and non-motor (cognitive and affective) symptoms in PD.

Η νόσος του Πάρκινσον (ΝΠ) είναι η δεύτερη πιο συχνά εμφανιζόμενη νευροεκφυλιστική νόσος του ΚΝΣ και επηρεάζει το 1%-2% του γηράσκοντα πληθυσμού. Η κύρια ιστοπαθολογία της νόσου χαρακτηρίζεται από την προοδευτική εκφύλιση των ντοπαμινεργικών κυττάρων της μέλαινας ουσίας, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνιση των πρωτογενών συμπτωμάτων της νόσου τα οποία σχετίζονται με κινητικές δυσλειτουργίες. Τα συμπτώματα της νόσου, στα οποία στηρίζεται η διάγνωσή της, εμφανίζονται αφού ένας σημαντικός αριθμός ντοπαμινεργικών νευρώνων έχει ήδη εκφυλιστεί. Επιπρόσθετα, τα συμπτώματα αυτά δεν είναι ειδικά για τη ΝΠ, θέτοντας τη διάγνωσή της ειδικά στα πρώτα στάδια εκδήλωσής της σχετικά επισφαλή. Η αιτιολογία της νόσου παραμένει άγνωστη έως σήμερα. Η ΝΠ θεωρείται ένα πολυπαραγοντικό σύνδρομο, οι μηχανισμοί παθογένειας της οποίας είναι ακόμα αδιευκρίνιστοι, καθώς τα πρώτα στάδια εξέλιξής της, στα οποία η όποια θεραπεία αναμένεται να είναι πιο αποτελεσματική, δε γίνονται αντιληπτά και κατά συνέπεια δεν μπορούν να μελετηθούν άμεσα στον άνθρωπο. Η παρούσα ερευνητική εργασία είχε 2 σκοπούς: 1) τη μελέτη της παθογένειας της εκφύλισης της μελαινοραβδωτής οδού και 2) την ανίχνευση του παθολογικού φαινοτύπου της ΝΠ σε περιφερειακό ιστό. 1) Στα πλαίσια της πρώτης κατεύθυνσης μελετήθηκε ο μεταλλαγμένος μυς weaver, που αντιπροσωπεύει ένα μοναδικό γενετικό μοντέλο προοδευτικής εκφύλισης της μελαινοραβδωτής οδού. Ο ιστοπαθολογικός του φαινότυπος στηρίζεται σε μια σημειακή μετάλλαξη στο γονίδιο girk2 που κωδικοποιεί μια υπομονάδα των GIRK καναλιών. Αν και η μετάλλαξη αυτή βρέθηκε να μη συσχετίζεται με την εμφάνιση της ΝΠ στον άνθρωπο, ανάλογοι υποπληθυσμοί ντοπαμινεργικών κυττάρων εκφυλίζονται και χαρακτηρίζουν την παθολογία του μοντέλου όσο και της νόσου. Σημαντικό πλεονέκτημα του μοντέλου weaver επίσης είναι ότι η έναρξη της νευροεκφυλιστικής διαδικασίας είναι γνωστή και άρα μπορεί να μελετηθεί. Έχοντας ως βάση τα προηγούμενα, κύριος στόχος της ερευνητικής αυτής προσέγγισης ήταν ο προσδιορισμός υποψήφιων γονιδίων που ενέχονται στην έναρξη της ντοπαμινεργικής εκφύλισης στο μοντέλο weaver. Για το σκοπό αυτό εξετάστηκε το μεταγραφικό προφίλ ολόκληρου του γονιδιώματος της ευρύτερης θιγόμενης περιοχής του μεσεγκεφάλου weaver και φυσιολογικών μυών χρησιμοποιώντας μικροσυστοιχίες DNA πλήρους γονιδιώματος μυός. Επιλέχτηκαν μύες 7 ημερών, ηλικίας που βρίσκεται ακριβώς πριν την έναρξη της εκφυλιστικής διαδικασίας. Τα αποτελέσματα που παρήχθησαν περιλαμβάνουν ένα σχετικά μικρό αριθμό γονιδίων που σημειώνουν περιορισμένη αλλά σημαντική αλλαγή των επιπέδων έκφρασης τους στους weaver μύες. Τα γονίδια αυτά διακρίνονται με βάση την λειτουργία τους σε 4 κατηγορίες που αφορούν στη φυσιολογία της σύναψης ή τη νευροδιαβίβαση, τη μεταγωγή σήματος, την ενεργοποίηση της μεταγραφής και τη μεταφορά. Αν και εξετάστηκε η ευρύτερη περιοχή του μεσεγκεφάλου που παράλληλα με τη μέλαινα ουσία περιλαμβάνει και μη θιγόμενες ντοπαμινεργικές ή μη περιοχές και επιφέρει σημαντική αραίωση στα αποτελέσματα των γονιδίων που εμπλέκονται στην εκφύλιση της μελαινοραβδωτής οδού, οι λειτουργίες αυτές έχουν βρεθεί ότι επηρεάζονται στη ΝΠ και στο νευροτοξικό μοντέλο MPTP σε μύες, ακόμα και σε πρώιμα στάδια νευροεκφύλισης. Μάλιστα, είναι η πρώτη φορά που μία τέτοια προσπάθεια προσδιορισμού των μοριακών μηχανισμών παθογένειας του ντοπαμινεργικού θανάτου πραγματοποιείται σε τόσο πρώιμο στάδιο, πριν ουσιαστικά η εκφύλιση αρχίσει να παρατηρείται. Μεταξύ των γονιδίων των οποίων το μεταγραφικό προφίλ βρέθηκε να χαρακτηρίζει ειδικά τη μεσεγκεφαλική περιοχή των μυών weaver, επιλεχτήκαν να πιστοποιηθούν περαιτέρω με QPCR σε μια νέα ομάδα ζώων της ίδιας ηλικίας συγκεκριμένα γονίδια με γνώμονα τη λειτουργία τους και το ποσοστό της αλλαγής των επιπέδων έκφρασής τους στα μεταλλαγμένα ζώα. Τα γονίδια που πιστοποιήθηκαν ότι αλλάζουν το προφίλ της έκφρασής τους στο μεσεγκέφαλο των weaver μυών περιλαμβάνουν το supt16h, το lasp1, το dlgh4 και ένα καινούργιο μετάγραφο του nurr1. Το supt16h κωδικοποιεί τη μεγάλη υπομονάδα του συμπλόκου FACT, το οποίο είναι σύμπλοκο αναδιαμόρφωσης της χρωματίνης και παίζει σημαντικό ρόλο στη διεκπεραίωση της μεταγραφικής διαδικασίας. Η μείωση της έκφρασης του supt16h στο μεσεγκέγαλο των μυών weaver είναι πιθανό να σηματοδοτεί ένα γενικότερο μηχανισμό μείωσης της μεταγραφικής δραστηριότητας στην περιοχή. Το nurr1 είναι ένα πρώιμο γονίδιο με καλά χαρακτηρισμένη λειτουργία στην ανάπτυξη και διατήρηση των ντοπαμινεργικών νευρώνων, ενώ μεταλλάξεις του έχουν εμπλακεί στην παθογένεια της ΝΠ. Αλλαγές στο προφίλ έκφρασης του ίσως σηματοδοτούν ένα αντισταθμιστικό μηχανισμό που ενεργοποιείται στη θιγόμενη περιοχή στα πρώιμα στάδια εκφύλισης ή εμπλέκονται στους μοριακούς μηχανισμούς παθογένειας της νευροεκφύλισης. Το lasp1 και το dlgh4 παρατηρήθηκαν να μειώνουν τα επίπεδα της έκφρασής τους στο μοντέλο weaver. Πρόκειται για 2 γονίδια που κωδικοποιούν 2 συναπτικές πρωτεΐνες με πολύ σημαντικό ρόλο στη νευροδιαβίβαση και την απόκριση του μετασυναπτικού νευρώνα. Η μείωση των επιπέδων των πρωτεϊνών αυτών στο μοντέλο weaver μπορεί να οδηγήσει σε δυσλειτουργία της σηματοδότησης στη σύναψη ή της απόκρισης του μετασυναπτικού κυττάρου σε μηχανισμούς που τροποποιούν τη συναπτική φυσιολογία. Επιπρόσθετα, η μείωση των επιπέδων των συναπτικών αυτών πρωτεϊνών θα μπορούσε να επιφέρει αλλαγές στην αρχιτεκτονική της σύναψης, οι οποίες είναι αναμενόμενο να έχουν αντίκτυπο και στο προσυναπτικό άκρο. Συνοψίζοντας, τόσο η μεταβολή της μεταγραφικής δραστηριότητας όσο και η απώλεια ή η διαταραχή της συναπτικής λειτουργίας όπως ανιχνεύονται από τον προσδιορισμό των γονιδίων που διαφοροποιούν το μεταφραφικό τους προφίλ ειδικά στο μεσεγκέφαλο των weaver μυών, υπαινίσσονται διαδικασίες που ενεργοποιούνται στην ευρύτερη περιοχή πριν η εκφύλιση των ντοπαμινεργικών νευρώνων αρχίσει να παρατηρείται. Η περαιτέρω ιστολογική ανάλυση της έκφρασης των γονιδίων αυτών στο μεσεγκέφαλο των weaver μυών, ίσως σηματοδοτεί μια νέα μοριακή κατεύθυνση στη διερεύνηση της έναρξης της εκφυλιστικής διαδικασίας στα ντοπαμινεργικά κύτταρα. 2) Ο δεύτερος σκοπός αυτής της διατριβής ήταν η προσπάθεια ανίχνευσης του μοριακού αποτυπώματος της ΝΠ σε περιφερειακό ιστό. Προς την κατεύθυνση αυτή χρησιμοποιήθηκαν περιφερειακά λεμφοκύτταρα αίματος επειδή είναι ένας εύκολα προσβάσιμος ιστός, στον οποίο η έκφραση υποδοχέων νευροδιαβιβαστών έχει προταθεί ότι μπορεί να αντικατοπτρίζει την κατάσταση των ομόλογων υποδοχέων του εγκεφάλου, ενώ ειδικά σε σχέση με τη ΝΠ, έχει δειχθεί ότι εκφράζουν φυσιολογικά υποδοχείς ντοπαμίνης οι οποίοι υπερεκφράζονται στη νόσο, ενώ το περιεχόμενο της ντοπαμίνης και η ανοσοαπόκριση της υδροξυλάσης της τυροσίνης μειώνονται στα πρώιμα στάδια της νόσου. Τα στοιχεία αυτά ενισχύουν το ρόλο των λεμφοκυττάρων ως περιφερικό δείκτη της δυσλειτουργίας του ΚΝΣ στη ΝΠ. Για τη μελέτη του μεταγραφικού προφίλ των λεμφοκυττάρων ασθενών της ΝΠ χρησιμοποιήθηκαν πρωτοδιαγνωσμένοι ασθενείς που δεν είχαν λάβει καμία θεραπεία. Πραγματοποιήθηκε υψηλής κλίμακας ανάλυση της γονιδιακής τους έκφρασης με μικροσυστοιχίες DNA πλήρους γονιδιώματος ανθρώπου. Από τη σύγκριση των παρκινσονικών ασθενών με φυσιολογικά άτομα ιδίου φύλου και κατά το δυνατόν αντίστοιχης ηλικίας, η κατηγοριοποίηση όλων των δειγμάτων της έρευνας με βάση το μεταγραφικό προφίλ όλων των γονιδίων τους έδειξε ότι τα παρκινσονικά άτομα διαχωρίζονται μεν, δε διαφέρουν όμως πάρα πολύ από τα φυσιολογικά. Επιπρόσθετα, από την ανάλυση των αποτελεσμάτων της γονιδιακής έκφρασης σε όλα τα δείγματα προέκυψε ότι η ηλικία, τουλάχιστον οι μεγάλες διακυμάνσεις της, παίζει πιο δραστικό ρόλο στον καθορισμό του μεταγραφικού προφίλ των λεμφοκυττάρων από ότι η νόσος ή το φύλο. Η ομαδοποίηση των δειγμάτων με βάση το πρότυπο της γονιδιακής τους έκφρασης έδειξε ότι τα φυσιολογικά άτομα κατηγοριοποιούνται μαζί σε μία ομάδα παρότι είναι διαφορετικού φύλου. Αντίθετα, το σύνολο των παρκινσονικών ασθενών που χρησιμοποιήθηκαν είναι πιο ετερογενές, γεγονός που υποδεικνύει ότι πέρα από τον κλινικό φαινότυπο των ασθενών και το στάδιο της νόσου, υπάρχουν άλλοι παράγοντες της νόσου που ρυθμίζουν το μεταγραφικό προφίλ των λεμφοκυττάρων . Λαμβάνοντας υπόψη αυτήν την ποικιλομορφία των παρκινσονικών ασθενών καθώς και το ρόλο της ηλικίας στην εξαγωγή των αποτελεσμάτων, παράλληλα με την κύρια σύγκριση μεταξύ όλων των φυσιολογικών και όλων των παρκινσονικών ατόμων, δοκιμάστηκε μία ακόμη σύγκριση μεταξύ μόνο των παρκινσονικών και υγιών εκείνων ατόμων που πέρα από το χαρακτηρισμό τους διαχωρίζονται μεταξύ τους και από το προφίλ της γονιδιακής τους έκφρασης με βάση τα αποτελέσματα της κατηγοριοποίησης. Τα γονίδια που προέκυψαν από τις συγκρίσεις αυτές να μεταβάλλουν τα επίπεδα έκφρασης τους στα λεμφοκύτταρα των παρκινσονικών ασθενών αφορούν σε λειτουργίες που αντιστοιχούν στη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών και τη μεταγραφή, τη μεταφορά, τη μεταγωγή σήματος και το μεταβολισμό. Οι λειτουργίες αυτές είτε αφορούν σε μηχανισμούς που έχουν βρεθεί να διαταράσσονται στη μέλαινα ουσία της ΝΠ, ή αντιπροσωπεύουν μια περιφερική απόκριση στη νόσο, η παθολογία της οποίας επεκτείνεται έξω από τον εγκέφαλο. Ο προσδιορισμός συγκεκριμένων γονιδίων μεταξύ των αποτελεσμάτων που έχουν ήδη εμπλακεί στη ΝΠ ή παίζουν ρόλο στη φυσιολογία του εγκεφάλου, προσφέρει ένα βιολογικό υπόβαθρο στην προσπάθεια διερεύνησης του μοριακού αποτυπώματος της ΝΠ στα λεμφοκύτταρα. / Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disease of the CNS, affecting 1%-2% of the aging population. The main histopathology of the disease is characterized by the progressive degeneration of the dopaminergic neurons of the substantia nigra leading to primary symptoms that are correlated to motor abnormalities. The diagnosis of PD is possible only after its primary symptoms appear, when a severe degree of neurodegeneration has already occurred. Moreover, the symptoms are not specific for the disease, weakening the accuracy of its diagnosis, especially in its early stages. The etiology of the disease remains unknown. PD is considered to be a rather multifactorial syndrome, the pathogenic mechanisms of which have not yet been clarified, as the onset of the disease cannot be identified presymptomatically. The present thesis had two primary targets: 1) The study of the pathogenesis of the degeneration of the nigrostriatal pathway and 2) the detection of the pathological phenotype of PD in blood. 1) Towards the first direction, the mutant mouse weaver was studied, which represents a unique genetic model of progressive nigrostriatal neurodegeneration. Its pathophysiological phenotype lies on an autosomal missense mutation identified in the girk2 gene, which codes for a subunit of a G-protein-activated inwardly rectifying K+ channel. Although this mutation was not correlated to PD in humans, similar subpopulations of dopaminergic neurons are affected and characterize the pathology of both PD and the weaver mouse model. In addition, a crucial advantage in weaver mice is that the onset of the progressive dopaminergic degeneration is known and thus, can be studied. Based on these facts, the first aim of this thesis was the identification of candidate genes involved in the initiation of the dopaminergic degeneration in weaver mice. In this context, the complete transcriptional profile of the affected midbrain area of weaver mice was investigated using mouse full-genome DNA microarrays. Seven days-old mice were selected for this study, a time point that is currently the last reported at which no neurodegeneration has yet occured in the weaver midbrain. The results that were obtained include a relatively small number of genes that exhibit a limited but significant change in their expression levels. These genes are separated based on their function in four categories that concern the physiology of the synapse or neurotransmission, signal transduction, the regulation of transcription and transport. In the current experimental approach, the broader midbrain area of weaver mice was examined that besides the substantia nigra it includes other non affected dopaminergic or non dopaminergic areas, thus inducing quite a dilution to the genes identified to alter their expression significantly during the initiation of dopaminergic degeneration in weaver mice. However, the gene functions detected to be affected in this study have also been reported in PD and in the MPTP neurotoxical mouse model, even in the early stages of neurodegeneration. Notably, this is the first time such a study of the molecular pathogenic mechanisms of dopaminergic death is conducted so early in the neurodegenerative process, even before cell death begins to be observed. Among the genes whose transcriptional profile was found to specifically characterize the midbrain area of weaver mice, certain genes were selected to be validated by QPCR in a new group of weaver mice, based on their function and their ratio of differential gene expression in the mutant mice. The genes validated to alter their expression profile in the midbrain of weaver mice include supt16h, lasp1, dlgh4 and a predicted transcript variant of nurr1. Supt16h codes for the large subunit of the FACT complex, a chromatin remodeling complex playing an important role in transcription processing. The down regulation of Supt16h in the midbrain of weaver mice could imply a more generalized reduction of the transcriptional activity in the area. Nurr1 is an early gene playing an established role in the development and maintenance of dopaminergic neurons, whereas several mutations of the gene have been associated with PD. Changes in the expression level of Nurr1 might be observed either because of a compensative mechanism taking place in the early stages of dopaminergic degeneration, or alternatively due to the involvement of Nurr1 in the pathogenesis of the nigrostriatal neurodegeneration. Lasp1 and Dlgh4 were found to be downregulated in the midbrain of weaver mice. They code for two synaptic proteins that play a very important role in neurotransmission and post-synaptic response. The decrease of the expression levels of both genes in weaver mice could lead to signaling impairment in the synapse or to abnormalities in the post-synaptic response to stimuli affecting synaptic physiology. Furthermore, the down-regulation of those two synaptic proteins could induce alterations in the architecture of the synapse that would be expected to affect the pre-synaptic neuron as well. In summary, both transcriptional activity change and synaptic function loss or impairment as they are detected through the identification of genes that specifically differentiate their transcriptional profile in the midbrain of weaver mice are potentially processes that are observed to take place in the midbrain before the initiation of the dopaminergic degeneration. Further histological analysis of the expression pattern of those genes in the midbrain of weaver mice could possibly indicate a new molecular direction towards understanding the triggering of dopaminergic cell death. 2) The second goal of the current thesis was the detection of the molecular fingerprint of PD in a peripheral tissue. In this direction, the peripheral blood lymphocytes (PBLs) were chosen to be used. PBLs are an easily accessible tissue, expressing several neurotransmitter receptors that are believed to reflect the function of their brain homologues. Especially in relation to PD, PBLs have been found to normally express dopamine receptors that are upregulated in the disease, while both their dopamine content and the immunoreactivity of tyrosine hydroxylase are reduced in the early stages of PD. Those findings enhance the consideration of PBLs as a putative peripheral marker of CNS impairment in PD. To investigate the transcriptional profile of the lymphocytes from PD patients, a high-throughput analysis of gene expression was carried out using whole–genome human DNA microarrays. The PD patients that were used for this survey were all recently diagnosed to suffer from the disease and had received no treatment. The comparison of the transcriptome in lymphocytes between PD patients and age- and sex-matched healthy subjects identified that PD patients, in terms of their transcriptional profile in PBLs , are categorized separately from the healthy subjects, without however differing dramatically. Moreover, the analysis of gene expression among all samples pointed that age, at least its large variations, affects the transcriptional profile of lymphocytes more actively than sex or the disease itself. The clustering of samples according to their gene expression grouped all healthy subjects of advanced age together, regardless of their sex. On the contrary, the group of PD patients is more heterogeneous, a fact indicating that there might be other disease factors that regulate the transcriptional profile of lymphocytes besides the general clinical phenotype of the disease. Taking into consideration the variability of PD patients, as well as the effect of age on the results obtained, besides the main general comparison between all PD patients and all healthy subjects, another comparison was tried between only those PD patients and healthy subjects that are grouped separately between them based on the clustering outcome. The genes identified to specifically change their expression levels in the lymphocytes of PD patients have functions regarding protein biosynthesis transcription, transport, signal transduction and metabolism. Those functions either reflect the mechanisms underlying the pathology of SN in PD, or represent a peripheral response to the disease, the pathology of which extends beyond the brain to the periphery. The correlation of some of the genes identified in this study to previous studies of PD or brain physiology offers a biological background towards understanding the putative molecular fingerprint of PD in lymphocytes.

Η νόσος του Πάρκινσον χαρακτηρίζεται από την προοδευτική εκφύλιση της μελαινοραβδωτής ντοπαμινεργικής οδού που οδηγεί σε κινητικές διαταραχές. Θεωρείται πολυπαραγοντική νόσος, η αιτιολογία της οποίας παραμένει άγνωστη. Με δεδομένο ότι η διαθέσιμη φαρμακευτική αγωγή της νόσου στηρίζεται στη συμπτωματολογία της και έχει σοβαρές παρενέργειες, η νευροπροστασία από τα πρώϊμα στάδια της νόσου αποτελεί τομέα έντονης έρευνας. Τα τελευταία χρόνια, ένα ευρύ φάσμα παραγόντων ερευνήθηκε ως προς το νευροπροστατευτικό τους ρόλο σε νευροτοξικά μοντέλα οξείας ντοπαμινεργικής εκφύλισης. Ο μεταλλαγμένος μυς “weaver” αποτελεί ένα μοναδικό γενετικό μοντέλο μελαινοραβδωτής νευροεκφύλισης, η οποία λαμβάνει χώρα ενδογενώς και προοδευτικά, αρχίζοντας μετά την 7η μετεμβρυϊκή ημέρα (Ρ7) και προσεγγίζοντας το 50% την 21η μετεμβρυϊκή ημέρα (Ρ21). Στην παρούσα μελέτη, προκειμένου να διερευνηθούν νευροπροστατευτικοί μηχανισμοί κατά τα πρώτα στάδια της νευροεκφυλιστικής διαδικασίας στο μυ “weaver”, και να επιτευχθεί μία πλειοτροπική θεραπευτική δράση, χορηγήθηκαν τρεις φαρμακευτικοί νευροπροστατευτικοί παράγοντες με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης καθώς και ένα σχήμα συνδυασμού τους. Συγκεκριμένα, χορηγήθηκαν, μεμονωμένα και σε συνδυασμό, στους μυς “weaver” N-ακετυλοκυστεΐνη (ΝAC) (αντιοξειδωτική δράση), ασπιρίνη (αντιφλεγμονώδης δράση) και 17β οιστραδιόλη [Ε2] (αντιοξειδωτική, αντιαποπτωτική, νευροτροφική δράση) σε καθημερινή βάση από την Ρ1 μέχρι την Ρ21. Το νευροπροστατευτικό αποτέλεσμα αξιολογήθηκε με ανοσοϊστοχημικό προσδιορισμό των ντοπαμινεργικών νευρώνων της συμπαγούς μοίρας της μέλαινας ουσίας (SNpc) των μυών στους οποίους χορηγήθηκαν τα παραπάνω φάρμακα. Η χορήγηση των NAC και ασπιρίνης δεν επηρέασε την επιβίωση των ντοπαμινεργικών νευρώνων (DA) των weaver μυών. Αντίθετα η χορήγηση της 17β οιστραδιόλης οδήγησε σε σημαντική επιβίωση των DA νευρώνων της SNpc, της τάξης του 48%, στους weaver μυς που έλαβαν την αγωγή, συγκριτικά με τους weaver μυς που έλαβαν φυσιολογικό ορό. Επιπλέον η χορήγηση του συνδυασμού των τριών φαρμάκων (cocktail) προώθησε σε ακόμα μεγαλύτερο βαθμό την επιβίωση των DA νευρώνων της SNpc, σε ποσοστό 86%. Οι weaver μύες που έλαβαν το cocktail εμφάνισαν 26% περισσότερους DA νευρώνες σε σύγκριση με τους weaver μυς που έλαβαν μεμονωμένα 17β οιστραδιόλη προτείνοντας πιθανή συνεργιστική δράση μεταξύ 17β οιστραδιόλης και NAC. Η διερεύνηση του μηχανισμού της νευροεκφύλισης στην SNpc και της παρεχόμενης νευροπροστασίας από τη χορήγηση της 17β οιστραδιόλης και του cocktail πραγματοποιήθηκε σε δύο επίπεδα. Αρχικά με τον προσδιορισμό μιας σειράς δεικτών οξειδωτικού στρες όπως η υπεροξείδωση λιπιδίων και δείκτες της θειολικής κατάστασης του κυττάρου (GSH, GSSG, CSH NPSSC, PSH, PSSP, NPSH, NSPSSR). Ο προσδιορισμός της υπεροξείδωση λιπιδίων πραγματοποιήθηκε στο μεσεγκέφαλο και το ραβδωτό σώμα των φυσιολογικών και weaver μυών που έλαβαν φυσιολογικό ορό (saline +/+ και saline wv/wv), 17 β οιστραδιόλη (17β +/+ και 17β wv/wv) cocktail (cocktail +/+ και cocktail wv/wv). Τα επίπεδα της υπεροξείδωσης λιπιδίων, στο μεσεγκέφαλο, αυξήθηκαν περίπου κατά 98% στους saline wv/wv μυς συγκριτικά με τους saline +/+ δείχνοντας παρουσία έντονου οξειδωτικού στρες στην παθολογική κατάσταση των weaver μυών. Ήταν ενδιαφέρον όμως το γεγονός ότι η λιπιδική υπεροξείδωση ανεστάλη σε ποσοστό 27% στους 17β wv/wv ενώ επανήλθε στα φυσιολογικά επίπεδα στους cocktail wv/wv μύες. Από τους υπόλοιπους δείκτες που εξετάστηκαν μόνο το NPSSC έδειξε διαφορές μεταξύ saline +/+ και saline wv/wv, ενώ οι GSSG, PSSP και PSH ακολούθησαν παρόμοια αύξηση στους cocktail +/+ και cocktail wv/w. Οι παρατηρήσεις αυτές δείχνουν ότι οι συγκεκριμένοι δείκτες από μόνοι τους δεν μπορούν να δώσουν σαφή εικόνα της οξειδωτικής κατάστασης, καθώς αποτελούν ταχέως μεταβαλλόμενα συστατικά αντιοξειδωτικών κύκλων. Στη συνέχεια διερευνήθηκε η έκφραση των γονιδίων Lasp1, Supt14h, Nr4a2 (nurr1), Dlg4 και του γονιδίου του μεταφορέα της σεροτονίνης (SERT), τα οποία φαίνονται να εμπλέκονται στα μονοπάτια της νευροεκφύλισης, στη μεσεγκεφαλική περιοχή και στο ραβδωτό σώμα των weaver μυών. Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές στα επίπεδα έκφρασής τους με χρήση της τεχνικής RT-PCR σε καμία από τις υπό εξέταση περιοχές. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι η 17β-οιστραδιόλη παρείχε σημαντική νευροπροστασία στους ντοπαμινεργικούς νευρώνες, για πρώτη φορά, ενός μοντέλου in vivo, ενδογενούς, προοδευτικής μελαινοραβδωτής νευροεκφύλισης, του μοντέλου weaver. Στο μηχανισμό της νευροπροστατευτικής δράσης της Ε2 φαίνεται να παίζει σημαντικό ρόλο η αντιοξειδωτική της δράση αφού η χορήγησή της αναστέλλει τη λιπιδική υπεροξείδωση. Επιπλέον η νευροπροστατευτική δράση της Ε2 ενδυναμώθηκε σημαντικά κατά τη συγχορήγηση του NAC, προτείνοντας την ύπαρξη συνέργειας μεταξύ της Ε2 και της GSH, για πρώτη φορά σε ένα in vivo μοντέλο νευροεκφύλισης. Η ενίσχυση του νευροπροστατευτικού αποτελέσματος από το cocktail δίνει ένα πρόσθετο επιχείρημα στην υπόθεση του αντιοξειδωτικού τρόπου δράσης της Ε2 αφού παράλληλα το cocktail επαναφέρει την υπεροξείδωση των λιπιδίων στα φυσιολογικά επίπεδα. Οι παρατηρήσεις αυτές προτείνουν την Ε2 ως μια μελλοντική υποψήφια φαρμακευτική αγωγή για νευροεκφυλιστικές καταστάσεις, όπως είναι η νόσος του Πάρκινσον, για τα θηλυκά βέβαια άτομα. Eπιπλέον προτείνουν ότι ο συνδυασμός της Ε2 και του NAC μπορεί να οδηγήσει σε εφαρμογή μικρότερων και κατά συνέπεια λιγότερο επιβαρυντικών, από άποψη παρενεργειών, δόσεων που θα οδηγεί σε ίδιο ή και μεγαλύτερο νευροπροστατευτικό αποτέλεσμα με τη μεμονωμένη χορήγηση της 17β-οιστραδιόλης. / Parkinson’s disease (PD) is characterized by the progressive degeneration of the nigrostriatal dopaminergic innervation that leads to motor disturbances. It is considered to be a multifactor disease, the etiology of which still remains unknown. Since currently available treatments are only symptomatic, having severe side-effects, neuroprotection from the early stages of the disease has been given much attention as a promising approach to PD management. Indeed, a broad range of agents has been investigated for their neuroprotective role in neurotoxical models of acute dopaminergic degeneration. “Weaver” mutant mouse represents a unique genetic model, in which the nigrostriatal neurodegeneration occurs endogenously and progressively, starting after postnatal day 7 (P7) and reaching 50% at P21. In the present study, aiming to identify neuroprotective mechanisms in the early progression of the “weaver” degenerative process and to achieve a potentially pleiotropic therapeutic action, we applied three pharmaceutical agents with different mechanisms of action, as well as a scheme combining them. Specifically, “weaver” mice were treated, individually and in combination, with N-acetylcysteine (NAC) (antioxidant), aspirine (anti-inflammatory) and 17b-estradiol [E2] (antioxidant, antiapoptotic, neurotrophic) daily, from P1 to P21. The neuroprotective effect was evaluated by immunohistochemical detection of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra (SNpc) of treated animals. The administration of ΝΑC and aspirine did not influence the survival of (DA) neurons of weaver mice. On the contrary, the administration of 17b estradiol led to significant survival of DA neurons of SNpc, approximately 48%, in weaver mice that received E2, comparatively with weaver mice that received saline. Moreover the administration of the combination of the three drugs (cocktail) promoted the survival of DA neurons of SNpc, approximately 86% to a higher degree. Weaver mice that received cocktail had 26% more DA neurons compared to weaver mice that received individually 17b estradiol, proposing a possible synergistic action between 17b estradiol and NAC. The investigation of mechanism of neurodegeneration in SNpc and provided neuroprotection by 17b estradiol and cocktail, was realised in two levels. Initiall, by determination of oxidative stress markers, like lipid peroxidation and markers of cellular thiol redox (GSH, GSSG, CSH NPSSC, PSH, PSSP, NPSH, NSPSSR). The determination of lipid peroxidation was realised in the midbrain and striatum of normal and weaver mice that received saline (saline +/+ and saline wv/wv), 17 b estradiol (17b +/+ and 17b wv/wv) cocktail (cocktail +/+ and cocktail wv/wv). Lipid peroxidation levels in the midbrain were increased about 98% in saline wv/wv mice comparatively with the saline +/+, showing the presence of intense oxidative stress in the weaver mutant mouse. It was interesting, however, the fact that lipid peroxidation was inhibited approximately 27% in 17b wv/wv mice, while it was reverted at the normal levels in cocktail wv/wv mice. Regarding to the other oxidative markers that were examined, only NPSSC showed differences between saline +/+ and saline wv/wv, while the GSSG, PSSP and PSH followed similar increasement in both cocktail +/+ and cocktail wv/w animals. This observation indicates that these markers alone cannot give a clear figure of oxidative situation, as they constitute rapidly altered components of antioxidant cycles. Afterwards, we investigated the expression of genes Lasp1, Supt14h, Nr4a2 (nurr1), Dlg4 and serotonin transporter’s gene (SERT), which appear to be involved in neurodegeneration pathways, in the midbrain ant striatum of normal and weaver mice. There were not observed differences in their expression levels (using the RT-PCR technique) in both regions investigated. The results of the present study, lead to the conclusion that 17b-estradiol provided important neuroprotection in the DA neurons, for the first time, in a model of in vivo, endogenous, progressive dopaminergic degeneration, the weaver model. The mechanism of E2’s neuroprotective effect appears to be antioxidant as the administration of E2 suspends lipid peroxidation. Moreover the E2’s neuroprotective effect was strengthened significantly by the co-treatment of NAC, proposing the existence of synergy between E2 and GSH, for the first time in an in vivo model of neurodegeneration. The reinforced cocktail’s result gives an additional argument in the hypothesis of antioxidant mechanism of E2’s action, as cocktail, at the same time, restores lipid peroxidation in normal levels. These observations propose E2 as a future candidate pharmaceutic treatment for neurodegenerative situations, like PD, of course for female individuals. Moreover they propose that the combined treatment of E2 and NAC, can lead to the application of lower and, in consequence, less aggravating doses, concerning the side effects, that will lead to same or even higher neuroprotective result with the individual administration of 17b-estradiol

The scope of this thesis is to process and analyze statistically Magnetic Resonance Images (MR-T1) from Parkinson’s disease patients in order to detect brain areas that exhibit brain change which is caused by the disease. Parkinson’s disease is an idiopathic disease which means that its cause is yet unknown. It is a chronic neurodegenerative disorder of the central nervous system which causes the progressive death of specific brain neurons that leads to motor impairments (tremor, bradykinesia, muscle rigidity) and non motor ones (cognitive, sleep, sensation disturbances). Magnetic Resonance Images (T1-weighted) were acquired from both Parkinson’s patients and healthy subjects (Controls) at intervals of 0 and 5 years. The data have undergone longitudinal (two-time-point), cross sectional (single-time-point) and statistical analysis with the use of FSL software library. Evidence of atrophy among Parkinson’s patients aroused, in brain areas near the ventricles and the middle temporal gyrus, after statistical analysis / Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι η επεξεργασία και στατιστική ανάλυση μαγνητηκών τομογραφιών (MR-T1) από ασθενείς με Πάρκινσον για την ανίχνευση περιοχών του εγκεφάλου που παρουσιάζουν μεταβολές που οφείλονται στην ασθένεια. Η ασθένεια Πάρκινσον είναι ιδιοπαθής, δηλαδή ασθένεια της οποίας η αιτία παραμένει ακόμη άγνωστη. Είναι μια χρόνια δυσλειτουργία λόγω εκφυλισμού των νευρώνων του κεντρικού νευρικού συστήματος η οποία προκαλεί τη σταδιακή νεκρωση συγκεκριμένης ομάδας εγκεφαλικών νευρώνων. Αυτή η νέκρωση οδηγεί σε κινητικές δυσλειτουργίες (τρέμουλο, βραδυκινησία, και μυϊκή δυσκαμψία και σε μή κινητικές όπως γνωστικές, διαταραχής ύπνου,διαταραχές αφής κ.α. Μαγνητικές τομογραφίες (τύπου Τ1) ασθενών και υγιών ελήφθησαν σε διαστήματα 0 και 5 ετών. Τα δεδομένα αναλύθηκαν με δυο μεθόδους (longitudinal και cross-sectional) και εν συνεχεία έγινε στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων. Έγινε χρήση της βιβλιοθήκης FSL Μετά από στατιστική ανάλυση προέκυψαν ενδείξεις ατροφίας στους ασθενείς με Πάρκινσον σε περιοχές του εγεκφάλου κοντά στις εγκεφαλικές κοιλίες (ventricles) και στη μέσο-κροταφική έλικα (middle temporal gyrus).

Η νόσος του Parkinson χαρακτηρίζεται από τη βαθμιαία, εκλεκτική νευροεκφύλιση των ντοπαμινεργικών νευρώνων της μελαινοραβδωτής οδού. Η μειωμένη δραστηριοποίηση των ντοπαμινεργικών υποδοχέων που προκαλείται από την ανεπάρκεια ντοπαμίνης τροποποιεί τη λειτουργία των βασικών γαγγλίων και αναστέλλει τα κινητικά συστήματα. Ιδανικό πειραματικό μοντέλο αποτελεί το μοντέλο weaver, το οποίο εμφανίζει το ίδιο μοτίβο νευροεκφύλισης με τους παρκινσονικούς ασθενείς καθώς και περισσότερη από 70% μείωση της ντοπαμίνης στο ραβδωτό σώμα. Το γεγονός πως δεν υπάρχει σήμερα αποτελεσματική θεραπεία που να σταματά ή να αναστρέφει την εξέλιξη της νόσου, δημιουργεί την ανάγκη ανακάλυψης ενός φαρμακευτικού σχήματος το οποίο θα έχει νευροπροστατευτική δράση και θα περιορίζει τις παρενέργειες. Προηγούμενα αποτελέσματα της ομάδας μας δείχνουν σημαντική επιβίωση των ντοπαμινεργικών κυττάρων στο μοντέλο weaver μετά από χρόνια χορήγηση του ενδογενούς νευροστεροειδούς DHEAS, του χημικού αναλόγου του ΒΝΝ-50 (το οποίο δε μεταβολίζεται σε οιστρογόνα) και του φαρμακευτικού συνδυασμού του ΒΝΝ-50 με τη Ν-ακετυλοκυστεΐνη (NAC), με το τελευταίο να επαναφέρει πλήρως τον αριθμό των κυττάρων στη μέλαινα ουσία. Στην παρούσα εργασία θελήσαμε να διερευνήσουμε τους μηχανισμούς μέσω των οποίων επιτυγχάνεται η νευροπροστασία που προκαλεί η συγχορήγηση του συνδυασμού BNN-50/ΝAC. Για το σκοπό αυτό, αξιολογήσαμε την αντιαποπτωτική, καθώς και την αντιοξειδωτική δράση του σχήματος BNN-50/NAC. Οι δύο δείκτες επιλέχθηκαν λαμβάνοντας υπόψιν τον κεντρικό ρόλο του αποπτωτικού θανάτου στη διαδικασία της νευροεκφύλισης, καθώς και το ρόλο του οξειδωτικού στρες στην παθογένεια της νόσου. Τα αποτελέσματα μας υποδεικνύουν πλειοτροπική δράση του φαρμακευτικού συνδυασμού BNN-50/NAC, η οποία εκφράζεται μέσω της ισχυρής αντιαποπτωτικής και αντιοξειδωτικής του δράσης. / Parkinson 's disease is characterized by the progressive, selective neurodegeneration of the dopaminergic neurons of the nigrostriatal pathway. The decreased activation of dopamine receptors caused by insufficient dopamine levels, modifies the function of the basal ganglia circuit and inhibits the mobility systems. The weaver model consists an ideal model for neuroprotection studies, which exhibits the same pattern of neurodegeneration as the parkinsonian patients and more than 70% decrease of dopamine in the striatum. The fact that there is currently no effective treatment to attenuate or reverse the disease progression, creates the need for discovery of a drug combination which will exhibit neuroprotective effect and reduce the side effects. Previous results of our group, have shown a significant survival of dopaminergic neurons in weaver mice after chronic administration of endogenous neurosteroid DHEA-S, the chemical analog BNN-50 (which is not metabolized to estrogens) and the combination of the BNN-50 with N-acetylcysteine (NAC,with the latter combination completely rescuing the number of dopaminergic cells of the substantia nigra. The aim of this study was to investigate the mechanisms of neuroprotection induced by coadministration of combination BNN-50/NAC. For this purpose, we evaluated the possible antiapoptotic and antioxidant action of the BNN-50/NAC combination. Our results suggest a pleiotropic effect of the BNN-50/NAC drug combination, that is expressed through strong antiapoptotic and antioxidant activity.

Σκοπός της μελέτης : H διερεύνηση της επίδρασης του εν τω βάθει εγκεφαλικού ερεθισμού στον υποθαλάμιο πυρήνα (STN-DBS) στη λειτουργία του Αυτόνομου Νευρικού Συστήματος (ΑΝΣ) σε ασθενείς με Νόσο Πάρκινσον. Μέθοδος-Υλικό: Στη μελέτη έλαβαν μέρος 24 ασθενείς με ιδιοπαθή νόσο Πάρκινσον και 24 υγιείς μάρτυρες με πλήρη αντιστοιχία ως προς το φύλο και την ηλικία (μέσος όρος ηλικίας± σταθερά απόκλιση, 62.1±9.4 έτη). Η εκτίμηση των ασθενών έγινε 3 μέρες προ χειρουργείου ενώ ελάμβαναν κανονικά την αγωγή τους και 6 μήνες μετά την επέμβαση σε “on DBS/ on medication” κατάσταση. Όλοι οι ασθενείς συμπλήρωσαν ένα ερωτηματολόγιο σχετικά με τα συμπτώματα από το ΑΝΣ και υπεβλήθησαν σε μέτρηση της Αρτηριακής Πίεσης (ΑΠ) σε ύπτια θέση καθώς και στο 1ο και 3ο λεπτό μετά από απότομη έγερση από ύπτια σε όρθια θέση. Η νευροφυσιολογική εκτίμηση ασθενών και μαρτύρων περιελάμβανε: α. μέτρηση της συμπαθητικής δερματικής απάντησης (ΣΔΑ) από την παλάμη και το πέλμα με ηλεκτρικό ερεθισμό, β. μελέτη της διακύμανσης του καρδιακού ρυθμού (ΚΡ) ως προς τον χρόνο στις φάσεις της ήρεμης και βαθιάς αναπνοής (Rest RR IV και DB RR IV), κατά τη δοκιμασία Valsalva (Valsalva ratio) και κατά το Τilt-test (Tilt ratio). Με τη φασματική ανάλυση της πεντάλεπτης καταγραφής του ΚΡ σε ηρεμία που πραγματοποιήθηκε αργότερα υπολογίστηκαν οι παράμετροι LF, HF, LFnorm, HF norm, TP και ο λόγος LF/HF. Αποτελέσματα: Το 45,8% των ασθενών είχαν ορθοστατική υπόταση πριν και 12,5% μετά την επέμβαση, αλλά κατά τη στατιστική ανάλυση των μετρήσεων αυτών δεν πρόεκυψε σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων. Βρέθηκε σημαντική μείωση της συχνότητας των διαταραχών εφίδρωσης, της ακράτειας και της δυσκοιλιότητας στην μετεγχειρητική εκτίμηση (p<0,005). Στη ΣΔΑ μεταξύ των ασθενών πριν και μετά το STN-DBS δε βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές. Συνολικά 6 ασθενείς είχαν παθολογική ή απούσα ΣΔΑ πριν το χειρουργείο και 7 μετά (χ 2, p=0,114). Στις παραμέτρους Rest RR IV, DB RR IV, Valsalva ratio & Tilt ratio δε διαπιστώθηκε σημαντική διαφορά προ και μετά DBS (p>0.,050) και ήταν μάλιστα και προ- και μετεγχειρητικά μειωμένες στους ασθενείς απ’ ότι στους μάρτυρες (p <0,050). Σημαντική μείωση μόνο της παραμέτρου LF προέκυψε συγκρίνοντας τους ασθενείς πριν και μετά τη χειρουργική επέμβαση ενώ οι ασθενείς μετεγχειρητικά είχαν σημαντικά μειωμένες τιμές των LF, TP και LFnorm σε σχέση με τις αντίστοιχες τιμές των υγιών μαρτύρων. Δε βρέθηκε συσχέτιση (p >0,050) της κινητικής βελτίωσης λόγω DBS με τις ατομικές διαφορές των τιμών των παραμέτρων στον εκάστοτε ασθενή πριν και μετά το χειρουργείο. Συμπεράσματα: Είναι σαφής η θετική επίδραση του DBS στη μείωση της συχνότητας των διαταραχών εφίδρωσης, αλλά το χειρουργείο δεν έπαιξε αξιοσημείωτο ρόλο στις ΣΔΑ. Βρέθηκε μόνο μια μη στατιστικά σημαντική μείωση του ποσοστού των ασθενών με Ο.Υ., ενώ καμία επίδραση δεν υπήρξε στις παθολογικές τιμές του Κ.Ρ. των ασθενών. H φασματική ανάλυση του Καρδιακού Ρυθμού δεν έδειξε αλλαγή στην ισορροπία μεταξύ συμπαθητικής και παρασυμπαθητικής λειτουργίας λόγω DBS. Γενικό συμπέρασμα είναι ότι STN-DBS ωφελεί σημαντικά την κινητική βελτίωση, αλλά δεν έχει αξιόλογη, θετική ή αρνητική, επίδραση στη ρύθμιση της λειτουργίας του ΑΝΣ. / Purpose: To assess the impact of subthalamic nucleus (STN) deep brain stimulation (DBS) on the autonomic nervous system function in patients with advanced Parkinson’s disease (PD). Material- Methods: Twenty-four patients with idiopathic PD (mean age±SD, 62.1±9.4 years old) were examined 3 days before and 6 months after DBS, “on medication” state both times. Each examination session included registration of autonomic symptoms by means of a semi-structural questionnaire, blood pressure (BP) recording at supine position and at the first and third minute after sudden change from supine to standing position and a neurophysiological assessment. The neurophysiological examination included: a. recording of sympathetic skin response (SSR) from both palms and a sole, b. time domain analysis of RR interval variation during normal and deep breathing, during Valsalva manoeuvre and during tilt test. By off-line performed frequency domain analysis of heart rate variation the Total Power, the Low Frequency band, the High Frequency band and their normalized units were estimated. The neurophysiological measurements were compared to those of 24 healthy controls matched for age and sex. Results: Orthostatic hypotension was present in 45.8% of the patients preoperatively and 12.5% postoperatively, whereas statistical analysis showed no significant difference in BP measurements between pre- and post DBS studies. A statistical significant reduction in the frequency of autonomic symptoms such as constipation, sweating disturbances and urgency was established after implantation. In SSR measurements no change was found between patients before and after DBS. Six out of 24 patients has abnormal or absent SSR before surgery and 7 afterwards (χ 2, p =0.114). The values of time domain variables were both pre and postoperatively lower in patients than in controls. A significant reduction was found in LF band after the implantation. There was no correlation between individual, deep brain stimulation-related changes of motor function and corresponding neurophysiological measurements. Conclusions: The positive effect of STN-DBS on the sweating disturbances reported by patients is established, whereas no influence was found on SSR measurements. Subthalamic stimulation had no effect on the abnormal heart rate regulation of the patients, but a non significant reduction in orthostatic hypotension was noticed. Finally through spectral analysis no effect on the balance of sympathetic and parasympathetic function was found. Overall, despite its clear benefit on motor performance, STN-DBS had no considerable, positive or negative, impact on the autonomic regulation.

Ο εν τω βάθει ηλεκτρικός εγκεφαλικός ερεθισμός (DBS) αποτελεί μία ευρέως αποδεκτή και πολύ αποτελεσματική θεραπευτική μέθοδο για ασθενείς με φαρμακοανθεκτική ν. Πάρκινσον. Διάφορες μελέτες έδειξαν ότι το DBS στον υποθαλάμιο πυρήνα (STN) οδηγεί σε αύξηση του σωματικού βάρους, ο μηχανισμός της οποίας παραμένει άγνωστος. Τα τελευταία χρόνια διατυπώθηκαν διάφορες θεωρίες για τον πιθανό μηχανισμό αυτής της αύξησης βάρους. Σύμφωνα με μία από τις πιο ενδιαφέρουσες θεωρίες, η αύξηση βάρους οφείλεται σε διαταραχή του μηχανισμού ρύθμισης της λήψης τροφής σε υποθαλαμικό επίπεδο. Είναι γνωστό ότι ο υποθάλαμος κατέχει κεντρικό ρόλο στη ρύθμιση της ομοιόστασης της ενέργειας: δέχεται, επεξεργάζεται και ερμηνεύει ορεξιογόνα και ανορεξιογόνα σήματα όπως η γκρελίνη, το ΝΡΥ και η λεπτίνη. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η διερεύνηση της πιθανής συμμετοχής του ηλεκτρικού ερεθισμού του υποθαλάμιου πυρήνα στη ρύθμιση της ομοιόστασης της ενέργειας, μέσω της διαταραχής των ορεξιογόνων και ανορεξιογόνων πεπτιδίων γκρελίνη, ΝΡΥ και λεπτίνη. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκαν 23 από τους ασθενείς με ν.Πάρκινσον που υποβλήθηκαν σε STN DBS στην κλινική μας (15 άντρες-8 γυναίκες, ηλικία: 65,2 ± 8,9χρόνια, διάρκεια νόσου:12,7 ± 6χρόνια). Κάθε ασθενής εξετάστηκε σε 3 διαδοχικές χρονικές στιγμές: 3 μέρες πριν το χειρουργείο, 3 και 6 μήνες μετά το χειρουργείο και υπεβλήθη σε μέτρηση του σωματικού βάρους και του BMI, λιπομέτρηση και μέτρηση των επιπέδων γκρελίνης, λεπτίνης, NPY και κορτιζόλης ορού. Τρεις μέρες πριν και 6 μήνες μετά το χειρουργείο, πραγματοποιήθηκε κλινική εκτίμηση των ασθενών με τη χρήση των: Unified Parkinson’s Desease Rating Scale (UPDRS), Schwab and England Scale και Hoehn Yahr scale, καθώς και υπολογισμός της ημερήσιας δόσης ντοπαμίνης (LEDD). Τα αποτελέσματα της μελέτης μας συνοψίζονται ως εξής: 3 μήνες μετά τη χειρουργική επέμβαση διαπιστώθηκε σημαντική αύξηση βάρους των ασθενών μας: (3.09±5.00kg, P=0.007), χωρίς περαιτέρω αύξηση στους 6 μήνες. Τα επίπεδα του ΝΡΥ στο περιφερικό αίμα αυξήθηκαν σημαντικά 3 μήνες μετά το χειρουργείο (p=0.05), ενώ τα επίπεδα της γκρελίνης αυξήθηκαν σημαντικά στους 6 μήνες (p=0.001). Η αύξηση του σωματικού βάρους συσχετίστηκε σημαντικά με τη μεταβολή των επιπέδων της γκρελίνης και της λεπτίνης στους 3 και 6 μήνες αντίστοιχα. Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι το STN DBS φαίνεται να προκαλεί μία προσωρινή δυσλειτουργία της υποθαλάμιας έκκρισης ΝΡΥ και γκρελίνης. Η μεταβολή του σωματικού βάρους μπορεί να αποδοθεί στην αυξημένη έκκριση γκρελίνης και λεπτίνης. Περαιτέρω μελέτες με μεγαλύτερο αριθμό ασθενών απαιτούνται για να επιβεβαιωθεί ο ρόλος της πεπτιδιακής δυσλειτουργίας στην αύξηση βάρους μετά τη νευροδιέγερση και για να διερευνηθεί η πιθανή νευροπροστατευτική δράση που το DBS μπορεί να ασκήσει μέσω της αύξησης των επιπέδων της γκρελίνης. / Deep brain stimulation (DBS) is a widely accepted and highly effective treatment method for patients with medically refractory idiopathic Parkinson's desease. Various studies have shown that DBS of the subthalamic nucleus (STN) results in increased body weight, the mechanism of which is still unknown. In recent years there were various theories as to the possible mechanism of this weight gain. According to the most interesting theory, weight gain is due to a disruption of the central mechanism that regulates food intake. It is known that the hypothalamus plays a central role in the regulation of energy homeostasis: it receives, processes and interprets orexigenic and anorexigenic signals such as ghrelin, NPY and leptin. The aim of this study was to investigate the possible involvement of STN DBS in the regulation of energy homeostasis, through the disruption of orexigenic and anorexigenic peptides ghrelin, leptin and NPY. Twenty three patients with idiopathic Parkinson’s desease who underwent STN DBS in our clinic were included in our study (15 males - 8 females, age : 65,2 ± 8,9 years, disease duration : 12,7 ± 6chronia ). Each patient was examined at three consecutive time points: 3 days before surgery, 3 and 6 months after surgery. At each clinical appointment all patients underwent body composition measurements including body weight, body mass index (BMI) and fat mass, as well as blood sampling for the measurement of the circulating levels of ghrelin, leptin, NPY and cortisol. Three days before and 6 months after surgery patients were clinically evaluated with the use of the Unified Parkinson's Desease Rating Scale (UPDRS), Schwab and England Scale and Hoehn Yahr scale and the L-dopa daily dose (LEDD) was recorded. The results of our study are summarized as follows : 3 months after surgery there was a significant increase of body weight: (3.09 ± 5.00kg, P = 0.007), with no further increase at 6 months. NPY levels increased significantly 3 months after surgery (p = 0.05), while ghrelin levels increased significantly at 6 months (p = 0.001). Weight gain was significantly correlated with the change of ghrelin and leptin levels at 3 and 6 months respectively. In conclusion, STN DBS seems to temporarily dysregulate the hypothalamic secretion of NPY and ghrelin and weight gain can be attributed to the increased secretion of leptin and ghrelin. Further studies with a larger number of patients are required to confirm the role of peptide dysfunction on weight gain after neurostimulation and to investigate the possible neuroprotective role of DBS, exerted through the increase of ghrelin levels.

Σκοπός της παρούσης εργασίας είναι η βιβλιογραφική αναζήτηση, παράθεση και επιβεβαίωση παλαιότερων τεχνικών που έχουν χρησιμοποιηθεί κατά καιρούς για τη βέλτιστη στόχευση και ηλεκτρικό ερεθισμό δομών των βασικών γαγγλίων και του θαλάμου, αλλά και η αναζήτηση νέων τεχνικών που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν τόσο κατά τη διάρκεια του χειρουργείου όσο και μετά από αυτό. Το κύριο μέρος της εργασίας είναι η εύρεση νέων συνδυαστικών τεχνικών οι οποίες επηρεάζουν τη στόχευση των εν τω βάθει πυρήνων, και πιο συγκεκριμένα την διεγχειρητική στόχευση του υποθαλάμιου πυρήνα κατά την διάρκεια στερεοτακτικής και λειτουργικής νευροχειρουργικής Παρκινσονικών ασθενών, καθώς και ο καθορισμός συγκεκριμένων τροχιών μικρο/μακροηλεκτροδίων οι οποίες να μπορούν να εγγυηθούν μακροχρόνια θετικά κλινικά αποτελέσματα. Προτού αναφέρουμε λεπτομερώς αυτές τις τεχνικές, αναλύουμε τον τρόπο λειτουργίας του εν τω βάθει εγκεφαλικού διεγέρτη, αναφέρουμε κάποια ιστορικά ορόσημα στην ανάπτυξη της στερεοτακτικής και λειτουργικής νευροχειρουργικής και αναφέρουμε τους διαφόρους πυρήνες που έχουν διεγερθεί κατά καιρούς για την αντιμετώπιση των συμπτωμάτων διαφόρων νευρολογικών παθήσεων. Επίσης αναφέρουμε αρκετά ανατομικά στοιχεία (συνοδεία σχεδίων) των υπό διέγερση περιοχών καθώς και τη φυσιολογία που εμπλέκεται έτσι ώστε να έχουμε μείωση ή και εξάλειψη των διαφόρων νευρολογικών/ψυχιατρικών συμπτωμάτων. Αναφερόμαστε στη γενικότερη εφαρμογή του ηλεκτρισμού στην ιατρική καλύπτοντας τόσο το κεντρικό όσο και το περιφερειακό νευρικό σύστημα, σε ασθένειες οι οποίες παρουσιάζουν νευρολογικές και ψυχιατρικές εκφάνσεις, ενώ αναλύουμε και διεξοδικά τον μηχανισμό δράσης νευρολογικών ασθενειών από μοριακό επίπεδο μέχρι των αλλαγών που παρατηρούνται στα μετρήσιμα ηλεκτρικά πεδία τόσο των εν τω βάθει δομών όσο και του φλοιού. Στο τελευταίο κεφάλαιο αυτής της εργασίας αναλύουμε τις μετρήσεις μας που ελήφθησαν από 7 Παρκινσονικούς ασθενείς κατά τη διάρκεια χειρουργείου για την στόχευση και ερεθισμό του υποθαλάμιου πυρήνα, και αναφέρουμε πως με τη χρήση μη γραμμικής δυναμικής και χάους μπορούμε να επιτύχουμε το βέλτιστο κλινικό αποτέλεσμα. / The objective of the present thesis is the bibliographical research, instantiation and confirmation of various techniques that have been occasionally used for the most optimal targeting and electric stimulation of basal ganglia nuclei and thalamus, as well as the finding of new innovative techniques that can be used so much intraoperatively as much postoperatively. The main part of this thesis is the finding of new combined techniques that influence the targeting of deep brain nuclei, and more specifically the targeting of subthalamic nucleus during functional neurosurgery in parkinsonian patients, as well as the determination of specific trajectories of micro/macroelectrodes which can guarantee long-lasting positive clinical results. Before we report in detail these techniques, we analyze the function of the deep brain stimulator, we report certain historical landmarks in the growth of stereotactic and functional neurosurgery and we report the various nuclei that they occasionally have been stimulated for the amelioration of symptoms of various neurological diseases. Also we report many anatomical information (accompanied by drawings) of the areas under stimulation as well as the physiology that is involved so as to induce amelioration of various neurological/psychiatric symptoms. We have analyzed the more general application of electricity in the medicine covering so much the central as much the peripheral nervous system, the symptoms of diseases that present neurological and psychiatric manifestations, while we have analyzed in depth the mechanism of action of neurological diseases from molecular level up to the changes that are observed in the measurable electric fields from both deep brain nuclei and the cerebral cortex. In the last chapter of this thesis we analyze the electric activity that was measured intraoperatively from scalp and deep brain electrodes of 7 parkinsonian patients during targeting and stimulation of the subthalamic nucleus, and we report that with the use of non linear dynamics and chaos we can achieve the most optimal clinical result.