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).

Deep brain stimulation (DBS) of the subthalamic nucleus (STN) and DBS of the pedunculopontine nucleus (PPN) have been shown to be effective surgical therapies for Parkinson’s disease (PD). To better understand the PPN and STN as DBS targets for PD, this research compares the anatomy, electrophysiology, and motor control roles of these nuclei. PPN and STN connections were examined in vivo in human subjects and in the non-human primate using probabilistic diffusion tractography. Both the PPN and STN were connected with each other and with the motor cortex (M1) and basal ganglia. After studying these anatomical connections in primates, their functional significance was further explored in an anesthetized rat model of PD. Examination of the electrophysiological relationship between the PPN and basal ganglia in the presence of slow cortical oscillatory activity suggested that excitatory input from the STN may normally modulate PPN spike timing but that inhibitory oscillatory input from the basal ganglia output nuclei has a greater effect on PPN spike timing in the parkinsonian brain. To examine transmission and modulation of oscillatory activity between these structures at higher frequencies, LFP activity was recorded from the PPN and STN in PD patients performing simple voluntary movements. Movement-related modulation of oscillatory activity predominantly occurred in the α (8-12 Hz) and low β (12-20 Hz) frequencies in the STN but in the high β (20-35 Hz) frequencies in the PPN, supporting observations from rodent studies suggesting that oscillatory activity is not directly transmitted from the STN to the PPN in PD. Finally, to better understand the roles of the STN and PPN in large-scale movement, the effects of STN and PPN DBS on gait abnormalities in PD patients were studied. DBS of the STN appeared to improve gait by optimising executive gait control while DBS of the PPN appeared to restore autonomic gait control. These results have several implications for DBS patient selection, surgical targeting, and for understanding the mechanisms underlying DBS efficacy.

La maladie de Parkinson (MP) est une pathologie neurodégénérative associée principalement à une perte progressive de neurones dopaminergiques de la substance noire (SN) conduisant à une diminution de dopamine au niveau du striatum. Une des approches thérapeutiques expérimentales de la MP est la greffe de neurones dopaminergiques, non pas au niveau de la SN, mais directement dans la région cible, le striatum, et ceux avec des résultats variables. Dans cette étude, nous avons comparé en détail la récupération fonctionnelle suite à la transplantation de mésencéphale ventral (MV) fœtal provenant de souris exprimant la GFP sous le contrôle du promoteur de la tyrosine hydroxylase soit au niveau de la SN soit dans le striatum de souris adultes lésées unilatéralement à la 6-hydroxydopamine. Les conséquences anatomiques et fonctionnelles ont été analysées par des approches comportementales, électrophysiologiques et immunohistochimiques. Nos résultats montrent que les neurones greffés dans les deux emplacements envoient des projections vers le striatum. De plus, les deux types de greffes induisent une amélioration significative de la motricité ainsi que de l'activité des neurones du striatum. Toutefois, seule la greffe intranigrale a permis la restauration de la motricité fine des membres antérieurs et un retour à une excitabilité des neurones striataux à l’état basal. / Parkinson’s disease (PD) is a neurodegenerative disorder associated with a progressive loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra (SN), leading to a loss of dopamine in the striatum. One of the experimental therapeutic approaches in PD is the graft of DA neurons not in their ontogenic site, the SN, but directly into the target region, the striatum and those leads to variable results. In this study, we have analyzed in detail the functional outcome of fetal VM tissue expressing GFP under the control of a tyrosine hydroxylase promoter grafts placed either into the SN or striatum in unilaterally 6-hydroxydopamine lesioned adult mice. Anatomical and functional outcome were analyzed using behavioral, electrophysiological and immunohistochemical approaches. Our results show that transplanted neurons in both locations can survive and re-innervate the striatum. Furthermore, both grafts locations significantly restored motor performance and induced the recovery of striatal firing properties. However, only intranigral transplantation allows recovery of fine motor skills of previous members and efficiently normalized cortico-striatal responses.

La maladie de Parkinson (MP) est une affection neurodégénérative fréquente d’étiologie inconnue, touchant environ 5% de la population mondiale après 80 ans. Environ 10% des cas correspondent à des formes familiales à transmission mendélienne. Pendant longtemps, un dysfonctionnement mitochondrial a été soupçonné jouer un rôle dans la physiopathologie de la MP. Cette possibilité a été récemment corroborée par des découvertes majeures réalisées dans le cadre des formes autosomiques récessives. Parkine et PINK1, les produits de deux gènes associés à ces formes familiales, participent au sein d’une même voie moléculaire au contrôle de la qualité mitochondriale, par la régulation du transport, de la dynamique, de la biogenèse et de la clairance de ces organites.L’objectif de ce travail a été d’élucider certains des mécanismes moléculaires sous-jacents à la régulation de l’homéostasie mitochondriale par Parkine et PINK1. Nous avons utilisé un ensemble d’approches de biologie moléculaire et cellulaire, de biochimie et de microscopie confocale, afin d’identifier et de caractériser des interacteurs moléculaires de Parkine et PINK1 à la membrane mitochondriale externe (MME).Dans la première partie de ce travail, nous avons découvert que la Parkine et PINK1 s’associent sur la MME de mitochondries dysfonctionnelles à proximité de la translocase de la MME (TOM), un complexe dédié à l’import de la grande majorité des protéines mitochondriales. Nous avons montré que ces interactions protéiques jouent un rôle clé dans l’activation du programme de dégradation mitochondriale régulé par la voie PINK1/Parkine. Nous avons également observé que la GTPase de type dynamine Drp1, impliquée dans la fission mitochondriale, est recrutée au niveau de mitochondries endommagées à proximité de Parkine et PINK1 ; ainsi, les processus de fission et de dégradation mitochondriales pourraient être spatialement coordonnés. Dans la deuxième partie de ce projet, nous avons caractérisé l’interaction fonctionnelle entre la Parkine et l’enzyme neuroprotectrice multifonctionnelle de la matrice mitochondriale, 17B-hydroxystéroïde déshydrogénase de type 10 (HSD17B10), dont les taux s’étaient révélés être diminués chez la souris déficiente en Parkine. Nous avons mis en évidence un effet protecteur d’HSD17B10 vis-à-vis de la mitochondrie qui était indépendant de son activité catalytique. Nous avons de plus montré que la Parkine interagit directement avec HSD17B10 à proximité de la machinerie TOM et qu’elle régule positivement l’abondance mitochondriale de cette protéine ; cela suggère qu’elle pourrait promouvoir son import.Dans l’ensemble, ces résultats approfondissent notre connaissance des mécanismes moléculaires mis en jeu par la Parkine et PINK1 dans le contrôle de la qualité mitochondriale, élargissant ainsi notre compréhension de leur rôle dans la physiopathologie des formes autosomiques récessive de MP. / Parkinson’s disease (PD) is a common neurodegenerative disorder of unknown etiology, affecting nearly 5% of the world population over the age of 80. Nearly 10% of PD cases are familial forms with Mendelian inheritance pattern. Mitochondrial dysfunction has long been suspected to play a role in the physiopathology of sporadic PD. This possibility has been recently corroborated by major discoveries in the field of autosomal recessive PD. Parkin and PINK1, the products of two genes associated with these forms, participate in a common molecular pathway focused on maintenance of mitochondrial quality, with roles in mitochondrial transport, dynamics, biogenesis and clearance.The aim of this work was to elucidate some of the molecular mechanisms underlying the regulation of mitochondrial homeostasis by Parkin and PINK1. We used a combination of approaches in molecular and cell biology, biochemistry and confocal microscopy to identify and characterize molecular interactors of Parkin and PINK1 on the outer mitochondrial membrane (OMM).In the first part of my project, we discovered that Parkin and PINK1 associate on dysfunctional mitochondria in proximity of the translocase of the OMM (TOM), a complex devoted to the mitochondrial import of the vast majority of the mitochondrial proteins. We provided evidence that these associations play a key role in activation of the mitochondrial degradation program mediated by the PINK1/Parkin pathway. We also observed that the dynamin-related GTPase Drp1, involved in mitochondrial fission is recruited to defective mitochondria in proximity of Parkin and PINK1, suggesting that mitochondrial fission occurs at sites where mitochondrial clearance is initiated.In the second part of my project, we characterized the functional interaction between Parkin and the multifunctional neuroprotective mitochondrial matrix enzyme 17B-hydroxysteroid dehydrogenase type 10 (HSD17B10), previously found by the team to be altered in abundance in Parkin-deficient mice. We demonstrated that HSD17B10 exerts a mitochondrion-protective function independent of its enzymatic activity. In addition, we provided evidence that Parkin directly interacts with HSD17B10 at the TOM machinery and that it positively regulates its mitochondrial levels, possibly through the regulation of its mitochondrial import.Altogether, these results provide novel insights into the molecular mechanisms by which Parkin and PINK1 control mitochondrial quality, and deepen our understanding of the role of these proteins in the physiopathology of autosomal recessive PD.

Background: Parkinson’s disease (PD) is often accompanied by non-motor complications, such as dementia, depression, and psychotic symptoms, which worsen the prognosis and increase the personal and socioeconomic burden of disease. Prevalence estimates of these complications are quite variable and are lacking for the outpatient care sector. Methods: As part of a larger, nationwide, cross-sectional epidemiological study in n=315 neurological outpatient settings in Germany, this paper estimates the frequency of dementia and cognitive impairment in n=873 outpatients meeting the UK Brain Bank criteria for idiopathic PD. Assessments were based on a clinical interview and neuropsychological assessments, including the Hoehn & Yahr rating and Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (UPDRS). Cognitive impairment was assessed by the Mini-Mental State Exam (MMSE), Clock Drawing Test (CDT) and the Parkinson Neuropsychometric Dementia Assessment (PANDA) and the clinician’s diagnosis of dementia was based on the diagnostic criteria of DSMIV. Results Using standardized cutoff scores, the prevalence of cognitive impairment in the study sample as measured by various methods was 17.5% by MMSE (≤ 24), 41.8% by CDT (≥ 3), 43.6% by PANDA (≤ 14), and 28.6% met the DSM-IV criteria for dementia. All estimates increased with age and PD severity. Gender was an inconsistent contributor while illness duration had no significant impact on cognition. Multiple regression analyses revealed PD severity to be the strongest predictor of dementia risk (OR=4.3; 95 % CI: 2.1–9.1), while neuropsychiatric syndromes had independent, although modest additional contributions (OR=2.5, 95% CI: 1.6–3.8). Conclusion: Estimates of cognitive impairment and dementia in PD patients are largely dependent on the diagnostic measure used. Using established clinical diagnostic standards for dementia the overall rate on routine outpatient neurological care is 28.6%, but using more sensitive neuropsychological measures, rates for cognitive impairment might be up to 2-fold higher. The MMSE revealed strikingly low sensitivity. Neuropsychiatric syndromes, in addition to PD severity and age, have an independent – although modest – additional contribution to patients’ risk for cognitive impairment and dementia.

Background: Data regarding both drug-related and non-drug-related costs in patients with Parkinson's disease (PD) are scarce, mainly due to the difficulties in data acquisition in experimental designs. Likewise, the reported impact of drug costs on total direct costs varies across different studies. In addition, the influence of comorbidities on both treatment costs and health-related quality of life has not been adequately evaluated. Methods: A sample of office-based neurologists (n = 315) in Germany was asked to examine up to five consecutive patients with PD (n = 1449) on a specified day during the study period. Patients of all ages were eligible and their evaluation was performed using standardized questionnaires. Results: PD-specific therapy costs increased with the stage of the disease, early onset of the disease and disease duration. The major costs were due to PD-related therapy, whereas other medications only resulted in minor costs. Disease stage mainly influenced direct therapy costs, with an observed increase of total daily costs from €7.3 to €11.3/day. In addition, disease onset at age < 65 years resulted in total daily costs of €11.2 compared to late onset of disease (> 75 years) with daily therapy costs of €5.3. In this patient group neuropsychiatric comorbidities such as dementia and depression were only insufficiently treated. In addition, these comorbidities severely affected health-related quality of life. Conclusion: Therapy costs were influenced by disease stage, disease onset as well as present comorbidities. Furthermore, comorbidities such as depression and dementia were diagnosed but were not adequately treated.

Η νόσος Parkinson είναι μία νόσος νευροεκφυλιστικής φύσεως, η οποία αναπτύσσεται προοδευτικά και χαρακτηρίζεται κλινικά από κινητική δυσλειτουργία. Τα αίτια της νόσου μέχρι σήμερα είναι άγνωστα. Η εκφύλιση της ντοπαμινεργικής μελαινοραβδωτής οδού στη νόσο Parkinson οδηγεί σε επακόλουθη ελάττωση του νευροδιαβιβιστή ντοπαμίνη στο ραβδωτό σώμα και σε διαταραχή της ισορροπίας της λειτουργίας του κυκλώματος των βασικών γαγγλίων, γεγονός που έχει ως συνέπεια την εμφάνιση των κινητικών συμπτωμάτων της νόσου. Ο μυς weaver αποτελεί ένα εξαιρετικό πειραματικό μοντέλο για τη διαλεύκανση των μηχανισμών που ευθύνονται για την προοδευτική εκφύλιση των ντοπαμινεργικών νευρώνων, η οποία λαμβάνει χώρα ενδογενώς και προοδευτικά. Στην παρούσα διατριβή εξετάστηκε ο πιθανός ρόλος του οξειδωτικού στρες και της απόπτωσης στη νευροεκφύλιση των μυών weaver. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκαν οι εγκεφαλικές περιοχές που εμπλέκονται άμεσα ή έμμεσα στη μελαινοραβδωτή νευροεκφύλιση καθώς και η παρεγκεφαλίδα. Επίσης, στις παραπάνω περιοχές, μελετήθηκε η έκφραση των αποπτωτικών/αντι-αποπτωτικών γονιδίων της οικογένειας bcl-2 καθώς και η έκφραση των προστατευτικών θερμοεπαγόμενων γονιδίων, Hsp27 και Hsp70. Οι παραπάνω μελέτες έγιναν σε φυσιολογικούς και weaver μύες 21 ημερών επειδή στο στάδιο αυτό η εκφύλιση των ντοπαμινεργικών νευρώνων έχει φτάσει στο 42% και οι ντοπαμινεργικοί δενδρίτες είναι ήδη μειωμένοι κατά 76%. Τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα της διατριβής συνοψίζονται στα παρακάτω: Οι weaver μύες παρουσίασαν σημαντική αύξηση του οξειδωτικό στρες στη παρεγκεφαλίδα και στο μεσεγκέφαλο που είναι οι εγκεφαλικές περιοχές στις οποίες συμβαίνει νευροεκφύλιση. Τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν ότι το οξειδωτικό στρες πιθανόν να συμμετέχει στη νευροεκφύλιση των περιοχών αυτών. Επίσης η παρεγκεφαλίδα και ο μεσεγκέφαλος εμφάνισαν υψηλά επίπεδα κατακερματισμένου DNA. Σημαντικά επίπεδα κατακερματισμένου DNA εμφάνισαν και άλλες περιοχές του εγκεφάλου που εξετάστηκαν. Τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν ότι η απόπτωση πιθανόν να συμμετέχει στη νευροεκφύλιση των περιοχών αυτών. Τόσο τα επίπεδα έκφρασης του αντιαποπτωτικού γονιδίου bcl2 όσο και τα επίπεδα έκφρασης των προστατευτικών και αντιαποπωτικών γονιδίων Hsp27 και Hsp70, βρέθηκαν αυξημένα στη παρεγκεφαλίδα των Weaver μυών υποδηλώνοντας ότι τα κύτταρα της παρεγκεφαλίδας επιστρατεύουν αμυντικούς μηχανισμούς έναντι του οξειδωτικού στρες και της απόπτωσης. / The Parkinson disease is a neurodegeneration disease that develops progressively and it is clinically characterized by motor disturbances. The degeneration of nigrostriatal dopaminergic innervations in Parkinson disease leads to subsequent decrease of dopamine neurotransmitter in corpus striatum and to disturbance of operational equilibrium of basal ganglia circuit. The result of this is the motor symptoms that the disease appears. The weaver mouse constitutes an excellent Parkinson model for understanding the mechanisms which are responsible for the progressive degeneration of the dopaminergic neurons. The roles of oxidative stress and apoptosis in the neurodegeneration of weaver mice were investigated. The brain regions that are involved directly or indirectly in nigrostriatal dopaminergic innervations as well as cerebellum were examined. In addition, the expression of the apoptotic/antiapoptotic genes of bcl-2 family as well as the expression of the protective heat shock protein genes, Hsp27 and Hsp70. were examined in the above brain regions. The results and conclusions of this work are summarized bellow: The weaver mice showed significant increase of the oxidative stress in cerebellum and midbrain which are the major regions where neurodigeneration takes place. These results suggest that oxidative stress is probably involved in the neurodigeneration of these regions. All brain regions of weaver mice examined showed significant increases in fragmented DNA with the higher fragmentation taking place in the cerebellum and in midbrain. These results suggest that apoptosis is may involved in the neurodegeneration of all these regions. The expression levels of the antiapoptotic gene bcl-2 as well as the expression of the protective heat shock protein genes, Hsp27 and Hsp70, were found to increase in the cerebellum of the weaver mice suggesting that the cerebellum cells recruit defense mechanisms against oxidative stress and apoptosis.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός Συστήματος Υποστήριξης Αποφάσεων βασισμένο στα Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα, το οποίο θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον ιατρικό τομέα για τη διάγνωση ασθενειών και πιο συγκεκριμένα της νόσου του Parkinson. Αρχικά θα γίνει περιγραφή των Ασαφών Γνωστικών Δικτύων αλλά και του τρόπου υλοποίησης ενός Συστήματος Υποστήριξης Αποφάσεων για τη διάγνωση της νόσου του Parkinson. Στη συνέχεια θα γίνει πείραμα με στόχο να διαγνωσθεί το στάδιο, στο οποίο βρίσκονται τρεις ασθενείς. Αυτή η διάγνωση θα γίνει με δύο διαφορετικούς τρόπους. Τέλος θα συγκριθούν και θα αναλυθούν τα πειραματικά αποτελέσματα καθώς και τα συμπεράσματα που προκύπτουν από μία τέτοια έρευνα. / The purpose of this diploma thesis is to develop a Decision Support System based on Fuzzy Cognitive Maps. This system can be used in medicine in order to diagnose diseases, and more specifically Parkinson’s disease. After that three patients will be examined and the system will diagnose the stage of their disease. This diagnose will be achieved in two different ways. Finally we will compare and analyze the experimental results and the conclusions derived from such research.

La maladie de Parkinson (MP) est caractérisée par une dégénérescence des neurones dopaminergiques de la voie nigrostriée. La thérapie cellulaire, par transplantation intranigrale de cellules fœtales issues de mésencéphale ventral (MV), assure un rétablissement anatomique et fonctionnel de cette voie. Des molécules de guidage axonal (MGA) joueraient ainsi un rôle dans la reconnexion axonale des cellules transplantées. Pour tester cette hypothèse, nous avons étudié l'expression de MGA dans le cerveau adulte intact et dans des cellules destinées à la transplantation, ainsi que dans le cerveau adulte d'un modèle murin de la MP après transplantation. Dans le tissu intact, nous avons montré que semaphorin7A (Sema7A) et Sema3A et leurs récepteurs, plexinC1 et neuropilin1, conservent leur expression protéique. De plus, grâce à l'utilisation de puces à ADN, nous avons montré que les récepteurs Robo2, neuropilin1, neuropilin2, EphA5 et DCC sont exprimés de manière différentielle dans les deux populations cellulaires utilisées pour la transplantation. Ceci suggère que ces molécules seraient impliquées dans la restauration fonctionnelle observée. Enfin, dans le tissu lésé, nous avons observé, par RT-qPCR, des variations d'expression de l'ARNm de ces MGA après transplantation intranigrale des cellules fœtales du MV, suggérant plus particulièrement l'implication de Sema3A, Sema3F et Sema7A dans la reconstruction de la voie. Ce travail met en lumière l'action de sémaphorines dans le guidage axonal des cellules transplantées. L'intégration de ces MGA dans les procédures de transplantation pourrait aider à optimiser les procédures de thérapie cellulaire dans la MP. / Parkinson's disease (PD) is characterised by the degeneration of the dopaminergic nigrostriatal pathway. Cell therapy using intranigral transplantation of foetal ventral mesencephalon (VM) cells in a mouse model of PD results in anatomical and functional reconstruction of the pathway. This suggests a role for axon guidance molecules (GMs) in reconnecting transplanted cells to their striatal target. To test this hypothesis, we studied the expression of axon GMs in the intact adult brain, on cells used for transplantation and in a mouse model of PD after cell therapy. In the intact brain, we showed that GMs as semaphorin7A (Sema7A) and Sema3A and their corresponding receptors, plexinC1 and neuropilin1, retain an expression at the protein level, therefore showing a possible role for these guidance cues in the adult brain. Moreover, using microarray, we studied GM receptor expression profiles in two types of cells used for transplantation and exhibiting different functional ameliorations. Robo2, neuropilin1, neuropilin2, EphA5 and DCC receptors showed differential expression between the two cellular populations, indicating their possible contribution to the different functional outcomes observed. In the lesioned mouse brain, we observed, using RT-qPCR, variations of mRNA expression of these axon GMs after intranigral transplantation of foetal VM derived cells, thus suggesting the implication of Sema3A, Sema3F, and Sema7A in the reconstruction of the pathway. Overall, this work highlights particular importance of semaphorins in the nigrostriatal pathway reconstruction. Integrating these cues in transplantation procedures can possibly optimize cell therapy for PD patients.

ΜΕΛΕΤΗ Α΄ Στόχος: Να διερευνηθεί αν ο κινητικός υπότυπος της αστάθειας κορμού και δυσχέρειας της βάδισης (ΑΚΔΒ) σχετίζεται με τη γνωστική δυσλειτουργία που εμφανίζουν οι ασθενείς με νόσο του Parkinson (NP) χωρίς άνοια. Μέθοδοι: Χορηγήσαμε μια συστοιχία επιλεγμένων νευροψυχολογικών δοκιμασιών σε δύο ομάδες μη ανοϊκών ασθενών με ήπια έως μέτριας βαρύτητας νόσο κατηγοριοποιημένους είτε στον υπότυπο της ΑΚΔΒ είτε σε υπότυπο μη ΑΚΔΒ, καθώς και σε μια ομάδα υγιών μαρτύρων. Οι ομάδες εξισώθηκαν κατά το δυνατόν όσον αφορά δυνητικούς συγχυτικούς παράγοντες που επηρεάζουν τις νευροψυχολογικές επιδόσεις. Αποτελέσματα: Δε διαπιστώθηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων ασθενών στην επίδοση σε οποιαδήποτε από τις χορηγηθείσες νευροψυχολογικές δοκιμασίες. Παρόλα αυτά, σε σχέση με τους μάρτυρες υπήρξε μια τάση διαφοροποίησης ως προς το κυρίαρχο πρότυπο της γνωστικής δυσλειτουργίας. Η ομάδα με τον υπότυπο της ΑΚΔΒ είχε βραδύτερες επιδόσεις σε μια δοκιμασία ψυχοκινητικής ταχύτητας και γνωστικής ευελιξίας, ενώ η ομάδα με υπότυπο της νόσου μη ΑΚΔΒ είχε χειρότερες επιδόσεις στις μετρήσεις της λεκτικής μάθησης και της οπτικοχωρικής αντίληψης. Συμπεράσματα: Ο υπότυπος της ΑΚΔΒ δε συσχετίσθηκε με σοβαρότερα γνωστικά ελλείμματα και έτσι είναι πιθανό οι μηχανισμοί της γνωστικής δυσλειτουργίας να είναι, έως ένα ορισμένο βαθμό, κοινοί ανεξάρτητα από τον κινητικό υπότυπο της νόσου. ΜΕΛΕΤΗ Β Στόχος: Να διερευνηθεί αν υπάρχει συσχέτιση μεταξύ της ΝΡ και του γονιδίου CHRNA4, το οποίο κωδικοποιεί την α4 υπομονάδα του α4β2 νικοτινικού υποδοχέα της ακετυλοχολίνης (nAChR). Mέθοδοι: Στη μελέτη συμμετείχαν 100 ασθενείς με ΝΡ και 105 μάρτυρες, εξισωμένοι ως προς την ηλικία και το φύλο και ανήκοντες στην ίδια πληθυσμιακή ομάδα με τους ασθενείς. Ο γενετικός δείκτης που εξετάσθηκε είναι ένας μονονουκλεοτιδικός πολυμορφισμός στο 5ο εξόνιο του γονιδίου CHRNA4 (dbSNP rs1044396). Έγινε απομόνωση DNA γονιδιώματος από περιφερικό αίμα και ακολούθησε ανάλυση μεγέθους περιοριστικών τμημάτων μετά από αλυσωτή αντίδραση πολυμεράσης και κατάτμηση των προϊόντων αυτής με το ένζυμο Hha I. Μια υποομάδα 42 ασθενών υποβλήθηκαν επίσης σε λεπτομερή κλινική και νευροψυχολογική εκτίμηση. Η στατιστική ανάλυση για τη σύγκριση της συχνότητας των αλληλομόρφων και των γονοτύπων μεταξύ των ομάδων έγινε με τη δοκιμασία χ2, και τον ακριβή έλεγχο Fisher εάν έστω ένα κελί είχε n<5. Υπολογίστηκαν οι σχετικοί κίνδυνοι και τα κατά 95% διαστήματα αξιοπιστίας τους που αντιστοιχούσαν στα αλληλόμορφα και τους γονότυπους. Χρησιμοποιήθηκε η λογιστική ανάλυση παλινδρόμησης εάν ήταν απαραίτητη η προσαρμογή για την ηλικία ή το φύλο. Αποτελέσματα: Οι συχνότητες των γονοτύπων στην ομάδα των ασθενών (TT 34%; CT 58%; CC 8%) σε σύγκριση με τις συχνότητες των γονοτύπων στην ομάδα των μαρτύρων (TT 28.6 %; CT 47.6%; CC 23.8 %) παρουσίασαν στατιστικά σημαντική διαφορά (χ2 = 9.48, df = 2, p = 0.009). Η ομοζυγωτία CC συσχετίσθηκε με χαμηλότερο κίνδυνο παρουσίας της ΝΡ (CC vs φορείς T: OR = 0.28; 95% CI = 0.12–0.65; p = 0.002; στατιστική ισχύς 93.1%). Παρατηρήθηκε επίσης απόκλιση στην κατανομή των αλληλομόρφων μεταξύ των ασθενών και των μαρτύρων. Υπήρχε σημαντικά χαμηλότερη συχνότητα του αλληλόμορφου C μεταξύ των ασθενών (37%) σε σχέση με τους μάρτυρες (47.6%) (χ2 = 4.73; df = 1; OR=0.65; 95% CI = 0.44–0.96; p = 0.03). Η ανάλυση διαστρωμάτωσης έδειξε ότι η διαφορά στην κατανομή των γονοτύπων μεταξύ ασθενών και μαρτύρων ήταν στατιστικά σημαντική και συγκριτικά μεγαλύτερη στο θήλυ φύλο σε σχέση με το άρρεν φύλο και στους ασθενείς με εκδήλωση ΝΡ σε όψιμη ηλικία ( > 50 ετών) σε σχέση με αυτούς που εμφάνισαν πρώιμης έναρξης νόσο (< 50 ετών). Οι ασθενείς με ΝP που ανιχνεύθηκαν να φέρουν το γονότυπο CC και υποβλήθηκαν σε νευροψυχολογική αξιολόγηση έτειναν να έχουν καλύτερα διατηρημένες τις γνωστικές λειτουργίες που σχετίζονται με την προσοχή και την ταχύτητα επεξεργασίας των πληροφοριών. Συμπεράσματα: Η παρουσία του αλληλομόρφου C (dbSNP rs1044396) του γονιδίου CHRNA4 συνδέεται με μειωμένο κίνδυνο ΝΡ κατά 35%. Επίσης, τα άτομα με το γονότυπο CC εμφανίζουν σχεδόν τρισήμισυ (3,5) φορές χαμηλότερο κίνδυνο νόσου του Parkinson. Η ποικιλομορφία του γονιδίου CHRNA4 φαίνεται ότι σχετίζεται ιδιαίτερα με την επιρρέπεια εκδήλωσης της ΝΡ με ηλικιακά όψιμη έναρξη της νόσου, και επίσης με τις γνωστικές λειτουργίες των ασθενών χωρίς άνοια, ειδικά αυτές που εξαρτώνται από την προσοχή και την οπτικοκινητική αντίληψη. / Study A Aim: To investigate whether there is an association of the postural instability and gait difficulty (PIGD) motor subtype with cognitive dysfunction in non-demented Parkinson’s disease (PD) patients. Methods: We administered a battery of selected neuropsychological tests to assess attention, psychomotor speed, executive functions (set shifting ability and inhibitory control), visuospatial perception and visual constructive ability to two groups of non-demented patients with mild to moderate disease classified either as PIGD or as non-PIGD subtype and to a group of healthy controls. Groups were matched on potential confounders of neuropsychological performance. Results: No significant differences were revealed between the two groups of patients in the performance of any of the administered neuropsychological tests. However, relative to controls there was a tendency towards a differential pattern of cognitive dysfunction. The PIGD group had slower performance in a test of psychomotor speed and cognitive flexibility, whilst the non-PIGD group performed worse in measures of verbal learning and visuo-spatial perception. Conclusions: The PIGD subtype was not associated with more severe cognitive deficits and may to a certain extent share common mechanisms of cognitive dysfunction with non-PIGD subtypes. Study B Aim: to investigate whether there is an association between PD and a variation in the CHRNA4 gene coding for the α4 subunit, the primary subunit of the α4β2 brain nicotinic acetylcholine receptors. Methods: Patients (N=100) and controls (N=105), matched on the basis of sex, age and ethnicity, were genotyped for a single nucleotide polymorphism at cDNA position 1860 lying within the 5th exon of the CHRNA4 gene. DNA was extracted from peripheral blood samples and genotyping was done by PCR-based restriction fragment length polymorphism analysis. A subset of 42 patients also received detailed clinical and cognitive assessments. Comparisons of allele and genotype frequencies between groups were performed using the χ2 test, and the Fisher exact test if one cell had n<5. The relative risk for genotypes and alleles was estimated through calculation of odds ratios (ORs) with 95% confidence intervals (CIs). Logistic regression analysis was used if adjustment for age or sex was necessary. Results: The genotype frequencies in the patients group (TT 34%; CT 58%; CC 8%) vs. the genotype frequencies in the control group (TT 28.6 %; CT 47.6%; CC 23.8 %) demonstrated a statistically significant difference (χ2 = 9.48, df = 2, p = 0.009). CC homozygosity was associated with a lower risk of PD (CC vs T carriers: OR = 0.28; 95% CI = 0.12–0.65; p = 0.002). Also, the allelic distribution was significantly different between patients and controls. There was a significantly lower frequency of the C allele among the patients with PD (37%) as compared with the controls (47.6%) (χ2 = 4.73; df = 1; OR=0.65; 95% CI = 0.44–0.96; p = 0.03). Stratified analysis showed that the difference in the genotypic distribution between cases and controls was significant among females but did not reach significance among males. The frequency of CC homozygotes was also significantly lower in the group of patients with late onset PD than in the controls, but it was not significantly different between the early onset group of patients and the controls. CC homozygotes also tended to have better performance than T carriers on measures of attention and psychomotor speed (Trail Making Test part A and Symbol Digit Modalities Test). Conclusions: The presence of the C allele at SNP rs1044396 of the CHRNA4 gene is associated with a decreased risk for PD by 35%. Moreover, the CC genotype lowers the risk for PD by ~ 3.5 fold. Variation in the CHRNA4 gene may particularly influence susceptibility for late onset PD and further be associated with measurable effects on overt cognitive performance of yet not-demented PD patients, specifically the part loading on attentional capacities.