Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La maladie de Parkinson (MP) se caractérise par une vulnérabilité sélective des cellules nerveuses, associée à la présence dans le cerveau d'agrégats de protéines mal repliées. Ces inclusions appelées corps de Lewy (CL) ont comme composant majoritaire une protéine appelée alpha-synucléine (α-syn). Pendant la dernière décennie, plusieurs études ont démontré que l'α-syn joue un rôle central dans l'initiation de la MP. Cependant, l'impact de ces agrégats sur l'homéostasie neuronale menant à la neurodégénérescence reste encore méconnu, en partie causé par l'absence d'outils appropriés. Dans ce but, notre équipe a créé une technologie novatrice qui nous permettra d'obtenir une meilleure compréhension des mécanismes conduisant à la formation de ces souches pathologiques. Cet outil basé sur l'optobiologie permet de contrôler l'agrégation de l'α-syn sous le contrôle de la lumière (le système LIPA : Light-Inducible Protein Aggregation). Notre système a permis d'induire la formation d'inclusions stables d'α-syn avec un contrôle spatial et temporel dans des cellules vivantes. Conduisant pour la première fois, à la formation in vivo d'inclusions mimant plusieurs des caractéristiques biochimiques et neuropathologiques des corps de Lewy. In vivo, les agrégats LIPA-α-syn ont compromis la transmission nigrostriatale, induit une perte neuronale dopaminergique et une altération du comportement de type parkinsonien. Ce système constitue un outil novateur permettant de générer, visualiser et disséquer le rôle de ces agrégats protéiques dans la MP et éventuellement d'autres troubles neurodégénératifs. Ce projet de thèse consiste en la création de nouveaux modèles cellulaires et animaux de la formation des CL afin obtenir de précieuses informations sur le processus d'agrégation et de propagation de l'α-syn et leur rôle dans la pathogenèse de la MP : cette compréhension permettra de développer de nouveaux traitements curatifs efficaces dans cette maladie. / Parkinson's disease (PD) is characterized by a selective vulnerability of nerve cells associated with the presence of aggregates of misfolded proteins in the brain. These inclusions called Lewy bodies (LBs) have as a major component a protein called alpha-synuclein (α-syn). During the last decade, several studies have demonstrated that α-syn plays a central role in the pathogenesis of PD. However, the impact of these aggregates on neuronal homeostasis leading to neurodegeneration remains poorly understood, partly caused by the lack of appropriate tools. To this end, our team has created a novel technology that will allow us to gain a better understanding of the mechanisms leading to the formation of these pathological strains. This tool based on optobiology allows to control the aggregation of α-syn under the control of light (the LIPA system: Light-Inducible Protein Aggregation). Our system allowed to induce the formation of stable α-syn inclusions with spatial and temporal control in living cells. Leading for the first time, to the in vivo formation of inclusions mimicking many of the biochemical and neuropathological features of Lewy bodies. In vivo, LIPA-α-syn aggregates compromised nigrostriatal transmission, induced dopaminergic neuronal loss and altered PD-like behavior. This system provides a novel tool to generate, visualize and dissect the role of these protein aggregates in PD and possibly other neurodegenerative disorders. This thesis project consists in the creation of new cellular and animal models of LBs formation in order to obtain valuable information on the aggregation and propagation process of α-syn and their role in the pathogenesis of PD: This understanding will allow the development of new effective curative treatments in this disease.

Sprech- und Stimmstörungen sind häufige Symptome der Idiopathischen Parkinson Erkrankung (IPS), wobei bis zu 89% der Patienten im Verlauf der Krankheit unter einer Dysarthrie leiden. Die Tiefenhirnstimulation des Nucleus subthalamicus (STN-DBS) ist eine etablierte Behandlung für die motorischen Symptome des IPS (Allert et al., 2004). Während STN-DBS positive Effekte auf einige Teilfunktionsbereiche der Dysarthrie zu haben scheint, berichten die meisten Studien entweder über keine Verbesserung oder eine Verschlechterung der Sprech- und Stimmfunktionen nach Implantation der STN-DBS (Tsuboi et al., 2015; Wang et al., 2003; Wertheimer et al., 2014). Klinische Erfahrungswerte sowie Fallberichte und Studien lassen vermuten, dass diese sprachtherapeutisch relevanten Nebenwirkungen unabhängig von der therapeutischen Wirksamkeit der STN-DBS sind und daher als unerwünschte, aber nicht therapieimmanente Interferenzfaktoren anzusehen sind (Bouthour et al., 2018), die es genauer zu untersuchen gilt, da die Lebensqualität von IPS-Erkrankten als stark einschränkend wahrgenommen wird (Hariz et al., 2010). Eine aufwendige und methodisch fundierte Klassifizierung wurde von Tsuboi und Kollegen vorgenommen, die im Zusammenhang mit STN-DBS fünf Cluster von Sprech- und Stimmstörungen identifizierten (Tanaka et al., 2020; Tsuboi et al., 2015, 2017). Dazu zählten die Phänotypen „spastische Dysarthrie“, „Stottern“, „rigid-hypokinetischer Typ“, „behauchte Stimme“ und „gepresste Stimme“. Erste Hinweise lassen darauf schließen, dass die Nebenwirkungen von STN-DBS auf die Stimulation spezifischer Gehirnkreise zurückzuführen sein könnte (Fox et al., 2014). In dieser Arbeit wird eine retrospektive Studie mit STN-DBS stimulierten IPS Erkrankten vorgestellt, die sprachtherapeutisch relevante Sprech- und Stimmstörungen unter zwei Bedingungen bewertet (ein- und ausgeschaltete Stimulation) sowie eine prospektive Studie mit den beiden gleichen Bedingungen. Beide Studien haben das Ziel einer Replizierbarkeit der Ergebnisse von Tsuboi et al. (2015, 2017). Die zweite prospektive Studie bezieht außerdem konnektombasierte Daten ein. Die Ergebnisse beider Studien lassen quantitativ keine Signifikanzen hinsichtlich der o.g. dysarthrischen Phänotypen zu, quantitativ lassen sich jedoch deutliche Tendenzen ähnlich der Ausgangsstudie erkennen. Zudem wurden das Cluster „Stottern“ in der retrospektiven Studie als weiteres möglicherweise STN-DBS immantentes Cluster identifiziert. In der prospektiven Studie wurde ein Cluster hinzugefügt, da in den Beurteilungen zusätzlich die Symptomatik „hasty speech“ oder auch „hastiges Sprechen“ beobachtet wurde. / Speech and voice disorders are common symptoms of Parkinson's disease (PD) with up to 89% of patients suffering from dysarthria during the course of the disease. Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus (STN-DBS) is an established treatment for the motor symptoms of PD (Allert et al., 2004). While STN-DBS appears to have positive effects on some subfunctional areas of dysarthria, most studies report either no improvement or a deterioration in speech and voice functions after implantation of STN-DBS (Tsuboi et al., 2015; Wang et al., 2003; Wertheimer et al., 2014). Clinical experience as well as case reports and studies suggest that these side effects relevant to speech therapy are independent of the therapeutic effectiveness of STN-DBS and should therefore be regarded as undesirable but not therapy-immanent interference factors (Bouthour et al., 2018), which need to be investigated more closely. It is considered to be a serious problem, as the quality of life of PD sufferers is perceived to be severely limiting (Hariz et al., 2010). A complex and methodologically solid classification was carried out by Tsuboi and colleagues, who identified five clusters of speech and voice disorders in connection with STN-DBS (Tanaka et al., 2020; Tsuboi et al., 2015, 2017). These included the phenotypes "spastic dysarthria", "stuttering", "rigid-hypokinetic type", "breathy voice" and "pressed voice". Initial evidence suggests that the side effects of STN-DBS could be due to the stimulation of specific brain circuits (Fox et al., 2014). This paper presents a retrospective study with STN-DBS-stimulated PD patients that assesses speech therapy-relevant disorders under two conditions (stimulation on and off) as well as a prospective study with the same two conditions. Both studies aim to replicate the results of Tsuboi et al. (2015, 2017). The second prospective study also includes connectome-based data. The results of both studies do not show any quantitative significance with regard to the dysarthric phenotypes mentioned above, but quantitatively clear tendencies similar to the original study can be seen. In addition, the "stuttering" cluster was identified in the retrospective study as another cluster possibly inherent in STN-DBS. A cluster was added in the prospective study because the symptoms of "hasty speech" were also observed in the assessments.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative reliée à l'âge qui est caractérisée par une perte des neurones dopaminergiques dans la substance noire pars compacta (SNpc). Bien que la majorité des cas soient idiopathiques, des mutations génétiques peuvent contribuer à l'étiologie d'une forme familiale de la MP, notamment des mutations du gène *SNCA* codant pour la protéine α-synucléine (αsyn) et dans le gène *PARK2* codant pour la protéine parkine. Les corps de Lewy (CL) dans la SN sont un critère diagnostique de la MP. Ces CL sont composés d'αsyn agrégé, où une phosphorylation en sérine 129 est considérée comme étant la modification post-traductionnelle la plus prédominante. La plupart des mutations dans *PARK2* causent une perte d'activité de parkine, ce qui entraîne une dysfonction mitochondriale et un stress oxydatif, menant ainsi à une dégénérescence des neurones dopaminergiques. Cependant, l'étendue des protéinopathies αsyn et parkine reste mal caractérisée dans la SN chez les patients atteints de la MP. Mon projet de maîtrise visait donc à déterminer la teneur, la solubilité relative et le statut de phosphorylation de ces deux protéines dans des homogénats générés à partir de la SN d'une cohorte de donneurs des cliniques des troubles du mouvement de Saskatoon afin de pouvoir examiner leur potentielle implication dans la pathologie de la MP. En plus de quantifier les niveaux de catécholamines, plusieurs données cliniques sur les sujets de l'étude ont été recueillies afin de pouvoir être en mesure d'investiguer la relation entre les caractéristiques cliniques et les deux protéines. Ainsi, cette étude a permis d'établir une association de la conversion de parkine en une forme agrégée et de l'augmentation d'αsyn phosphorylé insolubles dans la SN avec la MP idiopathique, ce qui met en lumière leur implication dans la dégénérescence. / Parkinson's disease (PD) is an age-related neurodegenerative disease characterized by a loss of dopaminergic neurones in the substantia nigra pars compacta (SNpc). While the majority of cases are idiopathic, genetic mutations can contribute to the etiology of a familial form of PD, including mutations in the *SNCA* gene encoding the protein α-synuclein (αsyn) and in the *PARK2* gene encoding the parkin (*PRKN*) protein. Lewy bodies (LB) in the SN is a diagnostic criterion for PD. These LB are composed of aggregated αsyn, where the phosphorylation at serine 129 is considered to be the most predominant post-translational modification. Most *PARK2* mutations cause a loss of parkin activity, which leads to mitochondrial dysfunction and oxidative stress, thus leading to degeneration of dopaminergic neurons. However, the extent of αsyn and parkin proteinopathies remains poorly characterized in the SN of PD patients. My master's project was therefore focused on determining the content, relative solubility and phosphorylation status of these two proteins in homogenates generated from the SN of a cohort of donors from the Movement disorder clinics in Saskatoon in order to be able to examine their potential involvement in the PD pathology. In addition of quantifying the catecholamines levels, several clinical data on subjects of the study were collected in order to be able to investigate the relationship between the clinical characteristics and the two proteins. Thus, this study established an association of parkin conversion to an aggregated form and increased phosphorylated αsyn in the insoluble SN with idiopathic PD, providing new insights on their involvement in degeneration.

El propósito de este estudio fue investigar las Alteraciones Morfológicas de la Articulación Temporomandibular en pacientes con la Enfermedad de Parkinson. Determinando la relación cóndilo-fosa, la posición concéntrica de los cóndilos y las simetrías dimensionales y posicionales entre los cóndilos derecho e izquierdo. Métodos: 20 sujetos de 45 a 80 años de edad con tiempo de Enfermedad de Parkinson de 6 a 9 años. Se les realizo una tomografía computarizada de las articulaciones temporomandibulares. Las imágenes obtenidas a partir de cortes axiales se evaluaron para posibles asimetrías en el tamaño y la posición entre los procesos condilares. Asi mismo, se utilizaron cortes sagitales para evaluar la profundidad de la fosa mandibular, la relación cóndilo-fosa, y la posición concéntrica de los cóndilos en pacientes con la Enfermedad de Parkinson. Se decidió emplear la prueba t de Student para muestras independientes o la prueba U de Mann-Whitney. Todas las pruebas se trabajaron a un nivel de significancia de 5%. Resultados: No se encontraron asimetrías significativas tanto para los cóndilo y cavidad glenoidea en esta muestra. El 90% no posee centro geométrico, existe una diferencia de 2,45 mm. Evaluación de la posición concéntrica de los cóndilos en su fosa mandibular mostró posicionamiento no concéntrico para los 2 lados. Palabras clave: Morfología, Enfermedad de Parkinson, Articulación Temporomandibular. / --- The purpose of this study was to investigate the Morphological Alterations of temporomandibular joint in patients with Parkinson's Disease. Determining condyle-fossa relationship, concentric position of the condyles and the dimensional and positional symmetries between the right and left condyles. Methods: 20 subjects 45-80 years of age with Parkinson's Disease time of 6-9 years. They performed a CT scan of the temporomandibular joints. The images obtained from axial evaluated for possible asymmetries in the size and position between the condylar process. Likewise, sagittal sections were used to assess the depth of the mandibular fossa, the condyle-fossa relationship, and concentric position of the condyles in patients with the disease Parkinson.Se decided to use the Student t test for independent samples or the U test of Mann-Whitney. All tests were worked at a significance level of 5%. Results: No significant asymmetries were found for both the condyle and glenoid in this sample. 90% have no geometric center, there is a difference of 2.45 mm. Evaluation of concentric position of the condyles in their mandibular fossa showed no concentric positioning for the 2 sides. Keywords: Altered, Morphology, Parkinson's disease, condyle, glenoid asymmetry, Concentric and position.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Eléctrico / La enfermedad de Parkinson (EP) es la segunda enfermedad neurodegenerativa más común en el mundo. La EP produce un desequilibrio del circuito sensoriomotor del sistema nervioso, provocando los síntomas motores clásicos de esta enfermedad, tales como rigidez, temblor y falta de movimiento. Las enfermedades motoras que presentan estos síntomas son catalogadas como Parkinsonismos, siendo la EP la más común. Debido a que el diagnóstico de la EP se realiza con criterios clínicos basados en los síntomas motores, es común confundirlo con otros Parkinsonismos. Se han estudiado varios biomarcadores de la EP para ayudar a mejorar el diagnóstico, pero hasta ahora ninguno ha mostrado resultados confiables. Un hecho importante que ocurre en la EP son los cambios en los patrones electrofisiológicos del circuito sensoriomotor del cerebro, donde se destaca el aumento de potencia oscilatoria en la banda α-β. Estos cambios son característicos de esta enfermedad y podrían servir para establecer un biomarcador. En este estudio se estableció un biomarcador basado en características de la potencia espectral de señales electrofisiológicas para caracterizar un modelo de la EP. Para esto, se registraron señales de 3 áreas del circuito sensoriomotor del cerebro; corteza motora primaria (M1), núcleo estriado (STR) y núcleo ventral posterolateral del tálamo (VPL) de ratas lesionadas con 6-OHDA (n=4), usadas como modelo de la EP. Además, se registró una rata sana (n=1), usada como control. Se consideraron 4 condiciones para evaluar la progresión temporal; condición control (C), condición de lesión temprana (LTe), condición de lesión intermedia (LIn) y condición de lesión tardía (LTa). De la potencia espectral de las señales registradas se extrajeron 5 características espectrales provenientes de: la potencia oscilatoria en la banda α-β (Po), la potencia scale-free en la banda ancha (Psf), la pendiente scale-free entre [10-20]Hz (D2), la pendiente scale-free entre [20-30]Hz (D3) y la pendiente scale-free entre [30-40]Hz (D4). Se diseñó un clasificador Support Vector Machine (SVM) multiclase con el que, a través de un ranking, se seleccionaron las características más relevantes para cada condición, las que fueron usadas como entrada del clasificador. También, se determinó un índice de Parkinsonismo consistente en la distancia euclidiana de las características seleccionadas anteriormente hasta el origen del espacio de características. Finalmente, el biomarcador se estableció usando como componente discreto al clasificador SVM multiclase y como componente continuo el índice de Parkinsonismo, para determinar la condición a la que pertenece cada registro y el grado de severidad de la condición, respectivamente. El uso del biomarcador fue evaluado con un conjunto ejemplo y un conjunto de sujetos tratados. Las características seleccionadas fueron D3 de M1 y Po de STR, obteniendo una precisión del 75% en ambas características. El clasificador y el índice de Parkinsonismo consiguieron identificar y separar en un 100% las condiciones C, LTe y LIn, pero la condición LTa fue confundida con las condiciones LTe y LIn, obteniendo un rendimiento general del 75%. Además, el biomarcador pudo evidenciar la respuesta terapéutica de los sujetos tratados. La componente scale-free mostró ser relevante para describir los cambios electrofisiológicos de la EP, especialmente las características basadas en la pendiente scale-free. La confusión de la condición LTa con las condiciones LTe y LIn se puede deber a que se usó un modelo agudo de la EP, por lo que sería adecuado emplear este modelo sólo hasta el periodo de la condición LIn. Finalmente, el biomarcador electrofisiológico mostró ser sensible, confiable y robusto al separar la condición sana de las condiciones de Parkinsonismo y al evidenciar la respuesta a un tratamiento, siendo un excelente candidato para mejorar el diagnóstico de la EP.

The author presents the first detailed review of the pharmacological therapy of parkinsonism from ancient times until the near present (1980). It is not clear whether parkinsonism as it is now defined – a progressive neurodegenerative disorder of the basal ganglia characterized by sharply reduced striatal dopamine levels, particularly in the striatum – has always affected a significant minority of aged persons, but suggestive evidence to this effect in the older literature is reviewed. The major discussion commences, however, with the administration of various plant alkaloids to parkinsonian patients in the second half of the 19th century. Antiparkinsonian therapy since this time may be divided into a number of phases: 1. The employment of alkaloids derived from solanaceous plants: initially hyoscyamine, then hyoscine/scopolamine and atropine. The discovery and characterization of these alkaloids, and the gradual recognition that other pharmacologically useful solanaceous alkaloids (such as duboisine) were identical with one or other of these three compounds, is discussed. 2. With the outbreak of encephalitis lethargica following the First World War, parkinsonian patient numbers increased dramatically, leading to a multiplicity of new directions, including the use of another solanaceous plant, stramonium, of extremely high atropine doses, and of harmala alkaloids. 3. The so-called “Bulgarian treatment” was popularized in western Europe in the mid-1930s. It was also a belladonna alkaloid-based therapy, but associated with greater efficacy and fewer side effects. This approach, whether as actual plant extracts or as defined combinations of belladonna alkaloids, remained internationally dominant until the end of the 1940s. 4. Synthetic antiparkinsonian agents were examined following the Second World War, with the aim of overcoming the deficiencies of belladonna alkaloid therapy. These agents fell into two major classes: synthetic anticholinergic (= antimuscarinic) agents, such as benzhexol, and antihistaminergic drugs, including diphenhydramine. These agents were regarded as more effective than plant-based remedies, but certainly not as cures for the disease. 5. A complete change in direction was heralded by the discovery in 1960 of the striatal dopamine deficit in parkinsonism. This led to the introduction of L-DOPA therapy for parkinsonism, the first approach directed against an identified physiological abnormality in the disorder. 6. Subsequent developments have thus far concentrated on refinement or supplementation of the L-DOPA effect. Recent attempts to develop neuroprotective or -restorative approaches are also briefly discussed. The thesis also discusses the mechanisms by which the various types of antiparkinsonian agent achieved their effects, and also the problems confronting workers at various periods in the design and assessment of novel agents. The impact of attitudes regarding the etiology and nature of parkinsonism, particularly with regard to symptomatology, is also considered. Finally, the history of antiparkinsonian therapy is discussed in context of the general development of both clinical neurology and fundamental anatomical, physiological and biochemical research. In particular, the deepening understanding of the neurochemical basis of central nervous system function is emphasized, for which reason the history of dopamine research is discussed in some detail. This history of antiparkinsonian therapy also illustrates the fact that the nature of experimental clinical pharmacology has markedly changed throughout this period: No longer the preserve of individual physicians, it is now based firmly on fundamental laboratory research, the clinical relevance of which is not always immediately apparent, and which is only later examined in (large scale) clinical trials. It is concluded that antiparkinsonian therapy was never irrational or without basis, but has always been necessarily rooted in current knowledge regarding neural and muscular function. The achievements of L-DOPA therapy, the first successful pharmacological treatment for a neurodegenerative disorder, derived from the fruitful union of the skills and contributions of different types by laboratory scientists, pharmacologists and clinicians. / Der Autor stellt die erste detaillierte Zusammenfassung der Entwicklung der pharmakologischen Therapie des Parkinsonismus vom Altertum bis in die jüngere Vergangenheit (1980) dar. Es ist nicht klar, ob der Parkinsonismus, wie er jetzt definiert wird – eine progressive neurodegenerative Störung der Basalganglien, die durch die zum scharf verringerten Dopamininhalt des Corpus striatum führende Degeneration der nigrostriatalen Bahn gekennzeichnet wird – zu allen Zeiten eine bedeutende Minderheit älterer Personen heimgesucht hat, verlockende Hinweise darauf findet man aber in der älteren Literatur. Die Hauptdiskussion beginnt jedoch mit der Anwendung verschiedener Pflanzenalkaloide bei Parkinson-Patienten in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Die Geschichte der Parkinson-Therapie seit dieser Zeit läßt sich in eine Serie von Phasen gliedern: 1. Die Anwendung von aus den Solanazeen isolierten Alkaloiden: zuerst Hyoscyamin, später Hyoscin/Skopolamin und Atropin. Die Entdeckung und die Charakterisierung dieser Alkaloide und die allmähliche Feststellung, daß andere pharmakologisch nützliche Solanazeen-Alkaloide (z.B. Duboisin) mit einem oder anderem dieser schon bekannten Mittel identisch waren, werden diskutiert. 2. Mit dem Ausbruch der Encephalitis lethargica nach dem Ersten Weltkrieg stieg die Anzahl von Parkinson-Patienten dramatisch an, was zu einer Vielfältigkeit neuer therapeutischer Richtungen führte: Der Einsatz des auch zu den Solanazeen gehörenden Stramonium, die Verabreichung von extrem hohen Atropindosen, und die Benutzung von Harmala-Alkaloiden waren insbesondere hochgeschätzt. 3. Die sogenannte “Bulgarische Kur” verbreitete sich schnell in Westeuropa in der Mitte der dreißiger Jahre. Es handelte sich dabei ebenfalls um eine auf Tollkirsche-Alkaloiden basierte Therapie, der jedoch höhere Wirksamkeit und wenige Nebenwirkungen zugemutet wurde. Diese Methode, vermittels der Verabreichung tatsächlicher Tollkirschenextrakte bzw. definierter Kombinationen von Belladonna-Alkaloiden, beherrschte die Parkinson-Therapie bis zum Ende der vierziger Jahre. 4. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden synthetische Parkinson-Mittel überprüft, in der Hoffnung, die Mängel der bisherigen anticholinergen Therapien überwinden zu können. Diese Mittel teilten sich in zwei Hauptkategorien ein: synthetische anticholinerge (= antimuskarine; z.B. Benzhexol) und antihistaminerge Mittel (z.B., Diphenhydramin). Diese Arzneimittel wurden als wirkungsvoller als pflanzliche Therapien angesehen, jedoch sicherlich nicht als Heilmittel für die Krankheit. 4. Eine gründliche Richtungsänderung der Parkinson-Therapie kündigte sich mit der Entdeckung (1960) des striatalen Dopamindefizits im Parkinsonismus an. Diese führte zur Einführung der L-DOPA-Therapie, der ersten Parkinson-Therapie, die gegen eine genau definierte physiologische Abnormität gerichtet war. 5. Die darauf folgenden Entwicklungen haben sich bis heute auf Verfeinerung bzw. Ergänzung des L-DOPA-Effektes konzentriert. Neuere Ansätze, neuroprotektive bzw. -restorative Therapien zu entwickeln, werden kurz behandelt. Die Arbeit diskutiert auch die Mechanismen, die der Wirksamkeit der verschiedenen Parkinson-Mittelarten zugrunde liegen, und auch die Probleme, die Forscher bei der Entwicklung und Bewertung neuartiger Mittel konfrontiert haben. Diese Diskussion zieht auch in Betracht die Auswirkung der Haltung des jeweiligen Forschers betreffend der Ätiologie und Natur des Parkinsonismus auf die Beurteilung neuer therapeutischer Möglichkeiten. Schließlich wird die Geschichte der Parkinson-Therapie im Kontext der allgemeinen Entwicklung der klinischen Neurologie als auch der grundlegenden anatomischen, physiologischen und biochemischen Forschung während dieser Periode behandelt. Insbesondere wird das wachsende Verständnis der neurochemischen Grundlagen der Funktion des Zentralnervensystems hervorgehoben, indem die Geschichte der Dopaminforschung ausführlich behandelt wird. Die Geschichte der Parkinson-Therapie weist auch darauf hin, daß sich die Natur der experimentellen Pharmakologie während dieser Periode grundsätzlich geändert hat. Sie liegt nämlich nicht mehr im Zuständigkeitsbereich des einzelnen Arztes, sondern wird im Gegenteil auf grundlegender Laborforschung aufgebaut, deren klinische Bedeutung nicht immer sofort deutlich ist. Erst später werden die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung in großangelegten klinischen Versuchen bei Patienten überprüft. Es wird gefolgert, daß die Parkinson-Therapie zu keiner Zeit als ohne vernünftige Grundlage bzw. irrational betrachtet werden darf. Sie ist jedoch immer dem aktuellen Wissensstand betreffend neuraler und muskulöser Funktion entsprechend geregelt worden. Der Erfolg der L-DOPA-Therapie, der ersten langfristig wirksamen pharmakologischen Behandlung einer neurodegenerativen Krankheit, ist das Ergebnis der ertragreichen Vereinigung der Fähigkeiten und verschiedenartigen Beiträge von Grundlagenforschern, Pharmakologen und Klinikern.

Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen Untersuchungen zur Bildung des Pigments Neuromelanin, das die Ursache für die dunkle Farbgebung der humanen Substantia nigra pars compacta ist. Eine Beteiligung von Neuromelanin an den pathobiochemischen Ereignissen bei Parkinson-Krankheit erklärt das klinische Interesse an Neuromelanin. Die Untersuchungsmöglichkeiten von Neuromelanin sind limitiert: einerseits ist eine chemische Strukturaufklärung aufgrund der Unlöslichkeit dieses amorphen Polymers kaum zu bewerkstelligen, andererseits wird mangels geeigneter biologischer Testsysteme ein Einblick in die Biogenese von Neuromelanin verwehrt. Zurzeit wird die Bildung von Neuromelanin anhand der beiden konkurrierenden Hypothesen als Autoxidation von Dopamin oder durch Beteiligung eines Enzyms („Tyrosinase-Konzept“) erklärt. In dieser Arbeit wurden beide hypothetischen Ansätze bearbeitet, wobei einer enzymatischen Biogenese von Neuromelanin die Präferenz gegeben wird. Zur globalen Untersuchung von Neuromelanin-Granula wurde nun erstmals eine Isolierung der Pigment-haltigen Organelle vorgestellt, die die Basis für eine umfassende Proteomanalyse mittels 1-D-SDS-PAGE und ESI-Tandem-Massenspektrometrie bildete. Mit diesem methodischen Ansatz wurden ingesamt 73 Proteinen identifiziert. Diese waren vor allem lysosomalen Proteinen zuordenbar, z.B. charakteristischen Membranproteinen (LAMP-1), sämtlichen Proteasen, Proteinen des Metabolismus von (Glyco-)Lipiden und Glycoproteinen, aber auch Proteinen des Cytosols und des vesikulären Verkehrs. Entscheidend war die Anwesenheit von Proteinen des Endoplasmatischen Reticulums (ER); Calnexin gilt als ein melanogenes Chaperon, das nicht in Lysosomen vorkommt, dagegen aber in Lysosomen-verwandten Organellen. Im Vergleich mit bereits existierenden Proteinprofilen von Lysosomen und Lysosomen-verwandten Organellen zeigten die in Neuromelanin-Granula identifizierten lysosomalen Proteine und Proteine des ER, dass diese Organellen der humanen Substantia nigra keine konventionellen Lysosomen sind, sondern mit hoher Wahrscheinlichkeit der Gruppe der Lysosomen-verwandten Organellen zuzuordnen sind. / This work focusses on the formation of the polyphenolic pigment neuromelanin, which accounts for the dark colour of the human substantia pars compacta. A contribution of neuromelanin to the patho-biochemical events in Parkinson’s disease is suggested, which is the reason for the clinical interest in this pigment. The analytical approaches to investigate neuromelanin are limited: on the one hand, an elucidation of the chemical structure is hardly possible to accomplish due to the insolubility of this amorphous polymer, on the other hand, the lack of appropriate biological test systems prevents insight into the biogenesis of neuromelanin. Currently the formation of neuromelanin is addressed by two competing hypotheses either by autoxidation of dopamine (“autoxidative concept”), or by contribution of an enzyme (“tyrosinase concept”). This work covered both hypothetical approaches, but the concept of an enzymatic biogenesis of neuromelanin is preferred. Aiming at a global analysis of these pigmented organelles, the isolation of neuromelanin granules was introduced for the first time, which formed the basis for an extensive proteomic analysis by 1-D SDS-PAGE and ESI tandem mass spectrometry. Subsequently, the analyses by mass spectrometry facilitated the identification of 73 proteins, most of which were attributable to lysosomal proteins, e.g. characterisitcal membrane proteins (LAMP-1), various proteases, proteins engaged in the metabolism og (glycol)-lipids and glycoproteins, but also cytosolic proteins and proteins involved in vesicular traffic. Intriguingly, there were proteins identified which originate form the endoplasmic reticulum (ER), most notably calnexin, a melanogenic chaperone, which is not found in lysosomes but in lysosome-related organelles. By comparison of yet existing protein profiles of lysosomes and lysosome-related organelles it became clear that neuromelanin granules from the human substatia nigra are no conventional lysosomes, but should rather be attributed to the group of lysosome-related organelles.

Os estudos realizados até o momento demonstram que os instrumentos descritos na literatura possuem pouca capacidade de identificar os indivíduos em risco de quedas e portanto, existe a necessidade do desenvolvimento de novos testes ou de uma bateria de testes para essa população. Este estudo teve como objetivo traduzir e validar a Escala de Equilíbrio e Marcha (GABS) para aplicação em pacientes com doença de Parkinson (DP), determinar as características clínicas que estariam associadas ao maior risco de quedas em pacientes com DP e sujeitos saudáveis e analisar a utilidade do teste de Estabilidade Postural para avaliar o risco de quedas nos pacientes com DP. Foram selecionados pacientes do Ambulatório de Distúrbios do Movimento (AEXP) do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo, com diagnóstico de DP e controles saudáveis. Os participantes foram avaliados por meio da versão motora simplificada da UPDRS, escalas de HY, SE, FOGQ, FES-I, BBS e GABS. Fizeram parte do estudo 107 pacientes com DP e 80 controles e pode-se verificar que a versão brasileira da GABS mostrou ser válida e confiável, com ótima consistência interna e boa confiabilidade inter e intraexaminador. Além disso, obteve validade convergente consistente, com correlações boas com outros instrumentos que avaliam o mesmo conceito. Somado a esses resultados, a GABS teve boa acurácia, sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo e valor positivo negativo considerável. Quando a GABS foi comparada com a BBS, as duas escalas tiveram resultados semelhantes. Entretanto, a GABS mostrou ser uma escala mais completa que a BBS, pois avalia diversos aspectos relacionados ao risco de quedas, como a instabilidade postural, alterações na marcha, o freezing e o medo de quedas, mostrando ser um instrumento mais interessante de ser utilizado em futuros ensaios clínicos e estudos prospectivos de evolução clínica da doença. Com relação às quedas, o principal ambiente relacionado às quedas nos pacientes com DP foi o doméstico e a marcha a principal causa, já nos controles o principal local das quedas também foi o doméstico e a principal causa de quedas foram os obstáculos presentes no ambiente. Além disso, maior tempo de doença e maior medo de quedas foram os fatores que mais contribuíram para explicar as quedas da população com DP. O teste de Estabilidade Postural conseguiu diferenciar os indivíduos com DP que sofreram quedas dos que não sofreram quedas, obteve correlações significativas com outros instrumentos que avaliam o equilíbrio e teve boa confiabilidade interexaminador. / Most studies to date have shown that the instruments available for the assessment of fall risk are inadequate for the identification of vulnerable individuals. Therefore, new tests assessing fall risk are strongly needed. This study aimed to translate and validate the Gait and Balance Scale (GABS) for use in patients with Parkinson\'s disease (PD), describe the clinical characteristics of a sample of patients with PD and controls that are related to the fall risk and analyze the Postural Stability test and it validity for assessing fall risk in patients with PD. We selected 107 PD patients at the Movement Disorders Outpatient Clinic of the School of Medicine of Ribeirão Preto - Universidade de São Paulo (USP) and 80 healthy controls. Participants were evaluated using the simplified version of the UPDRS motor scale, HY, SE, FOGQ, FES-I, BBS, and GABS. The Brazilian version of the GABS showed to be valid and reliable, with excellent internal consistency and good test-retest reliability. Furthermore, satisfactory convergent validity with other instruments that assess the same construct was found. In addition to these results, the GABS had good accuracy, sensitivity, specificity, positive predictive value, and negative predictive value. When the GABS was compared with the BBS, the two scales had similar results. However, the GABS showed to be more complete and could analyze more aspects related to fall risk in PD, as postural instability, gait deficits, freezing and fear of falling. Among controls, most falls also occurred indoors, however, they were mostly related to environmental hazards, and not gait. Longer disease duration and greater fear of falling were the factors that most contributed to explain falls in the population with PD. The Postural Stability test is able to differentiate individuals with PD who had experienced falls from those who had not, had significant correlation with others balance instruments and had good interexaminer reliability.

Memoria Para Optar al Título Profesional de Médico Veterinario / La dopamina (DA) es el principal neurotransmisor catecolaminérgico del Sistema Nervioso Central (SNC). Esta monoamina es sintetizada, concentrada y liberada mayoritariamente en los ganglios basales. Los ganglios basales en el cerebro corresponden a un conjunto de núcleos subcorticales de origen telencefálico que modulan la función motora. Se ha determinado que en la enfermedad de Parkinson existe una neurodegeneración de las vías dopaminérgicas presentes en los ganglios basales y una reducción de los niveles intracerebrales de DA, que se relacionan con la sintomatología que presentan los pacientes que padecen la enfermedad. El metabolismo de la DA es realizado por las enzimas monoamino oxidasa (MAO) y la catecol O-metil transferasa (COMT). Ambas reacciones dan cuenta del metabolismo canónico de la DA. Sin embargo, la DA es susceptible de sufrir reacciones auto-oxidativas en el citosol neuronal, dando lugar a la formación de un intermediario llamado aminocromo. El aminocromo puede reducirse a través de mecanismos que le pueden transferir uno o dos electrones, constituyendo así un metabolismo no-canónico de la DA. Uno de estos procesos reductivos del aminocromo, catalizado por una NADPH-citocromo P450 reductasa, traspasa un electrón al aminocromo, generando una O-semiquinona que por sus características de radical libre reacciona en presencia de oxígeno, generando un ciclo de reacciones redox, estrés oxidativo y un consecuente daño neuronal. En condiciones normales se produce la reducción de aminocromo con dos electrones, reacción catalizada por una enzima llamada indistintamente DT-diaforasa o también NAD(P)H quinona-oxidoreductasa. Se ha propuesto que la reducción alternativa del aminocromo por la DT-diaforasa tendría una función neuroprotectora ya que da paso a la formación de O-hidroquinonas, moléculas inocuas que se eliminan del organismo a través de mecanismos fisiológicos. En el presente estudio se inhibió la enzima DT-diaforasa con su inhibidor específico llamado dicumarol, con el objetivo de investigar el metabolismo no-canónico de la DA. Además se estudió el efecto de distintos fármacos que regulan la biodisponibilidad de DA. De este modo se administró sistémicamente L-DOPA y/o L-Deprenil para producir una sobrecarga de DA. De esta forma, en esta memoria de título se estudió el efecto de L-DOPA, L-Deprenil y dicumarol en los niveles de DA, 5-HT y sus metabolitos ácidos medidos in vivo con microdiálisis y Cromatografía Liquída de Alta Precisión (High Performance Liquid Chromatography; HPLC) en ratas con hemiparkinson experimental inducido por la neurotoxina 6-hidroxidopamina (6-OHDA). Los resultados obtenidos indican que el precursor exógeno L-DOPA y el inhibidor de MAOB L-Deprenil, aumentaron los niveles de DA. Estos hallazgos experimentales sostienen la racionalidad del tratamiento de la enfermedad de Parkinson, cuyo objetivo es re-establecer los menores niveles de DA de estos pacientes. Por otro parte la inhibición intracerebral de la enzima DT-diaforasa con dicumarol no modificó la biodisponibilidad de DA en condiciones basales. Sin embargo, dicumarol disminuyó la biodisponibilidad de DA citosólica, niveles medidos al estimular la liberación de DA de síntesis reciente. Esto sugiere que al estar interrumpida la vía de la DT-diaforasa, la DA citosólica se auto-oxida siendo sustrato para la enzima NADPH-citocromo P450 reductasa que lleva a la formación de sustancias nocivas para el tejido neuronal.

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