melhora deste sintoma. Há melhora parcial concomitante da rigidez (Pahwa & Lyons 2007). A lesão bilateral deve ser executada preferencialmente em uma única sessão. Também é o procedimento mais adequado no tratamento de bradicinesia refratária à medicação. O
benefício na redução do tremor é bem mais discreto. Esta técnica cirúrgica apresenta morbidade menor que a talamotomia e mortalidade nula. No entanto, há relatos de complicações como disfunção cognitiva, disfagia, disartria, hemianopsia lateral homônima, hemiparesia transitória, abscesso intracraniano e hemorragia subcortical e palidal. Os locais acidentalmente lesionados são a cápsula interna e a radiação óptica (Pahwa & Lyons 2007).
1.5.2.2 - Estimulação Cerebral Profunda (ECP)
Há uma grande semelhança nos efeitos clínicos obtidos com lesão cirúrgica e a estimulação cerebral profunda. Tal fato sugere que a estimulação elétrica crônica atue de forma a romper ou inibir a atividade neuronal. A estimulação cerebral profunda possui a vantagem de poder ser regulada ou mesmo suspensa, ao contrário das técnicas lesionais. Da mesma forma, não impede que o paciente possa futuramente obter proveito de novas abordagens (Pahwa & Lyons 2007).
O eletrodo, sustentado por uma bateria subcutânea que dura de 3 a 5 anos, pode ser implantado no núcleo subtalâmico ou no globo pálido interno. Há evidências de que a estimulação do núcleo subtalâmico produza melhores resultados. Ao atenuar as discinesias, a estimulação subtalâmica permite o aumento da dose de levodopa; melhorar os sintomas parkinsonianos independentemente da ação da levodopa e melhorar a bradicinesia. Além disso, pode ser observado uma melhora do tremor. As complicações encontradas são disartria e alterações do equilíbrio (Pahwa & Lyons 2007; Benabid et al. 2009).
A técnica de ECP do núcleo subtalâmico é um procedimento comumente utilizado para casos mais avançados da DP. Nesta técnica, é feito um estudo pré-operatório de imagens (principalmente ressonância magnética) para determinar a localização dos alvos de estimulação. Durante a cirurgia são colocados primeiramente eletrodos de registro eletrofisiológicos até a região alvo. Em seguida, estes eletrodos são substituídos por outros que permitem iniciar as sessões de estimulação intra-operatória para avaliar a melhora do paciente, sobretudo para a rigidez. Após confirmação da melhora, são implantados os eletrodos de estimulação definitiva. Uma bateria subcutânea ligada ao eletrodo de estimulação é inserida na região da clavícula, ao final da cirurgia, ou vários dias depois (ver Benabid et al. 2009).
O mecanismo de ação da ECP ainda não está totalmente esclarecido, mas, sugere-se que a estimulação de alta frequência empregada poderia promover os seguintes mecanismos: (1) pode haver uma interferência na funcionalidade das redes neurais da região estimulada levando a uma dessincronização das oscilações anormais; (2) extinção ou inibição do disparo neuronal; (3) Indução de disparos de alta freqüência na região alvo e (4) inibição da produção ou liberação de algum neurotransmissor nas regiões afetadas (ver Benabid et al. 2009).
A tabela 2 resume as principais características das intervenções cirúrgicas utilizadas na DP.
Tabela 2: Principais características das intervenções cirúrgicas utilizadas no tratamento da DP.
Intervenção cirúrgica Características do procedimento
Palidotomia Procedimento de escolha no tratamento de
discinesias induzidas por levodopa e na bradicinesia refratária à medicação. Os locais acidentalmente lesionados são a cápsula interna e a radiação óptica.
Talamotomia Indicada no tratamento do tremor. Pode
proporcionar uma redução de até 80% da intensidade do tremor. É raramente realizado.
Estimulação Cerebral Profunda do Núcleo
Subtalâmico e Globo Pálido interno O eletrodo, sustentado por uma bateria subcutânea que dura de 3 a 5 anos, pode ser implantado no núcleo subtalâmico ou no globo pálido interno. Representa um custo elevado para o paciente.
Estimulação Talâmica No tálamo é inserido um eletrodo que está conectado à um pulso gerador localizado na pele sobre o tórax. Possui as vantagens da
talamotomia.
Transplante Uma alternativa recente é o alotransplante de
células mesencefálicas de fetos. Apresenta três problemas importantes: os de aspectos técnicos, éticos e imunológicos. Ainda não há consenso geral sobre a melhor localização onde devem ser repostas as células dopaminérgicas e necessita- se de pelo três mesencéfalos fetais para o implante unilateral.
Fonte: Adaptado de Singh (2007).
1.6 – MODELOS ANIMAIS DA DOENÇA DE PARKINSON
O aumento do conhecimento sobre a fisiopatologia da DP depende da existência de modelos animais adequados, que permitam a avaliação de novos agentes farmacológicos e estratégias terapêuticas antes que estes sejam aplicados em humanos. As características da DP podem ser mimetizadas, em maior ou menor escala, em animais de laboratório (como roedores e primatas) através da administração de diferentes compostos farmacológicos: reserpina, 6-hidroxidopamina (6-OHDA), 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina (MPTP), paraquate, manebe e rotenona (Dawson 2000); (Beal 2001) e (Shimohama et al. 2003).
Embora não exista um modelo animal ideal da DP, que satisfaça todos os critérios e apresente todas as características associadas à condição clínica em humanos, como: (I) fácil detecção das alterações motoras associadas ao parkinsonismo; (II) perda seletiva e gradual dos neurônios dopaminérgicos com o avanço da idade e (III) produção de inclusões citoplasmáticas (corpos de Lewy); alguns modelos têm sido de grande valia na elucidação dos mecanismos moleculares relacionados à neurodegeneração na DP e na avaliação de novos agentes terapêuticos (Shimohama et al. 2003).
O modelo da administração da reserpina e do AMPT (α-metil-p-tirosina) em roedores foram os primeiros modelos para a avaliação de potenciais tratamentos para a DP. Por exemplo, o modelo de administração da reserpina – uma droga que interfere com o armazenamento vesicular de monoaminas, levando a uma depleção temporária nos níveis de monoaminas nas terminações nervosas, induzindo hipolocomoção e rigidez muscular nos animais – foi crucial para o desenvolvimento da levodopa como agente antiparkinsoniano
(Fahn 2008). Entretanto, a principal desvantagem de tais modelos é que os déficits motores são temporários.
Em contraste, a 6-OHDA é uma das neurotoxinas mais comuns utilizadas experimentalmente em modelos de degeneração da SNpc, tanto in vitro como in vivo (Blum et al. 2001). A 6-OHDA é uma toxina efetiva em camundongos, ratos, gatos e primatas, mas, é incapaz de atravessar a barreira hematoencefálica, sendo necessária a administração diretamente na estrutura cerebral que se deseja lesar. (Schwarting & Huston 1996). Os sítios de injeção de 6-OHDA comumente são a SNpc; o feixe prosencefálico medial (objetivando lesionar o feixe nigroestriatal) e o estriado (Deumens et al. 2002) (Eslamboli 2005) (Simola et al. 2007).
O modelo de DP em roedores induzido por lesão unilateral dos núcleos da base por 6- OHDA tem sido empregado satisfatoriamente como um meio de detecção de potenciais agentes antiparkinsonianos através da indução de comportamento rotacional após a destruição da via nigroestriatal. Porém, a principal limitação do uso deste modelo é que este comportamento rotacional não se assemelha com as anormalidades motoras ocorridas na DP (Gerlach & Riederer 1996) (Deumens et al. 2002).
A injeção bilateral de 6-OHDA na SNpc ou em outras regiões cerebrais provoca uma mortalidade neuronal elevada (Glinka et al. 1997). Esta droga apresenta similaridade estrutural com as catecolaminas e tem alta afinidade pelo sistema de transporte das mesmas, mostrando assim a sua seletividade por neurônios catecolaminérgicos. A 6-OHDA produz lesões na SNpc pela indução da produção de H2O2 e radicais livres, como radicais •OH, e é
mais tóxica que o MPP+ (metabólito ativo do MPTP que é captado pelo transportador de dopamina) para o complexo I da cadeia de transporte de elétrons (Shimohama et al. 2003) (Simola et al. 2007).
Após a injeção de 6-OHDA dentro da SNpc ou o feixe prosencefálico medial, os neurônios dopaminérgicos começam a degenerar dentro de 12 h e os níveis de dopamina reduzem para níveis acentuadamente baixos de 2 a 3 dias depois. De maneira interessante, a injeção intraestriatal de 6-OHDA causa uma morte neuronal induzida retrogradamente mais progressiva que a sua administração dentro da porção mesencefálica substância nigra / área tegmental ventral. A magnitude da lesão depende da quantidade de 6-OHDA injetada, o sítio de injeção, e as espécies animais usadas (Schober 2004).
Animais lesionados bilateralmente com 6-OHDA demonstram sintomas motores parkinsonianos acentuados que prejudicam sua alimentação e por isso causa alta mortalidade, podendo prejudicar experimentos comportamentais de caráter crônicos (Ferro et al. 2005). A 6-OHDA é usualmente injetada unilateralmente, desta maneira, o hemisfério intacto funciona como um controle interno, constituindo um modelo de hemiparkinsonismo caracterizado por comportamento motor assimétrico (Betarbet et al. 2002).
Além disso, a injeção unilateral de 6-OHDA na substância negra ou no feixe prosencefálico medial provoca a morte acentuada de neurônios dopaminérgicos no mesencéfalo do lado aplicado e a diminuição de dopamina no lado correspondente do estriado. Esses animais hemilesionados quando avaliados, em testes após a lesão, com administração de agonistas dos receptores dopaminérgicos D1/D2, tais como a apomorfina e a bromocriptina, apresentam comportamento rotatório contralateral em relação ao local de lesão (Deumens et al. 2002). Por outro lado, drogas que induzem a liberação de dopamina, tais como a anfetamina, causam rotações ipsilaterais à lesão (Metz & Whishaw 2002). Esse comportamento pode ser explicado pela hiperexpressão dos receptores dopaminérgicos na porção lesada do estriado (Gerlach & Riederer, 1996).
Outro modelo animal da doença de Parkinson é o camundongo geneticamente alterado (knock-out, KO) para não expressar do transportador de dopamina (DAT-KO) (Giros et al. 1996). O transportador de dopamina (DAT) é responsável pela recaptação da dopamina liberada para o terminal pré-sináptico, controlando a duração e a intensidade da transmissão dopaminérgica. Nos animais DAT-KO, existe uma dependência estrita da dopamina recém sintetizada (síntese de novo) para a função sináptica normal e os níveis de dopamina extracelulares estão aumentados, levando à hiperatividade locomotora (Sotnikova et al. 2006). A inibição aguda da enzima tirosina hidroxilase pela administração do fármaco AMPT (α- metil-p-tirosina) resulta em uma depleção rápida (<15min), profunda (>99,8 %) e de longo prazo (até 16 h) da dopamina estriatal. Os camundongos DAT-KO tratados com AMPT apresentam grave acinesia, rigidez, tremor e ptose (Gainetdinov 2008).
Um avanço importante no desenvolvimento dos modelos animais da DP, bem como do conhecimento acerca dos mecanismos relacionados ao processo neurodegenerativo desta doença, deu-se com a descoberta do MPTP (Dauer & Przedborski 2003). O uso desta substância foi um dos raros casos em que os efeitos da neurotoxina foram descobertos primeiro em humanos, sendo posteriormente desenvolvido o modelo animal (Shimohama et al. 2003).
O mecanismo da neurotoxicidade induzida pelo MPTP envolve, inicialmente, sua passagem facilitada pela barreira hematoencefálica em virtude da sua lipofilicidade elevada (Markey et al. 1984). No cérebro, o MPTP é convertido no íon 1-metil-4-fenil piperidínio (MPP+) pela ação da enzima monoamina oxidase B (MAO-B), sendo esta conversão realizada principalmente nas células da glia. O MPP+ é então captado pelo transportador de dopamina nos terminais dopaminérgicos nigroestriatais, sendo este o fator determinante para a relativa seletividade do MPTP sobre neurônios dopaminérgicos (Schober 2004).
Em primatas (homens, macacos e babuínos), o MPTP induz sinais que são praticamente indistinguíveis da DP, como degeneração de neurônios dopaminérgicos da via nigroestriatal, aparecimento de agregados da proteína α-sinucleína (embora não existam corpos de Lewy característicos), além de distúrbios motores clássicos da DP, como rigidez muscular, bradicinesia e instabilidade postural. Embora no modelo de parkinsonismo no sagui comum induzido com MPTP não seja mostrado a ocorrência de tremor de repouso, estes animais mostram um tremor corporal postural (Jenner 2003; Jackson & Jenner 2012). De maneira similar ao observado na DP, a neurotoxicidade e os sintomas induzidos pelo MPTP aumentam com o avanço da idade em primatas (Ovadia et al. 1995), podendo estes serem revertidos quando tratados com levodopa e agonistas dopaminérgicos (Langston & Irwin 1986; Jackson & Jenner 2012).
No entanto, o MPTP é considerado uma droga que requer um risco de segurança alto para quem manuseia os animais de experimentação. E, por essa razão, procedimentos rigorosos de conduta experimental e equipamentos de segurança laboratorial adequado são uma exigência absoluta para se trabalhar com este modelo de parkinsonismo (Przedborski et al. 2001). Consequentemente, surgiram uma série de estudos que visaram o desenvolvimento de modelos de parkinsonismo em um primata não-humano de fácil manejo com base em lesões intracerebrais de 6-OHDA que minimizassem o risco de exposição tóxica inadvertida para pesquisadores e a equipe de manutenção dos biotérios (Ungerstedt 1976); (Annett et al. 1992); (Mitchell et al. 1995); (Klintenberg et al. 2003) e (Jackson & Jenner 2012).
1.6.1 – O modelo da 6-OHDA no sagui comum
O sagui comum (Callithrix jacchus) passou a ser utilizado mais recentemente como uma boa referência de estudo de modelo de envelhecimento e de doenças neurodegenerativas como a DP (Tardif et al. 2011). Este pequeno primata do novo mundo possui uma expectativa de vida máxima de 16 anos. Além disso, eles exibem mudanças relacionadas à idade em patologias que se espelham àquelas observadas em humanos como amiloidoses, assim como propensão à redução da atividade do complexo ubiquitina-proteassoma, semelhante à DP (Zeng et al. 2005).
Nesta espécie animal, os principais modelos de indução de sintomas motores de parkinsonismo induzido por 6-OHDA são: (a) injeção unilateral no feixe prosencefálico medial (feixe nigroestriatal) ou (b) injeção unilateral no estriado. Estes modelos são bastantes descritos na literatura, e como mencionado anteriormente, requerem uma intervenção cirúrgica estereotáxica. Estes dois modelos possibilitam a avaliação da coordenação motora fina; negligência sensório-motora contralateral ao sítio de lesão; viés de cabeça ipsilateral ao sítio de injeção, rigidez contralateral, bradicinesia e rotação corporal quando o animal tenta movimentar-se. Os primeiros sintomas surgem após 7 dias da administração de 6-OHDA. As características neuropatológicas reportam para uma perda acentuada tanto nos neurônios dopaminérgicos quanto nos níveis de dopamina observado na região estriatal ipsilateral à injeção. Em ambos os modelos de parkinsonismo induzido por 6-OHDA não há a descrição de presença de corpos de Lewy. Para mais detalhes ver os trabalhos de (Annett et al. 1992) (Eslamboli et al. 2003), (Eslamboli 2005) e (Jackson & Jenner 2012).
No modelo de parkinsonismo induzido por injeção de 6-OHDA no feixe de projeção nigroestriatal dopaminérgica (feixe prosencefálico medial) os sintomas citados acima são mais acentuados, além disso, vale ressaltar que não há o surgimento de tremor de repouso de
3-5 Hz típico de lesão do mesencéfalo, como visto no ser humano (Brooks & Piccini 2006). Este modelo de parkinsonismo será adotado neste trabalho, adotando o modelo descrito por Annett (1992).
O modelo de injeção bilateral simultânea de 6-OHDA tanto no estriado quanto no feixe nigroestriatal no sagui comum não são modelos frequentemente usados porque acabam levando a impedimento motor acentuado, o qual requer durante muitos dias um cuidado intensivo nos pós-operatório, além de elevada taxa de morbidade (Cenci et al. 2002).
Mais recentemente, modelos bilaterais de injeção de 6-OHDA no feixe nigroestriatal foram conduzidos através de outra estratégia. Foi introduzida uma separação temporal das cirurgias de lesão hemisféricas entre um lado. Ou seja, a injeção de 6-OHDA feita primeiro em um hemisfério e depois de 8 semanas realizada no outro hemisfério, mostrou-se eficiente em aumentar a sobrevida do animal. Neste modelo, também se faz necessário um cuidado intensivo no pós-operatório, no entanto, este tempo despendido neste cuidado é reduzido comparado ao modelo de injeção bilateral simultânea. Além disso, este modelo parece ter a vantagem de otimizar o uso de um mesmo animal para uma avaliação comportamental em um condição unilateral e posteriormente bilateral (Mitchell et al. 1995) (Klintenberg et al. 2003).
É importante destacar que a administração de 6-OHDA em primatas como um modelo animal da DP promove um processo neurodegenerativo rápido, contrastando com o avanço lento e gradual verificado na condição clínica (Eslamboli 2005).
1.7 - ESTIMULAÇÃO DAS VIAS DA COLUNA DORSAL: DESSINCRONIZAÇÃO DE CIRCUITOS NEURONAIS ENVOLVIDOS NA DP
1.7.1 – Sincronização Anômala do Circuito Córtex Motor-Tálamo-Núcleos da Base na DP
Um importante fenômeno eletrofisiológico observado da reunião de neurônios de uma mesma região ou regiões distintas, é o fenômeno de sincronia das atividades neuronais. A dinâmica de sincronização de disparos de neurônios tem sido proposta como um mecanismo fundamental para representações de objetos perceptuais, esquemas cognitivos e funções motoras (Singer 1999; 2001; Fries 2009; Uhlhaas et al. 2009). Neste sentido, por exemplo, observa-se a atividade sincrônica da atividade correlacionada de diferentes neurônios entre o córtex e os NB, que seguem “loops” de reentradas entre estas duas regiões, cuja atividade cíclica se supõe sejam importantes para codificar diferentes tipos de movimentos (Hammond et al. 2007).
Em modelos animais da DP, observam-se que os neurônios dos NB mudam o seu comportamento mostrando sincronização aumentada e anormal, que pode ser vista como uma reconfiguração dos circuitos cortico-estriatais após a depleção dos níveis de dopamina. Neste sentido, os neurônios estriatais (que são na sua maioria silenciosos em uma condição normal) tornam-se hiperativos e muitas vezes sincronizados no estriado “desnervado” (que não recebe mais aferências dopaminérgicas), em um estado de rede dominante que envolve mais neurônios ativos. As consequências destas alterações anômalas de sincronizações são evidenciadas pelos sintomas motores da DP. Esta reconfiguração pode ser modulada,
revertendo-se, por exemplo, com agonistas dopaminérgicos diretos ou mesmo a levodopa (Jaidar et al. 2010).
A sincronização da atividade neuronal das estruturas dos núcleos da base é também evidente nos potenciais de campos locais (LFPs) registrados na região subtalâmica de pacientes com a DP. Estas oscilações ocorrem principalmente na faixa de banda Beta (β) (~14 – 30 Hz) e após o tratamento com levodopa mudam para sincronização em frequências mais altas na faixa de gama (Kuhn et al. 2004; Kuhn et al. 2006). Esta mudança no padrão de bandas é compatível com a execução de movimento. Além disso, Estes registros sugerem que as descargas de alguns neurônios do núcleo subtalâmico estão bloqueadas (presas) em oscilações β (Uhlhaas & Singer 2006). Do mesmo modo, foi observado este padrão de alteração anômala e a reversão para um padrão de oscilação gama em vários outros modelos animais, como em primatas não-humanos (Hammond et al.,2007).
O núcleo subtalâmico é o principal sítio alvo de ação da técnica de estimulação cerebral profunda em humanos. Sua efetividade terapêutica deve-se à aplicação de estímulos elétricos de alta frequência (>100 Hz) sobre esta região dos núcleos da base. Acredita-se que este padrão de estimulação possa promover uma ação de inibição da atividade deste núcleo, o que leva a uma ação dessincronizadora e uma liberação do estado anômalo em que ficavam os circuitos córtico-tálamo-núcleos da base na condição parkinsoniana (Benabid 2003).
1.7.2 – Estimulação Elétrica das Colunas Dorsais
Recentemente, uma técnica inovadora desenvolvida por Fuentes e colaboradores (2009) demonstrou que a estimulação elétrica epidural das vias das colunas dorsais da medula espinhal (ECD) em roedores, através do uso de eletrodos bipolares implantados na porção
epidural da medula espinhal restaurou a capacidade locomotora em dois modelos animais que reproduzem os principais sintomas da DP. Os modelos foram: (1) um modelo de depleção aguda de dopamina empregando camundongos DAT-KO tratados com AMPT e (2) um modelo crônico que envolveu a perda de conexões dopaminérgicas nigrais através da técnica de lesão bilateral estriatal com 6-OHDA em ratos (Fuentes et al. 2009).
Neste trabalho, os autores observaram que a técnica de ECD alterou o padrão de atividade no córtex motor e na região dorsolateral do estriado para um estado que se aproximou daquele encontrado durante a iniciação espontânea da locomoção, tanto nos animais normais quanto nos animais que reproduziram a DP. Ou seja, a ECD além de estimular as vias somestésicas (Holsheimer 2002) (Ramasubbu et al. 2013), poderia também recrutar áreas relacionadas à motricidade levando a uma dessincronização cortical e estriatal, requerida para a iniciação dos movimentos voluntários (Fuentes et al. 2009; Fuentes et al. 2010).
As chamadas colunas dorsais da medula espinhal são tratos de substância branca localizados na porção dorsal da medula espinhal. São formados por fibras de neurônios de segunda ordem, cujos axônios são do tipo grandes e mielinizado Aβ, que conduzem informações sensoriais ascendentes corporais de tato fino, pressão e propriocepção ao cérebro. As colunas dorsais da medula integram com o lemnisco medial do tronco cerebral o chamado sistema coluna dorsal-leminisco medial, e são subdivididas em fascículo grácil e fascículo cuneiforme. A figura 05 mostra a localização das colunas dorsais na medula. Para maiores detalhes sobre a organização e fisiologia das vias sensoriais ver Purves (2007).
A estimulação dorsal da medula espinhal é uma técnica bastante conhecida para o emprego no tratamento de diversos tipos de dor. A pesar dos mecanismos responsáveis pela eficácia ainda estarem sendo descritos, seu uso é aprovado atualmente pela agência de
medicamentos e alimentos dos Estados Unidos (“Food and Drug Administration – FDA”) para os seguintes tratamentos: dores crônicas, dores refratárias a medicamentos, dor bilateral ou unilateral associada com a síndrome pós-lamectomia, dores lombares e dores nas pernas. Além disso, a sua aplicação é autorizado para o tratamento de Neuropatias periféricas, causalgias, radiculopatias, distrofia simpático-reflexa entre outras fontes de dor crônica (Kries 2009). Quanto ao tratamento de outras patologias, é descrito o seu uso experimental em humanos, mas ainda sem estudos suficientes que permitam a aprovação pelas agências de saúde. Entre estas últimas condições de aplicação de tratamento destacam-se: a transsecção total da medula espinhal; paraplegia e quadriplegia (Fishman 2009; Harkema et al. 2011; Ramasubbu et al. 2013).
Mais recentemente, nove trabalhos de casos-clínicos relataram a aplicação do uso da técnica de estimulação da medula espinhal em pacientes portadores da DP, que possuíam um histórico de dor crônica associado (Thevathasan et al. 2010; Weise 2010; Agari & Date 2012; Fenelon et al. 2012; Hassan et al. 2013; Landi et al. 2013; Mitsuyama T 2013; Soltani & Lalkhen 2013; Sidiropoulos et al. 2014). Em sete destes trabalhos os pacientes apresentaram melhoras significativas dos sintomas motores da DP (Fenelon 2011; Agari & Date 2012; Hassan et al. 2013; Landi et al. 2013; Mitsuyama T 2013; Soltani & Lalkhen 2013; Sidiropoulos et al. 2014).