Ziekte van Parkinson: het stimuleren van dopamine bevordert de beweging
Nieuw onderzoek met implicaties voor de behandeling van de ziekte van Parkinson suggereert dat wanneer we willen bewegen, al onze hersenbehoeften een snelle uitbarsting van dopamine zijn.
De resultaten, door wetenschappers van het Champalimaud Center for the Unknown in Portugal en de Columbia University in New York City, NY, zetten vraagtekens bij het idee dat de hersenen een constant niveau van dopamine nodig hebben voor normale beweging.
Een rapport over de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Natuur, beschrijft hoe onmiddellijk voordat ze bewegingen begonnen, de bijbehorende neuronen of zenuwcellen pieken in dopamine-activiteit vertoonden.
"Ons belangrijkste resultaat", zegt eerste studie auteur Dr. Joaquim Alves da Silva, een psychiater en neurowetenschapper van het Champalimaud Centrum en de Nova Universiteit van Lissabon in Portugal, "is dat we voor het eerst hebben aangetoond dat de verandering in neurale activiteit is nodig om beweging te bevorderen. "
"En ook voor het eerst", vervolgt hij, "hebben we aangetoond dat de dopaminepiek die voorafgaat aan het begin van de beweging, niet alleen de initiatie reguleert, maar ook de bewegingskracht."
De dood van dopaminecellen leidt tot Parkinson
De ziekte van Parkinson is een progressieve aandoening die ontstaat wanneer dopamine-producerende cellen in de substantia nigra, een deel van de hersenen dat beweging regelt, afsterven.
Dopamine is een neurotransmitter of een chemische boodschapper die signalen tussen neuronen overbrengt. Het is gekoppeld aan een aantal hersenfuncties, waaronder de controle van beweging en gedrag dat wordt geassocieerd met beloning en plezier.
De belangrijkste symptomen van de ziekte van Parkinson zijn tremor, stijfheid, traagheid van beweging en verminderde coördinatie en evenwicht. Naarmate de symptomen vorderen, wordt het moeilijker om te praten, te lopen, alledaagse taken uit te voeren en zelfstandig te leven.
Hoewel de ziekte vooral mensen boven de 60 treft, wordt ongeveer 4 procent van de gevallen van Parkinson gediagnosticeerd bij mensen onder de 50 jaar.
Wereldwijd leven er meer dan 10 miljoen mensen met de ziekte van Parkinson. In de Verenigde Staten - waar elk jaar ongeveer 60.000 mensen de diagnose Parkinson krijgen - worden de totale kosten van de ziekte geschat op $ 25 miljard per jaar.
Er is momenteel geen remedie voor de ziekte van Parkinson. Er zijn echter medicijnen die de symptomen voor veel mensen aanzienlijk kunnen verlichten door de afnemende toevoer van dopamine in de hersenen aan te vullen en in stand te houden.
Moeilijkheid is bewegingsinitiatie, traagheid
De nieuwe studie is vooral belangrijk omdat het suggereert dat er misschien een betere manier is om het tekort aan dopamine te corrigeren.
Dr. Alves da Silva legt uit dat mensen met de ziekte van Parkinson "geen globaal motorisch probleem hebben", maar een specifiek probleem. Onder de juiste omstandigheden kunnen ze complexe motorische taken uitvoeren. Als ze bijvoorbeeld op het juiste moment een duwtje krijgen, kunnen ze zelfs fietsen.
"Het probleem van de patiënt", voegt hij eraan toe, "zit hem in de moeilijkheid om beweging op gang te brengen en in de traagheid van beweging." Het was deze observatie die het team ertoe aanzette om verder te onderzoeken.
Voor de nieuwe studie gebruikten de onderzoekers een techniek genaamd optogenetica, die laserlicht gebruikt om de neuronactiviteit in de hersenen van muizen snel te stimuleren.
Optogenetica is een relatief nieuwe technologie die "het landschap van de neurowetenschappen" verandert door ons begrip van hoe bepaalde hersencircuits werken bij gezondheid en ziekte te verbeteren.
Dr. Alves da Silva zegt dat ze het gebruikten om ervoor te zorgen dat ze alleen activiteit registreerden in de dopamine-producerende neuronen van de substantia nigras van de muizen.
Uitbarsting van dopamine-neuronactiviteit
De wetenschappers legden vast wat er gebeurde in de hersenen van de muizen terwijl ze zich vrij in een open ruimte bewogen. Met behulp van bewegingssensoren konden ze detecteren wanneer de dieren begonnen te bewegen en de activiteit van de dopamine-producerende cellen in de periode voorafgaand aan hun bewegingen lokaliseren.
De resultaten toonden aan dat de activiteit van de dopamine-producerende neuronen een piek bereikte net voordat de muizen een bepaalde beweging begonnen.
Vervolgens lieten ze in een ander experiment de muizen vrij rondlopen, behalve dat ze de activiteit van hun dopamine-producerende neuronen manipuleerden door de laser te gebruiken om ze aan en uit te zetten.
Nogmaals, met behulp van de bewegingssensoren konden ze dit koppelen aan wanneer de muizen bewogen en niet bewogen.
Dr. Alves da Silva merkt op dat het activeren van de dopamine-producerende neuronen wanneer de muizen niet bewogen "een halve seconde voldoende was om beweging te bevorderen - en met meer kracht - dan zonder de activiteit van deze neuronen."
Maar als ze de neuronen activeerden toen de muizen al in beweging waren, gingen de dieren door zoals ze waren - er was geen verandering in de beweging of de kracht ervan, die ze definieerden door veranderingen in versnelling.
Resultaten kunnen ook het verband met motivatie verklaren
De onderzoekers vonden hetzelfde resultaat toen ze de dopamine-producerende neuronen uitschakelden tijdens een voortdurende beweging - er was geen verandering in de beweging of de kracht ervan.
"Deze resultaten", legt senior auteur Rui Costa, een professor in neurowetenschappen en neurologie die aan Columbia University werkt, uit "dat de activiteit van dopamine-neuronen kan dienen als een poort om al dan niet het initiëren van bewegingen toe te staan."
"Ze leggen uit waarom dopamine zo belangrijk is bij de motivatie, en ook waarom een tekort aan dopamine bij de ziekte van Parkinson leidt tot de symptomen die het doet," voegt hij eraan toe.
Een van de medicijnen die momenteel wordt gebruikt om de ziekte van Parkinson te behandelen, is levodopa, dat het dopaminegehalte in het lichaam verhoogt.
"Maar levodopa verhoogt de dopamine de hele tijd, niet alleen wanneer we willen bewegen", zegt prof. Costa, eraan toevoegend dat langdurig gebruik van het medicijn ook leidt tot dyskinesie, een aandoening die wordt gekenmerkt door onvrijwillige en grillige bewegingen.
"Onze studie suggereert dat strategieën die dopamine zouden stimuleren als er een verlangen is om te bewegen, beter zouden werken."
Prof. Rui Costa
