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Il morbo di Parkinson è una malattia neurodegenerativa caratterizzata dalla progressiva perdita di neuroni dopaminergici nella substantia nigra (SN), che è direttamente collegata ad un deficit di dopamina (DA) nello striatum. L’attuale trattamento del morbo di Parkinson è esclusivamente sintomatico perché il modo di fermare la degenerazione nigrostriatale è ancora sconosciuto. Nuove strategie e in particolare la terapia neuroprotettiva e neuroristorativa si sono dimostrate in grado di rallentare o addirittura fermare la progressione della patologia. Tra queste, il trattamento con fattori neurotrofici, come il fattore neurotrofico derivato dalla linea delle cellule gliali (GDNF), è quello nel quale sono riposte le maggiori aspettative.
GDNF è una proteina in grado di proteggere i neuroni dopaminergici, di stimolare la germinazione assonale e la ricrescita dei neuroni dopaminergici lesionati nella nigra. Tuttavia, trattandosi di una proteina, la somministrazione nel cervello non è semplice a causa della sua labilità e facilità di degradazione. Inoltre, non è in grado di oltrepassare la barriera emato-encefalica (BEE) e, a causa della presenza di recettori periferici distribuiti in tutto il corpo, e preferibile la sua somministrazione locale. A questo proposito, i sistemi di rilascio del farmaco (drug delivery systems, DDS) come le microparticelle hanno dimostrato un grande potenziale nell’aumentare la sua efficacia e ridurne gli effetti collaterali.
In studi effettuati precedentemente dal gruppo di ricerca diretto dalla prof.ssa MJ Blanco-Prieto che mi ha ospitato nello svolgimento della mia tesi di laurea, è stato studiato l'effetto istologico derivato dal rilascio controllato di GDNF, utilizzando microsfere biodegradabili in un modello parkinsoniano di primati. Le microparticelle sono state preparate utilizzando il metodo non-denaturante d’incapsulazione denominato TROMS (Total Recirculation One-Machine System). Il risultato principale di questa ricerca è stato la stabilizzazione dei sintomi principali della malattia, accompagnata da un aumento di captazione del radiotracciatore 11C-DTBZ nello striato.
In questo contesto, l'obiettivo del presente studio è stato quello di caratterizzare completamente gli effetti istologici derivati dal rilascio controllato di GDNF al cervello mediante microparticelle e di chiarire il meccanismo con cui il GDNF esercita il suo effetto neuroprotettivo/neurorestorativo. I risultati istologici hanno dimostrato un aumento bilaterale della densità e del numero di neuroni dopaminergici sia nella SN che nello striato. Inoltre è stato osservato un aumento bilaterale della densità di cellule GDNF e della percentuale di cellule GDNF/TH nella SN, confermando la presenza di un trasporto retrogrado dallo striato, dove è stato iniettato il GDNF, alla SN. I risultati hanno evidenziato anche un aumento bilaterale della densità e del numero di neuroni totali nella SN, indicando che il GDNF può indurre la generazione di nuovi neuroni a partire dalla proliferazione e differenziazione di progenitori neurali già esistenti, aprendo così l'ipotesi della neurogenesi nella SN. Per chiarire questa ipotesi ancora da confermare, sarà necessario in particolare indagare sull'origine di questi nuovi neuroni. Dall’analisi microscopica d’immunoreattività del GDNF nel sito d’iniezione, si è concluso che esso è ancora presente nove mesi dopo l'impianto, che le microparticelle impiantate nel cervello si sono dimostrate biocompatibili e ben tollerate, e che l'iniezione non ha danneggiato la BEE.
I risultati ottenuti ci permettono quindi di concludere che le microparticelle caricate con GDNF hanno mostrato risultati significativi in termini di efficacia e sicurezza in questo trattamento proposto contro il Parkinson.

Parkinson Disease (PD) is a neurodegenerative disorder characterized by the progressive loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra (SN) that led to a deficit of dopamine (DA) in the striatum. The current treatment of PD is exclusively symptomatic because the way to stop nigrostriatal degeneration is unknown. Several new strategies are under investigation, in particular, neuroprotective and neurorestorative therapies able to halt or slow down the disease progression. Among them, neurotrophic factors like glial cell-line derived neurotrophic factor (GDNF) have shown very promising results. GDNF is a protein able to protect dopaminergic neurons and to stimulate axonal sprouting and regrowth from lesioned nigral dopaminergic neuron. However, its brain administration is not simple because of its lability and easy degradation and because GDNF is not able to cross the brain blood barrier (BBB). Moreover, the presence of receptors distributed all over the body makes local administration better. In this regard, drug delivery systems (DDS) like microparticles have shown great potential for improving its efficacy and reducing side effects. In previous studies the research group directed by prof. M.J Blanco-Prieto, who hosted me in carrying out my graduation thesis, investigated the effect of GDNF controlled delivery using biodegradable microparticles in a parkinsonian primate model. Microparticles were prepared using non-denaturating protein encapsulation methods like the Total Recirculation One-Machine System (TROMS). The main achievement of this research was the stabilization of the major symptoms of the disease accompanied by an increase of 11C-DTBZ radiotracer uptake in the striatum. In this context, the objective of the present project was to fully characterize the histological effects of GDNF controlled brain delivery using microparticles and to elucidate the mechanism by which GDNF exerts its neuroprotective/neurorestorative effect. Histological results demonstrated a bilateral increased increasing in the density and in the number of dopaminergic neurons both in the SN and in the striatum. In addition, a bilateral increase in GDNF cell density and in the percentage of double-GDNF/TH cells in the SN was observed confirming the presence of a retrograde transport from the striatum, where GDNF was injected, to the SN. Results demonstrated also a bilateral increase in the density and in the number of total neurons in the SN, indicating that GDNF may induce the generation of new neurons from the proliferation and differentiation of existing neural progenitors, opening the neurogenesis hypothesis in the SN. To clarify this hypothesis yet to be confirmed, it will be necessary to investigate the origin of these new neurons. From the microscopy analysis of GDNF-immunoreactivity in the site of injection it was concluded that GDNF was still present nine months after the implantation, that microparticles were brain biocompatible and well tolerated and that the injection did not break the BBB. The obtained results enable us to conclude that GDNF-loaded microparticles has shown significant results in the efficacy and safety of this proposed treatment for PD.