Monoaminergic function and symptoms of Parkinson’s disease

Abstract

Parkinson’s disease is a common neurodegenerative movement disorder. The cardinal motor symptoms of Parkinson’s disease include bradykinesia, rigidity and rest tremor. The association between rest tremor and nigrostriatal degeneration has remained unclear. Parkinson’s disease is also often associated with non-motor symptoms including cognitive and mood problems, with unclear mechanisms despite increased research efforts over the past decades. Dopamine transporter single-photon emission tomography is the most common molecular imaging method used in the diagnostics of Parkinson’s disease. The results of this imaging method reflect the monoamine transporter density in brain areas. [123I]FP-CIT, the most commonly used tracer in this context, enables investigating not only dopaminergic but also serotonergic and noradrenergic function.

In this thesis, I explore the association of monoaminergic function with the motor, cognitive and behavioral symptoms of Parkinson’s disease as well as the abnormalities in bodily sensations of emotions in the disease. Monoaminergic function and the symptoms of Parkinson’s were investigated using the largest available follow-up data of patients with Parkinson’s disease, the Parkinson’s Progression Markers Initiative. The bodily sensations associated with emotions were studied using a relatively recently developed bodily mapping technique, emBODY.

The results of this thesis show that rest tremor amplitude is associated with increased ipsilateral striatal dopamine transporter availability. In addition, depression seems to be associated with abnormalities in dopamine and serotonin, anxiety with abnormalities in serotonin and noradrenaline, and REM sleep behavior disorder mainly with abnormalities in dopamine function. The emBODY results suggest abnormal bodily sensations of emotions in Parkinson’s disease: anger-related sensations on the chest were lesser in Parkinson’s disease than among control subjects, and longer disease duration was associated with a shift towards the abdomen. The results provide new insights to the neural mechanisms of both motor and non-motor symptoms in Parkinson’s disease, and reveal a new non-motor phenomenon, with each finding having potential future clinical implications.

<b>Parkinsonin taudin oireet ja monoaminerginen toiminta</b>

Parkinsonin tauti on yleinen keskushermostorappeumasta aiheutuva liikehäiriö-sairaus. Taudin motorisia johto-oireita ovat liikkeiden hitaus, jäykkyys, ja lepo-vapina. Näistä oireista lepovapinan yhteys mustatumake-tyvitumake -järjestelmän rappeutumiseen on kuitenkin jäänyt epäselväksi. Parkinsonin tautiin liittyy usein myös ei-motorisia oireita, kuten kognitio- ja mielialaongelmia, joiden mekanismit ovat edelleen epäselviä viime vuosikymmenten aikana lisääntyneestä tutkimuksesta huolimatta. Dopamiinikuljettajaproteiinien yksifotoniemissio-tietokonetomografia on Parkinsonin taudin diagnostiikassa yleisimmin käytetty isotooppi-kuvantamis-menetelmä. Sen tulokset kuvaavat aivoalueiden monoamiinikuljettajaproteiini-tiheyttä. [123I]FP-CIT, tässä tavanomaisimmin käytetty merkkiaine, mahdollistaa paitsi aivojen dopamiini-, myös serotoniini- ja noradrenaliinitoiminnan tutkimisen.

Tässä väitöskirjatutkimuksessa tutkittiin Parkinsonin taudin motoristen johto-oireiden ja neuropsykiatristen ei-motoristen oireiden yhteyttä monoamiini-kuljettajaproteiinitoimintaan, sekä Parkinsonin taudissa ilmeneviä muutoksia tunteisiin liittyvissä kehollisissa tuntemuksissa. Monoamiinitoiminnan ja Parkinsonin taudin oireiden välistä yhteyttä tutkittiin suurimmassa, avoimesti saatavilla olevassa seuranta-aineistossa (Parkinson’s Progression Markers Initiative). Tunteisiin liittyvien kehollisten tuntemusten poikkeavuuksia tutkittiin käyttäen suhteellisen hiljan kehitettyä emBODY-kehokarttamenetelmää.

Tulokset osoittivat, että lepovapinan laajuus liittyy Parkinsonin tautia sairastavilla samanpuoleisen aivojuovion lisääntyneeseen dopamiinikuljettaja-proteiinin pitoisuuteen. Lisäksi todettiin, että Parkinsonin taudin masennus vaikuttaisi liittyvän dopamiini- ja serotoniinijärjestelmän, ahdistus serotoniini- ja noradrenaliinijärjestelmän, ja REM-unihäiriö ensisijaisesti dopamiinijärjestelmän poikkeavuuksiin. Kehokarttamenetelmän tulokset viittasivat siihen, että Parkinsonin tautia sairastavilla tunteisiin liittyvät keholliset tuntemukset ovat poikkeavat: vihaan liittyvät tuntemukset rintakehän alueella ovat heikompia kuin kontrolleilla, ja taudin edetessä vihaan liittyviä tuntemuksia ilmenee yhä enemmän vatsan alueella. Tulokset tarjoavat uusia näkökohtia niin Parkinsonin taudin motorisiin kuin ei-motorisiin oireisiin, ja paljastavat uuden ei-motorisen ilmiön. Kullakin näistä löydöksistä on mahdollisia tulevaisuuden kliinisiä sovellutuksia.