Einfluss der Hochfrequenzstimulation des Nucleus subthalamicus auf die dopaminerge Transmission im Nucleus accumbens core und shell

Abstract

Neben den positiven Auswirkungen der Hochfrequenzstimulation (HFS) des Nucleus subthalamicus (STN) auf die Therapie der L-Dopa-sensitiven motorischen Symptome des fortgeschrittenen IPS, zeigen klinische und tierexperimentelle Studien, dass die HFS des STN auch Einfluss auf nicht motorische Erscheinungen des Verhaltens hat. Dieser Einfluss könnte in der Einbindung des STN in ein Geflecht parallel verlaufender, funktionell abgetrennter Schaltkreise, welche kortikale und subkortikale motorische und limbische Regionen integrieren, begründet liegen. In der vorliegenden Studie wurde der Effekt der akuten SNT- HFS auf Metabolismus und Transmission von Dopamin im Nucleus accumbens core und shell in narkotisierten Ratten unter Verwendung der in vivo Mikrodialyse untersucht. Die Ratten waren entweder nicht vorbehandelt oder selektiv vorbehandelt durch die Schädigung der Substantia nigra pars compacta oder des VTA. STN-HFS führte dabei zu einem sofortigen und reversiblen Anstieg von Dopamin und seinen Metaboliten. Dieser Anstieg konnte hauptsächlich im NAc shell aber auch im NAc Core nachgewiesen werden. Die Erhöhung der Konzentration im NAc shell fiel dabei höher aus, als im NAc core. Gleichzeitig wurde beobachtet, dass die STN-HFS zu einer erniedrigten Konzentration von GABA in der VTA führte. Eine vorausgehende Läsion des SNc beeinflusste den Effekt der STN-HFS auf die DA-Transmission im Accumbens nicht. Die Auswirkung auf Metabolismus und Transmission konnte auch bei vorheriger Schädigung der Substantia nigra pars compacta (Snc) nachgewiesen werden. Bei vorheriger Schädigung des ventralen Tegmentums hingegen fielen die Werte unter die Nachweisgrenzen. Aus diesen Ergebnissen ist zu schließen, dass sich die STN- HFS signifikant auf die dopaminerge Transmission und den dopaminergen Metabolismus der motorisch-limbischen Nahtstellen auswirkt. Diese Ergebnisse könnten dazu beitragen, den gleichzeitigen Effekt der STN-HFS auf motorische und limbische Systeme zu erklären.

Despite the benefit high frequency stimulation (HFS) of the subthalamic nucleus (STN) has on motor symptoms of Parkinson’s Disease (PD), accumulating data also suggest effects of STN-HFS on non-motor behavior. This may be related to the involvement of the STN in the limbic basal ganglia- thalamocortical loops. In the present study we investigated the effect of acute STN-HFS on neurotransmission in associated structures of these pathways, i.e. the nucleus accumbens (NAc) core and shell as well as the ventral tegmental area (VTA) using in vivo microdialysis. Experiments were performed in anaesthetized naïve rats and rats selectively lesioned in the substantia nigra pars compacta (SNc) or VTA. We demonstrate that: 1. STNHFS leads to an increase in DA in the NAc, 2., these effects are more pronounced in the NAc shell than in the NAc core, 3. STN-HFS leads to a decrease in GABA in the VTA, 4. preceding lesion of the SNc does not seem to affect the effect of STN-HFS on accumbal DA transmission whereas 5. preceding lesion of the VTA seems to prohibit further detection of DA in the NAc. We conclude that STNHFS signifcantly afffects neurotransmission in the limbic system, which might contribute to explain the non-motor effects of STN-HFS.