Modulation of the 5-HT3 Receptor as a Novel Anti-Dyskinetic Target in Parkinson’s Disease

Abstract

La L-3,4-dihydroxyphénylalanine (L-DOPA) est le traitement le plus efficace de la maladie de Parkinson. Cependant, avec une administration chronique de L-DOPA, les patients développent des complications motrices telles que les dyskinésies. Des études antérieures ont montré que le blocage des récepteurs type 3 de la sérotonine (5-HT3) réduit les niveaux de dopamine dans les ganglions de la base, suggérant qu'il pourrait atténuer la libération de dopamine qui caractérise l'état dyskinétique. Ici, nous avons étudié les effets de l’ondansétron, un antagoniste hautement sélectif du récepteur 5-HT3 à diminuer et à prévenir le développement des dyskinésies induites par L-DOPA chez le rat lésé a la 6-hydroxydopamine. Dans la première expérience, les rats sensibilisés avec L-DOPA pour induire des mouvements involontaires anormaux (AIMs), ont reçu L-DOPA en combinaison avec l'ondansétron ou un véhicule. Dans la seconde expérience, les doses efficaces d'ondansétron ont été administrées simultanément avec L-DOPA pendant 22 jours, et la sévérité des dyskinésies a été évaluée. Après 3 jours d’élimination, L-DOPA a été administré en aigu et la sévérité des dyskinésies évaluée. Nous avons trouvé que l'ondansétron 0,0001 mg/kg en combinaison avec L-DOPA, a significativement diminué la sévérité des dyskinésies par rapport à L-DOPA seul. Ondansétron 0,0001 mg/kg, administré en même temps que L-DOPA, a retardé le développement des dyskinésies. L'action anti-dyskinétique de l'ondansétron n'a pas compromis le bénéfice thérapeutique conféré par la L-DOPA. Ces résultats suggèrent que l'antagonisme des récepteurs 5-HT3 est une stratégie thérapeutique potentiellement nouvelle et efficace pour soulager la sévérité et prévenir le développement des dyskinésies.

L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) is the most effective treatment for Parkinson’s disease However, with chronic administration of L-DOPA, patients develop motor complications such as dyskinesia. Previous studies have shown that 5-HT3 receptor blockade reduces dopamine levels within the basal ganglia, suggesting that it could mitigate the aberrant dopamine release that characterises the dyskinetic state. Here, we investigated the effects of the highly-selective 5-HT3 antagonist ondansetron at diminishing the expression of established, and preventing the development of L-DOPA-induced dyskinesia in the 6-hydroxydopamine-lesioned rat. In the first set of experiments, rats were primed with L-DOPA to induce abnormal involuntary movements (AIMs), after which L-DOPA was administered, in combination with ondansetron or vehicle. The effect of ondansetron on L-DOPA anti-parkinsonian action was subsequently determined by the cylinder test. In the second set of experiments, rats were administered effective doses of ondansetron, started concurrently with L-DOPA for 22 days, during which dyskinesia severity was monitored. After a 3-day washout period, an acute challenge of L-DOPA was administered and AIMs severity was assessed. We found that acute challenges of ondansetron 0.0001 mg/kg in combination with L-DOPA, significantly diminished the severity of AIMs compared to L-DOPA alone. Ondansetron 0.0001 mg/kg, when started concurrently with L-DOPA, attenuated the priming process leading to the development of dyskinesia. The anti-dyskinetic action of ondansetron did not compromise the therapeutic benefit conferred by L-DOPA. These results suggest that 5-HT3 receptor antagonism is a potentially new and effective therapeutic strategy to alleviate the severity, and prevent the development of dyskinesia.