סמנים ביולוגיים פוטנציאליים לדמעות לאבחון מחלת פרקינסון - מחקר פיילוטⅡ

3. תוצאות

3.1. מטופלים ופרמטרים קליניים

בין מרץ 2019 לאוקטובר 2019, 24 חולים עם iPD, שלושה נשאים סימפטומטיים של המוטציה E46K-SNCA ו-27 נבדקי CT נכללו במחקר פיילוט זה, שמאפייניו הכלליים מוצגים בטבלה 1. משך המחלה הממוצע של חולי PD היה 9.36 שנים, והיו להם מוגבלות מוטורית דו-צדדית קלה (UPDRS) וציוני Hoehn ו-Yahר שהצביעו על פגיעה מוטורית קלה עד בינונית. מאפיין של חולי IPD היה ש-40 אחוז מהם סבלו מדלקת בלפריטיס קלה עד בינונית.

3.2. נתונים של nLC MS/MS סך של 560 חלבוני דמעות זוהו בדגימות שנותחו כאן, על ידי מחקרים פרוטאומיים קודמים על דמעות, ומספר שינויים בפרוטאום הדמעות הספציפיים לקבוצה היו ברורים בחולי PD ביחס ל-CTs. חלבונים עם שפע שונה עם מחקרים פרוטאומיים קודמים על דמעות, וכמה שינויים בפרוטאום דמעות ספציפיים לקבוצה היו ברורים בחולי PD ביחס ל-CTs. חלבונים בעלי שפע שונה זוהו בשתי הקבוצות, אם כי רוב החלבונים המובטלים בפרוטאום הדמעות של חולי PD באו לידי ביטוי יתר. בוצע ניתוח של רשת ה- STRING PPI כדי להעריך את האינטראקציות בין חלבונים שהיו שונות באופן משמעותי בחולי PD לבין CTs (איור 1). חלבונים שבאו לידי ביטוי יתר בחולי PD היו מעורבים באינטראקציות משמעותיות יותר מהצפוי, מה שמצביע על כך שלעליות בחלבונים אלה יש קשר ביולוגי כלשהו (איור 1A). עם זאת, נצפו קשרים חלשים יותר בין החלבונים שעברו ויסות מטה, המייצגים אשכול מובחן (איור 1B). רוב החלבונים המובעים בצורה דיפרנציאלית יכלו להיות מקומיים לתאים החוץ-תאיים או התוך-תאיים.

כדי להבין טוב יותר את התפקיד הפוטנציאלי של החלבונים המובעים בצורה דיפרנציאלית בהקשר ביולוגי, בוצעו ניתוחי הערות פונקציונליות עם מונחים שונים של גנים אונטולוגיה (GO). כתוצאה מכך, נראה כי חלבונים מבוטלים היו מעורבים בתהליכים ביולוגיים שונים (איור 2): התגובה החיסונית (ליפוקלין 2-LCN 2, סרפין B3-SPB3, פפטיד פוליקולרי מופרש תאים דנדריטיים-FDSCP, קדרין-MFGM וג'לטינאז נויטרופילים- ליפוקלין קשור-NGAL); אפופטוזיס (olfactomedin-4-OLFM4, caspase-14-CASPE ו-gamma-glutamyl cyclo transferase-GGCT); דלקת (Calprotectin-S100A8, S100A9); פירוק קולגן (מיאלובלסטי-PRTN3 ו-metalloproteinase 9-MMP9); סינתזת חלבון (ריבונוקלאופרוטאין גרעיני הטרוגני A3-ROA3); התמיינות קרטינוציטים (חלבון דמוי קלמודולין 5-CALML5); הובלת שומנים (אפוליפופרוטאין D-APOD, אפוליפופרוטאין A2-APOA2 וחלבון הקשור לליפופרוטאין בצפיפות נמוכה 2-LRP2); והגנה (myeloperoxidase-MPO, defensin alpha 3-DEFA 3, glutathione peroxidase 3-GPX3, chitinase-3-כמו חלבון 2-CH3L2 וליזוזים C-LYSC).

אם חולי ה-PD נחשבו כולם ביחד, ולחוד כמטופלי iPD וחולים עם המוטציה E46K-SNCA, חלבוני דמעות עם ויסות מווסת היו ניכרים בכל שלוש הקבוצות הללו, כאשר הביטוי שלהם משתנה בכל אחת (איור 3). יש לציין שרק שלושה חולים הנושאים את המוטציה E46K-SNCA נחקרו, ופיזור הנתונים מאז היה גדול יותר. אותם חלבונים באו לידי ביטוי חזק יותר בדמעות של חולים עם המוטציה E46K-SNCA מאשר בדמעות של חולים עם iPD. כל ההשוואות הללו נעשו על הערכים ביחס לאלו של דגימות הדמעות ב-CT.

טבלה 2 מציגה את החלבונים שעברו ויסות גבוהים (קיפול > 1.5) והורדת ויסות (קיפול < 0.5) בקבוצת ה-IPD עם בלפריטיס בהשוואה לחולי IPD ללא blepharitis. חולים עם המוטציה E46K-SNCA לא פיתחו בלפריטיס.

בין חלבוני הדמעות שהוסרו בחולי PD, בלטה קבוצה של שישה חלבונים, שחמישה מהם באו לידי ביטוי יתר בקבוצת PD ביחס ל-CTs (prelamin A/C-LMNA, cathepsin D-CATD, acid ceramidase-ASAH1, transitional endoplasmic reticulum ATPase-TERA ו-cytoplasmic dynein 1-DYHC1), בעוד שאחד מהם היה מורד ויסות (tripeptidyl-peptidase 1-TPP1: טבלה 3). חלבונים אלו היו קשורים לתהליכים ניווניים עצביים, בעיקר שינויים באוטופגיה ליזוזומלית, אפופטוזיס, הובלה אקסונלית רטרוגרדית ותהליכים דה-מיילינציה. היה מעניין לציין את הקשר של חלבונים אלה עם שינויים בתפקוד הליזוזומלי. מתוך ששת החלבונים, שלושה הציגו יכולת טובה לסיווג נכון של חולי PD ו-CT, כפי שמשתקף מערכי AUC של עקומות ROC, והם היו קשורים לשינויים בתפקוד הליזוזומלי: CATD, ASAH1 ו-DYHC1.

ניתוח הרגרסיה הלוגיסטית החד-משתנית זיהה ארבעה משתנים בעלי מובהקות סטטיסטית ב-= 0.05: גיל החולים והשינוי בקפל בחלבוני CATD, ASAH1 ו-DYHC1 (טבלה 4).

בנוסף, החלבונים LMNA ו-DYHC1 נראו כבעלי מובהקות סטטיסטית ב-= 0.1. מודל רגרסיה לוגיסטי רב-משתני הוקם על ידי התחשבות בגיל ובחלבונים בכל רמת מובהקות. בעוד שהמודל הכללי הראה משמעות רק במקרה של חלבון CATD (טבלה 5), סביר להניח שהמודל הושפע ממספר הדגימות הקטן הזמינות, והגדלת מספר הדגימות שנחקרו עשויה לזהות משתנים משמעותיים אחרים.

4. דיון

המחקר הנוכחי בוצע כדי לנתח חלבונים על ידי כרומטוגרפיה של ננו-נוזל-ספקטרומטריית מסה (nLC-MS/MS) ולבחור את אלה הקשורים למחלות ניווניות של עצבים בעלי כוח הבחנה גבוה יותר בין קבוצות ה-PD ו-TC שנחקרו. מספר חיפושים אחר סמנים ביולוגיים מועמדים בדמעות של חולי PD בוצעו בשנים האחרונות; עם זאת, המסקנה הייתה שדרושים מחקרי אימות נוספים כדי למצוא את הסמן הביולוגי האבחוני או הפרוגנוסטי המועמד הטוב ביותר לפתולוגיה זו. האבחנה של PD מבוססת כיום על נוכחות של תסמינים מוטוריים ולא מוטוריים, כולל הפרעות שינה או חסרי ריח. תסמינים מוטוריים מופיעים בעיקר כאשר אובדן הנוירונים הדופמינרגיים מגיע לכ-50-60 אחוזים.

לחץ להארכת חיים cistanche עבור מחלת פרקינסון

לכן, השגת אבחנה מוקדמת תפתח את הדרך לשנות את מהלך המחלה ובתקווה לעכב את הנכות הקשה הנגרמת מפתולוגיה זו. נושא זה הפך להיבט מרכזי במחקר PD, אם כי היעדר סמנים ביולוגיים תקפים מהווה מכשול מרכזי המונע זיהוי של חולים בשלבים פרה-קליניים או פרודרומליים, כמו גם מעקב אחר התפתחות המחלה והשפעות הטיפולים.

מסיבה זו, המחקר הנוכחי יצא לחפש סמן ביולוגי אמין של PD בנוזל לא פולשני, כגון דמעות. לעין יש אלמנטים עצביים וכלי דם רבים שנמצאים גם במוח, מה שהופך אותה לאידיאלית לגילוי סמנים ביולוגיים חדשים שיכולים לשמש לאבחון PD או מחלות ניווניות אחרות, כמו גם לגילוי מטרות טיפוליות חדשות. כאן התקבלו קרעים מחולי PD ו-CT דרך נימי זכוכית ללא הרדמה מוקדמת וללא נגיעה במשטח העין. מחקרי פיילוט קודמים על דמעות של חולה בוצעו עם קבוצה של דמעות של חולה [19], והניתוח שלנו הוא ניתוח הדמעות הפרטני הראשון שיאפשר זיהוי של סמנים בודדים ספציפיים. על ידי שימוש בנימים להשגת דגימות הדמעות, אנו נמנעים מלגעת באפיתל הלחמית, ובכך להבחין בין חלבונים המצויים בדמעה לבין חלבוני הלחמית, כפי שקורה בשימוש ברצועות שירמר. במחקר שלנו, מצאנו חלבונים מבוטלים באופן משמעותי בחולי PD.

חלבונים אלו מעורבים בעיקר בתהליכים דלקתיים ונוירודגנרטיביים, אפופטוזיס ותגובות חיסוניות. דלקת נפוצה בכל מקום במחלות ניווניות עצביות, כולל PD, ומחקרים עדכניים זיהו כי אפיטופים של תאי T שמקורם ב-syn מזוהים באופן מועדף בחולי PD, כמו גם תאי T באזורי יעד PD, מה שמרמז אולי על מרכיב אוטואימוני של PD [20 ]. נוירונים נחשבו מוגנים מפני התקפה אוטואימונית, אך נוירונים דופמינרגיים פגיעים מכיוון שיש להם חלבונים על פני התא שלהם המסייעים למערכת החיסון לזהות חומרים זרים [21]. תאי T עלולים לטעות בתאי עצב שניזוקו במחלה בתור חומרים זרים, וכתוצאה מכך, Sulzer et al. הציע מודל שבו תאי T ספציפיים ל-syn גורמים למוות נוירוני במחלות ניווניות הקשורות לקיפול שגוי ספציפי של חלבון זה. במחקר שלנו, נצפו בדגימות דמעות קבוצות של חלבונים מבוטלים הקשורים לתגובה חיסונית, כמו LCN2, SPB3 ו-FDSCP, בין היתר. עם זאת, אימונוגלובולינים מסוימים המעורבים בתגובה חיסונית, כגון IgA2, לא הציגו הבדלים מובהקים סטטיסטית בין קבוצת ה-PD לקבוצת ה-CT.

דרושים מחקרים נוספים כדי להבהיר האם הקשר הזה בין תגובה חיסונית לחלבונים שנמצאו בדמעות קשור ישירות ל-PD. ניתן להגדיר דלקת עצבית כאירוע דלקתי לא ספציפי במוח, ולכל מערכת העצבים המרכזית יש מרכיב נוירו-דלקתי, אשר ניכר במחלות כמו טרשת נפוצה (MS), מפרצות מוחיות ותאונות כלי דם במוח, אפילפסיה, AD ו-PD, וכן שבו מעורבת פעילותם של אנזימים מפרקים של מטריקס חוץ-תאי (ECM) או מטאלופרוטאזות (MMPs). MMPs משתתפים בתהליכים פיזיולוגיים ופתולוגיים רבים במוח ובדם. מחסום הדם-מוח (BBB) ​​נוצר על ידי נימי האנדותל המפרידים בין אספקת הדם למוח, ותפקודו נמצא בשלושה מבנים קריטיים לשלמותו: תאי האנדותל של נימי המוח, הצמתים הדוקים (TJs) ) בין תאים אלו, לבין קרום הבסיס. האנדותל מהווה מחסום לתרכובות הידרופיליות קטנות שכן ה-TJ אוטמים את הפערים בין תאי האנדותל הסמוכים, מונעים מעבר בלתי מבוקר של מומסים בין תאים אלו והופכים את האנדותל המוח למחסום אטום יחסית [22,23].

עם זאת, קרום הבסיס מחבר את תאי האנדותל הללו לפריציטים ואסטרוציטים כדי ליצור את היחידה הנוירווסקולרית המקלה על התקשורת בין התאים. קרום זה הוא הבסיסי לתפקוד הולם של BBB, וככזה, להומאוסטזיס במוח ולבריאותו הכללית. הוצע כי MMPs משבשים במיוחד TJs, והם מעכלים את קרום הבסיס של האנדותל, ובכך תורמים למחלות מוח מסוימות [24]. למרות שקשה מבחינה טכנית להדגים פעילות MMP in vivo, פעילות MMP חזקה יותר הייתה קשורה לחדירות BBB גדולה יותר בעקבות תאונה מוחית ובמהלך reperfusion in vivo [25]. עלייה ב-MMP-2 ו-MMP-9 mRNA ופעילות תוארה לאחר פרפוזיה חוזרת בחולדות עם יתר לחץ דם עם חסימת עורק מוחית אמצעית (MCAO) [26]. יתרה מכך, דליפת BBB זוהתה גם בקליפת המוח הפיריפורמית של חולדות אלה, בשילוב עם הפרעה של TJs, מה שמעיד על כך ש-MMPs אלו משנים את שלמות BBB על ידי פירוק חלבוני TJ [26]. ככזה, ולמרות האתגרים הטכניים, יש כמה ראיות לכך ש-MMPs מעכלים חלבוני TJ ו-ECM in vivo.

הביטוי והפעילות של MMP-1, -2 ו--9 נקבעו ברקמת מוח שלאחר המוות מחולי PD, ולמרות שלא נצפו שינויים ב-MMP-1 ו-MMP -9 ביחס לבקרות תואמות גיל, הפחתה של 50 אחוז בפעילות MMP-2 ניכרה ב-SN של חולי PD [27]. הוצע כי פעילות MMP 2 החלשה יותר יכולה לעזור לנוירונים הדופמינרגיים ולנוירונים שלהם לשרוד ב-SN [27]. יתרה מזאת, MMP-3 נחקר גם לגבי PD, שעלול להיות מעורב בפיצול של -syn. MMP-3 מבקע -syn מטוהר במבחנה ואת צבירה של -syn מגדילים בנוכחות אגרגטים של MMP-3 שיזיקו במיוחד לתאים דופמינרגיים ב-PD. באופן משמעותי, MMP-1, -2, ו--9, ו-MT1-MMP גם מבקעים -syn מטוהרים, אם כי פחות יעילים מ-MMP-3 [28]. נראה כי MMP-3 מעורב בניוון נוירו-דופמינרגי, דלקת עצבית ושלמות BBB ב-PD; עם זאת, מחקרים נוספים יידרשו כדי להבהיר את תפקידם של כל ה-MMPs הללו ב-PD והאם העיכוב הספציפי שלהם יכול לייצג אסטרטגיה טיפולית תקפה. כאן, רמות MMP-9 היו גבוהות יותר בקרע של חולי PD, הן חולי iPD (פי 2.8-) והן אלו הנושאים את המוטציה E46K-SNCA (פי3-).

חולי ה-PD האחרונים לא פיתחו בלפריטיס, ובכך מצביע על כך שהעלייה בריכוזי MMP-9 אינה קשורה חזק לבלפריטיס כמו לפתולוגיה של PD. עם זאת, בניתוח קבוצות ה-iPD בנפרד, אנו רואים שיש ביטוי יתר חזק יותר של MMP-9 בחולי IPD עם בלפריטיס, פי 3.08 מזה של חולי IPD ללא blepharitis. חקרנו בעבר את התרומה של MMP זה לקרע בחולים עם פתולוגיות של פני העין [29,30]. עם זאת, יהיה צורך במחקרים נוספים כדי לקבוע אם העלייה ב-MMP-9 קשורה ישירות ל-PD או לפתולוגיות של פני העין שעלולות לשנות את ניתוח הדמעות.

מצטברות עדויות על התפקיד החשוב של חילוף החומרים באנרגיה במחלות ניווניות, כולל PD. חלקי שומנים חריגים וחמצן שומנים הוערכו בחולי PD [31], וכתוצאה מכך, שברי שומנים הוצעו כסמנים ביולוגיים מגנים אפשריים של PD. מחקרים אפידמיולוגיים עדכניים על קבוצה פרוספקטיבית או עם עיצובי מקרה-ביקורת ניסו להעריך את הקשר בין שברי שומנים והסיכון ל-PD [32-35]. לחלק מהמחקרים הללו היו מדגמים קטנים, בעוד שאחרים בחנו רק חלקי שומנים ספציפיים, בעיקר כולסטרול, או מבוקרים עבור מספר מוגבל של מבלבלים פוטנציאליים. למרות שנראה קשר עקבי בין רמות גבוהות יותר של כולסטרול וסיכון נמוך יותר ל-PD, הסיבה הבסיסית אינה ידועה, ויש להעריך האם תוצאות דומות נראות עבור חלקי שומנים אחרים. בדגימות הדמעות שנבדקו כאן, נראה שבני משפחת האפוליפופרוטאין (APO) אינם מווסתים, משפחה של חלבונים המעורבים בהפרעות ניווניות רבות. חלבון APOE משתתף במספר הפרעות מוחיות, כולל AD, MS, נגעים מוחיים טראומטיים ומחלת Creutzfeldt-Jakob [36-38], מה שמעלה את האפשרות ש-ApoE עשוי לשחק תפקיד משמעותי בהתפתחות PD. יתר על כן, רמות כולסטרול גבוהות יותר זוהו במוח של מודל עכבר מהונדס של PD, ומכיוון ש-APOs מעורבים בשמירה על הומאוסטזיס של כולסטרול, יכול להתקיים קשר אפשרי בין APOs ל-PD [39].

עם זאת, מעט מחקרים התמקדו בתפקיד של APOs ב-PD. ב-CNS, APO מיוצרים על ידי תאי גליה והם נקלטים על ידי נוירונים כדי לשמש לצמיחת האקסונים ולפעילות סינפטית. יתר על כן, ל-ApoE יש תפקיד נוירו-פרוקטי, המונע אפופטוזיס של נוירונים ותאי גנגליון ברשתית (RGCs) [40]. הביטוי של APO במוח האנושי מושפע מסוג APO ומגילו של הפרט. מבין ה-APOs השונים, ApoE, ApoD ו-ApoJ באים לידי ביטוי הכי חזק במוח. עם זאת, רמות הביטוי שלהם עשויות להשתנות בשלבים שונים של החיים, ולדוגמה, יש 50 אחוז יותר ApoE במוח של היילוד מאשר בזו של מבוגר, בעוד שיש בערך פי 10 יותר ApoD ו-ApoJ במוח הבוגר מאשר בזה של העובר. ApoD מתבטא בעיקר במוח, בעצבים היקפיים, בשליה, בריאה, בשחלה ובטחול [41]. בדגימות הדמעות שלנו, נראה כי ApoD בא לידי ביטוי יתר בחולים עם PD. לתאי גליה הקרובים ל-SN של חולי PD יש יותר ApoD, אשר נחשב קשור ללחץ חמצוני, שכן ApoD מגן על תאים מפני עקה חמצונית, והביטוי המוגבר שלו מעכב חמצון שומנים [42].

אכן, נראה שהביטוי של ApoD בגזע המוח מגן מפני ניוון עצבי, ובמוחות פגומים, נוירונים אינם מבטאים ApoD [41]. לפיכך, ApoD בקרע מחייב מחקרים נוספים בחולי PD ובאלה עם מחלות ניווניות אחרות כדי להעריך אם יש לו השפעה נוירו-פרוטקטיבית אמיתית בחולים כאלה. בין שאר החלבונים שנמצאו ללא וויסות במחקר הנוכחי, נבחרה קבוצה קטנה בשל מעורבותם בתהליכים נוירודגנרטיביים, במיוחד באוטופגיה ליזוזומלית או הובלה נוירונית. המסלול Ubiquitin-Proteasome (UPP) הוצע למלא תפקיד מפתח בהשפלה של -syn [43]; עם זאת, ישנן עדויות הולכות וגדלות לכך שהליזוזום עשוי גם לתווך את הפירוק של -syn [44,45]. ללא קשר למסלול האוטופגיה המדויק שבאמצעותו חודר -syn לליזוזום, ההנחה היא שהוא מתפורר במהירות על ידי "סינוקלינאז" בתנאים רגילים. בנוירונים דופמינרגיים, קיים שיווי משקל דינמי בין הצורות הקונפורמציות השונות והמצבים האוליגומריים של חלבון -syn, אשר מווסת על ידי גורמים שיכולים להאיץ או לעכב את הצטברות ויצירת פיברילים [46]. הזיהוי והאפיון של המינים הרעילים -syn עדיין אינם שלמים, ומחקרים רבים התמקדו במצבים שונים של צבירה של חלבון.

מחקרים אלו ניסו לקבוע אם המינים הרעילים תואמים לחלבונים הפיבריליים הבלתי מסיסים שנמצאו בעיקר ב-LBs או להיפך, לאוליגומרים הפרה-פיבריליים של החלבון או הפרוטופיברילים. ישנן עדויות גוברת ב-vivo וב-in vitro לכך שמינים אוליגומריים הם האיזופורמים הרלוונטיים ביותר מבחינה פתולוגית [47,48], ואף הוצע כי LBs יכול להיות מגן, המייצג סוג של תוקפנות. בנסיבות פיזיולוגיות, -syn פעיל בסינפסות והוא מעורב בתהליכים כמו היווצרות, סחר וצימוד של שלפוחיות סינפטיות (SVs). זה קשור גם למיחזור של SVs ואחסון של דופמין.

הזרחון והדה-פוספורילציה של -syn מניעים את ההפעלה וההשבתה של חלבון זה, אשר נשלט גם על ידי אוטופגיה ליזוזומלית ופירוק פרוטאזום המונע על ידי Ubiquitinylation [49]. במצבים פתולוגיים המעוררים על ידי גירויים שונים, -syn עוברת קיפול, מוטציה או זרחון שגוי שמוביל לצבירה שלו, המשפיעה על היווצרות וצימוד שלפוחיות ליזוזומליות מבלי לייצר אוטופגיה ליזוזומלית, ומובילה לשקיעתה בנוירונים דופמינרגיים, היווצרות LBs. ואפופטוזיס [49]. התוצאות המוצגות כאן מראות שבין החלבונים שהוסרו בנוזל הדמעות של חולי PD, הן חולי iPD והן נשאים של המוטציה E46K-SNCA, ישנם שני חלבונים הקשורים לאוטופגיה ליזוזומלית: CATD ו-ASAH1. CATD הוא פרוטאז אספטיל ליזוזומלי חשוב, ומעניין, מחסור ב-CATD והשבתה האנזימטית שלו בבני אדם מביאים להתחלה מוקדמת של ניוון נוירו-נוירוגי מתקדם ובסופו של דבר קטלני, המסווגת כאחת מכמה תסמונות נוירונלי סרואיד ליפופוסצינוזות (NCL) [50,51 ]. במבחנה, CATD מייצר פרוטאוליזה חלקית של -syn רקומביננטי [52], והיכולת של CATD לווסת -syn הוערכה בתאים דופמינרגיים מסוג פרא ומוטנטים בתרבית.

יתרה מכך, מוחותיהם של כמה יונקים חסרי CATD עם NCL נחקרו כדי להעריך עיבוד אנדוגני של -syn, וכתוצאה מכך, התקבלה המסקנה שלפעילות האנזימטית של CATD יש תפקיד חשוב במטבוליזם של -syn. חלבון ASAH1 הוא אנזים ליזוזומלי ההופך סרמיד ליזוזומלי לספינגוזין. עיכוב של ASAH1 מגביר את רמות הסרמיד, ומפחית גם את כמות ה-syn מחומצן ואת זו של החלבון Ubiquitinylated בנוירונים דופמינרגיים שמקורם בחולי PD. ירידה ברמות של ceramide עקב פעילות מוגברת של ASAH1 עשויה לתרום להצטברות של -syn תוך תאי מאחר שהיא משנה אוטופגיה ליזוזומלית, אולי מעכבת את שחרור -syn לחלל החוץ תאי.

DYHC1 ו-LMNA הם שני חלבונים רלוונטיים אחרים שהוסרו בדמעות של חולים עם PD. DYHC1 הוא חלבון המעורב בתנועת האברונים בתוך התא ובהובלה לאחור באקסונים. בין שאר המחלות הנוירודגנרטיביות, הוא מעורב ב-AD ו-PD. השינויים ב-DYHC1 גורמים להובלה לקויה למיקומו הסינפטי הרגיל ולפינוי חלבון לקוי, כמו זה של הפרוטאז הליזוזומלי קתפסין D [53]. רצף האירועים המוצע הזה ייצור ספירלה אוטוקטליטית שבה התהליכים המובילים לעיכוב של הובלה אקסונלית וייצור של פוספורילציה -syn הופכים מעוררים הדדיים, ומספקים הסבר רציונלי לאובדן הסינפטי המוקדם בסטריאטום של חולי PD. לבסוף, ביטוי היתר של חלבון LMNA בקרע PD היה מעורב בדמיאלינציה, אך זה לא היה קשור ל-PD עד היום [54].

עם זאת, זהו מסלול שראוי להתייחס אליו במחקרים עתידיים. למחקר זה יש מגבלות מסוימות, כמו המספר הנמוך של חולים שנכללו, ולכן יש לראות בו מחקר פיילוט, ויש לקחת זאת בחשבון בעת ​​פירוש התוצאות. בנוסף, יהיה צורך לאמת את החלבונים המועמדים, לא רק בקבוצה גדולה יותר אלא גם לבדוק אם הם מופיעים בנוזלי גוף אחרים (כלומר, דם או נוזל מוחי). חשוב גם לזכור שהמנגנונים האפשריים המוצעים במאמר זה הם רק השערות שיש לאמת במחקרים נוספים. בנוסף, יש לציין שמכיוון שחיפושי מסד הנתונים לקחו בחשבון רצפי חלבונים קנוניים, לא התקבל מידע על פרוטאופורמים. למרות שזה יכול לייצג מגבלה בספציפיות של התוצאות, אנו מאמינים שהמידע המתקבל ברמת הרצף הקנוני הוא עדיין בעל ערך רב ומספק תובנות חשובות לגבי המאפיינים המולקולריים של המחלה.

עם זאת, יש לזכור את האפשרות שפרוטופורמים מסוימים עשויים להיות אחראים לתוצאות המובאות בעת פירוש הנתונים.

5. מסקנות

במחקר פיילוט זה, ניתוח פרוטאומי גילה שחלבונים מסוימים הווסרו בדמעות של חולי PD, בעיקר אלו המעורבים בתפקוד הליזוזומלי. יש להדגיש את החשיבות של מחקר זה בזיהוי חלבונים בקרע המעורב בניוון עצבי כקשר שלהם לחולי PD עם פנוטיפ מחלה אגרסיבי. מכיוון שזה היה מחקר פיילוט, נחקרו רק מספר מצומצם של חולים. מגבלה של המחקר היא ההבדל בגיל בין קבוצת הביקורת לקבוצת ה-PD. ניתוח עם דגימות דמעות בנבדקים בריאים ללא פתולוגיות עיניים הוא מסובך מכיוון שבגיל מסוים קשה למצוא מתנדבים ללא שינויים בסרט הדמעות. ניסויים עתידיים עם קבוצות חולים גדולות יותר יאפשרו לנו לזהות סמנים ביולוגיים ספציפיים ל-PD שיסייעו באופן אידיאלי לחזות את הופעת מחלה זו.

עם זאת, אנו מספקים כאן ראיות לכך שניתן לנתח את הפרוטאום של חולים בודדים באמצעות כמות מוגבלת של דמעות בלבד. עם אימון טוב, הדרך הטובה ביותר לחלץ דמעות למחקרים פרוטאומיים היא שימוש בנימי זכוכית, ובכך להימנע מזיהום התא שעלול להתרחש כאשר משתמשים ברצועות של שירמר. במחקרים עתידיים, אנו מקווים לאמת את התוצאות המוצגות כאן ולזהות אנדופנוטיפים של PD באמצעות הפרופיל הפרוטאומי של דמעות, אשר יכול לשמש להשגת האבחנה המוקדמת של PD.

הפניות

1 George, JM הסינוקלינים. גנום ביול. 2001, 3, 1–6. [CrossRef]

2. Love, S. חקירה נוירופתולוגית של דמנציה: מדריך לנוירולוגים. J. Neurol. נוירוכירורג. Psychiatry 2005, 76 (Suppl. 5), v8–v14. [CrossRef]

3. Spillantini, MG; שמידט, ML; לי, VM-Y.; Trojanowski, JQ; ג'ייקס, ר.; Goedert, M. -Synuclein בגופי לואי. טבע 1997, 388, 839–840. [CrossRef]

4. אטיק, א.; סטיוארט, ט.; Zhang, J. Alpha-Synuclein כסמן ביולוגי למחלת פרקינסון. פאתול המוח. 2016, 26, 410–418. [CrossRef] [PubMed]

5. Satake, W.; נקאבאישי, י. מזותא, א; חירוטה, י. איטו, סי; קובו, מ.; Kawaguchi, T.; צונודה, ט.; Watanabe, M.; Takeda, A.; et al. מחקר אסוציאציה רחב הגנום מזהה גרסאות נפוצות בארבעה לוקוסים כגורמי סיכון גנטיים למחלת פרקינסון. נאט. ג'נט. 2009, 41, 1303–1307. [CrossRef] [PubMed]

6. Polymeropoulos, MH; היגינס, JJ; גולבה, LI; ג'ונסון, WG; איד, SE; די איוריו, ג.; סנגס, ג.; Stenroos, ES; פו, LT; שפר, א.א.; et al. מיפוי של גן למחלת פרקינסון לכרומוזום 4q21-q23. מדע 1996, 274, 1197–1199. [CrossRef] [PubMed]

7. Zarranz, JJ; אלגרה, ג'; Gomez-Esteban, JC; לזקאנו, ע.; רוס, ר.; Ampuero, I.; וידאל, ל. הוניצקה, י. רודריגז, או.; אטרס, ב.; et al. המוטציה החדשה, E46K, של -synuclein גורמת לדמנציה של פרקינסון ולווי גוף. אן. נוירול. 2003, 55, 164–173. [CrossRef]

8. ארצ'יבלד, נ.ק; קלארק, חבר פרלמנט; מוסימן, UP; צריבה, DJ סימפטומים חזותיים במחלת פרקינסון ודמנציה במחלת פרקינסון. Mov. אי-סורד. 2011, 26, 2387–2395. [CrossRef] [PubMed]

9. ספרנוב, ק.; נובאקה, ב.; לובי נסקי, ו.; הונצ'רנקו, ק. Potemkowski, A. מאפיינים עיניים של מחלת פרקינסון. Med Sci. מונית. 2014, 20, 2243–2249. [CrossRef] [PubMed]

10. צ'סנוקובה, נ"ב; פבלנקו, ת"א; Ugrumov, MV הפרעות עיניים כביטוי למחלת פרקינסון. Zhurnal Nevrologii i Psikhiatrii Imeni SS Korsakova 2017, 117, 124–131. [CrossRef] [PubMed]

11. Murueta-Goyena, A.; דל פינו, ר.; גאלדוס, מ.; ארנה, ב.; Acera, M.; Carmona-Abellán, M.; Fernández-Valle, T.; טיירו, ב.; Lucas-Jiménez, O.; אוג'דה, נ.; et al. עובי הרשתית מנבא את הסיכון לירידה קוגניטיבית במחלת פרקינסון. אן. נוירול. 2020, 89, 165–176. [CrossRef]

12. נקהרה, ט.; מורי, א.; קורוצ'י, י. Sakamoto, K.; Ishii, K. אינטראקציות נוירווסקולריות ברשתית: תפקידים פיזיולוגיים ופתולוגיים. J. Pharmacol. Sci. 2013, 123, 79–84.3. [CrossRef]

13. לופטינה, EV; Penniyaynen, וירג'יניה; Tsyrline, VA ההשפעה של נוראדרנלין וחוסמי 1 -אדרנוצפטורים סלקטיביים על הצמיחה של השתלות רקמות הרשתית. שׁוֹר. Exp. ביול. Med. 2012, 153, 48–50. [CrossRef] [PubMed]

14. באוד, סי; Zangwill, LM; Weinreb, RN; גירקין, קליפורניה; פאציו, MA; ליבמן, JM; Belghith, A. הבדלים גזעיים בקצב השינוי של טומוגרפיה של קוהרנטיות אופטית ספקטרלית-מדידה רוחב שפה מינימלי ועובי שכבת סיבי עצב ברשתית. אמ. J. Ophthalmol. 2018, 196, 154–164. [CrossRef] [PubMed] 15. Wisniewski, JR; זוגמן, א.; Nagaraj, N.; Mann, M. שיטת הכנת מדגם אוניברסלית לניתוח פרוטאום. נאט. שיטות 2009, 6, 359–362. [CrossRef]

16. מאייר, פ.; גייר, PE; וינטר, SV; קוקס, ג'; שיטת הרכישה של Mann, M. BoxCar מאפשרת פרוטאומיקה חד-פעמית בעומק של 10,000 חלבונים תוך 100 דקות. נאט. שיטות 2018, 15, 440–448.3. [CrossRef] [PubMed]

17. טיאנובה, ש.; טמו, ט.; Sinitcyn, P.; קרלסון, א.; Hein, MY; גייגר, ט.; מאן, מ.; Cox, J. הפלטפורמה החישובית של Perseus לניתוח מקיף של נתוני (prote)omics. נאט. שיטות 2016, 13, 731–740. [CrossRef] [PubMed]

18. פרז-ריבול, י.; Csordas, A.; באי, ג'; ברנאל-לינארס, מ.; Hewapathirana, S.; קונדו, DJ; אינוגנטי, א.; גריס, ג'; מאייר, ג.; אייזנכר, מ.; et al. מסד הנתונים של PRIDE וכלים ומשאבים קשורים ב-2019: שיפור התמיכה בנתוני כימות. Nucleic Acids Res. 2019, 47, D442–D450. [CrossRef]

19. בורגר, מ.; Funke, S.; לה, א.; רוזר, א.-ע.; ווסטמן, א.-ק.; מאאס, פ.; בהר, מ.; גרוס, פ.; Lingor, P. ניתוח פרוטאומי של נוזל הדמעות חושף דפוסים ספציפיים למחלה בחולים עם מחלת פרקינסון - מחקר פיילוט. פַּארק. קשור. אי-סורד. 2019, 63, 3–9. [CrossRef]

20. ארלהמן, CSL; גארטי, פ.; סולצר, ד.; Sette, A. תפקידים למערכת החיסון המסתגלת במחלות פרקינסון ואלצהיימר. Curr. דעה. אימונול. 2019, 59, 115–120. [CrossRef]

21. סולצר, ד.; Surmeier, DJ פגיעות נוירונית, פתוגנזה ומחלת פרקינסון. Mov. אי-סורד. 2013, 28, 715–724. [CrossRef]

22. מרטין, ת"א; Mansel, RE; Jiang, WG השפעה אנטגוניסטית של NK4 על HGF/SF גרמה לשינויים בהתנגדות הטרנס-אנדותל (TER) ובחדירות הפרא-תאית של תאי אנדותל אנושיים. J. Cell. פיזיול. 2002, 192, 268–275. [CrossRef]

23. Zlokovic, BV The Blood-Brain Barrier בבריאות והפרעות ניווניות כרוניות. Neuron 2008, 57, 178–201. [CrossRef]

24. פנג, ש.; Cen, J.; הואנג, י.; שן, ח.; יאו, ל.; וואנג, י.; Chen, Z. Matrix Metalloproteinase-2 ו--9 המופרשים על ידי תאים סרטניים מגדילים את החדירות של מחסום דם-מוח על ידי שיבוש חלבוני Tight Junction. PLoS ONE 2011, 6, e20599. [CrossRef]

25. גו, י.; Zheng, G.-Q.; שו, מ.; לי, י.; חן, X.; ז'ו, ו.; טונג, י.; Chung, SK; Liu, KJ; Shen, J. Caveolin-1 מווסת את פעילות המטריצה ​​מטלופרוטאינאזות בתיווך תחמוצת החנקן ואת חדירות מחסום הדם-מוח באיסכמיה מוחית מוקדית ופציעה חוזרת. J. Neurochem. 2011, 120, 147–156. [CrossRef] [PubMed]

26. יאנג, י.; Estrada, EY; תומפסון, JF; ליו, ו.; Rosenberg, GA, הפרעה בתיווך של מטריקס מטאלופרוטאינאז של חלבוני Tight Junction בכלי מוח מתהפכת על ידי מעכב מטריקס סינתטי של Metalloproteinase באיסכמיה מוקדית בחולדות. ג'יי סרב. מטב זרימת דם. 2007, 27, 697–709. [CrossRef] [PubMed]

27. לורנצל, ש.; אלברס, DS; נארר, ש; Chirichigno, J.; Beal, M. Expression of MMP-2, MMP-9, and MMP-1 and the Endogenous counterregulators TIMP-1 and TIMP-2 in Post Mortem Brain Tissue of Parkinson's מַחֲלָה. Exp. נוירול. 2002, 178, 13–20. [CrossRef] [PubMed]

28. קים, ST; קים, E.-M.; Choi, JH; בן, ח"י; ג'י, IJ; Joh, TH; Chung, SJ; Hwang, O. Matrix metalloproteinase-3 תורם לפגיעות של הנוירונים הדופמינרגיים הניגרליים. נוירוכם. Int. 2010, 56, 161–167. [CrossRef]

29. Acera, A.; Vecino, E.; Duran, JA Tear MMP-9 רמות כסמן של דלקת משטח העין בלחמית העין. תחקור. אופטלמול. Vis. Sci. 2013, 54, 8285–8291. [CrossRef]

30. רקאלדה, JI; Duran, JA; רודריגז-אגירטקסה, I.; סוריה, ג'; סנצ'ז-טנה, מ.א.; פריירו, X.; סוארז, ט.; Acera, A. שינויים ברמות סמן ביולוגי של דמעות בקרטוקונוס לאחר הצלבת קולגן בקרנית. מול. Vis. 2019, 25, 12–21. [PubMed]

31. דקסטר, DT; קרטר, CJ; וולס, צרפת; Javoy-Agid, F.; אגיד, י.; ליס, א.; ג'נר, פ.; Marsden, CD חמצון שומנים בסיסי ב-Substantia Nigra מוגבר במחלת פרקינסון. J. Neurochem. 1989, 52, 381–389. [CrossRef] [PubMed]

32. הואנג, X.; Abbott, RD; פטרוביץ, ח.; Mailman, RB; Ross, GW כולסטרול נמוך LDL וסיכון מוגבר למחלת פרקינסון: תוצאות פרוספקטיביות ממחקר ההזדקנות בהונולולו-אסיה. Mov. אי-סורד. 2008, 23, 1013–1018. [CrossRef] [PubMed]

33. הואנג, X.; אלונסו, א.; גואו, X.; Umbach, DM; ליכטנשטיין, ML; Ballantyne, CM; מיילמן, ר.; Mosley, TH; Chen, H. Statins, פלזמה כולסטרול, וסיכון למחלת פרקינסון: מחקר פרוספקטיבי. Mov. אי-סורד. 2015, 30, 552–559. [CrossRef]

34. מא, VR; גורביץ', ט.; גלעדי, נ.; אל-עד, ב.; צמיר, ג'; חמו, ב.; פרץ, C. כולסטרול גבוה יותר בסרום וירידה בסיכון למחלת פרקינסון: מחקר עוקבה ללא סטטינים. Mov. אי-סורד. 2018, 33, 1298–1305.

35. ג'אנג, ל.; וואנג, X.; וואנג, מ.; Sterling, NW; דו, ג.; לואיס, מ"מ; יאו, ט.; Mailman, RB; לי, ר.; Huang, X. רמות כולסטרול במחזור עשויות לקשר לגורמים המשפיעים על הסיכון לפרקינסון. חֲזִית. נוירול. 2017, 8, 501. [CrossRef]

36. תמם, י.; טסדמיר, נ.; ילמן, מ.; Tamam, B. Association of apolipoprotein E עם פרוגנוזה בטרשת נפוצה. יורו כומר מד. פרמקול. Sci. 2011, 15, 1122–1130.

37. פונספורד, ג'יי; מקלארן, א.; שנברגר, מ.; בורק, ר.; רודצקי, ד.; אולבר, ג'; Ponsford, M. הקשר בין אפוליפופרוטאין E לחומרת פגיעה מוחית טראומטית ותוצאה תפקודית במדגם שיקום. J. Neurotrauma 2011, 28, 1683–1692. [CrossRef]

38. אמויאל, פ.; קבוצת המחקר הצרפתית על אפידמיולוגיה של אנצפלופתיה ספוגית אנושית; וידאל, או.; לפלאנש, ג'-ל. Launay, J. האללים של אפוליפופרוטאין E כגורמי רגישות עיקריים למחלת קרויצפלד-יעקב. Lancet 1994, 344, 1315–1318. [CrossRef]

39. Koob, AO; Ubhi, K.; פולסון, JF; קלי, ג'יי; רוקנשטיין, ע.; מאנטה, מ.; אדמה, א.; Masliah, E. Lovastatin משפר את הצטברות הסינוקלאין וחמצון במודלים טרנסגניים של עכברים של -synucleinopathies. Exp. נוירול. 2010, 221, 267–274. [CrossRef]

40. חיישי, ח.; Campenot, RB; ואנס, DE; Vance, JE Apolipoprotein E המכילים ליפופרוטאינים מגנים על נוירונים מפני אפופטוזיס באמצעות מסלול איתות הכולל חלבון הקשור לקולטני ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה-1. J. Neurosci. 2007, 27, 1933–1941. [CrossRef]

41. נבארו, א.; מנדז, ע.; דיאז, ג; del Valle, E.; Martinez-Pinilla, E.; אורדונז, סי; Tolivia, J. ביטוי לכל החיים של אפוליפופרוטאין D בגזע המוח האנושי: מתאם עם ניוון עצבי מופחת הקשור לגיל. PLoS ONE 2013, 8, e77852. [CrossRef] [PubMed]

42. אליוט, DA; Weickert, CS; Garner, B. Apolipoproteins במוח: השלכות על הפרעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות. קלינ. ליפידול. 2010, 5, 555–573. [CrossRef] [PubMed]

43. לירוי, ע.; אנסטסופולוס, ד'; קוניציוטיס, ש.; Lavedan, C.; Polymeropoulos, MH מחיקות בגן פרקין והטרוגניות גנטית במשפחה יוונית עם מחלה מוקדמת של פרקינסון. זִמזוּם. ג'נט. 1998, 103, 424–427. [CrossRef] [PubMed]

44. שין, י.; קלוקן, ג'; פטרסון, סי; היימן, BT; McLean, PJ קצה ה-Co-Chaperone carboxyl של Hsp70-interacting protein (CHIP) מתווך החלטות פירוק אלפא-סינוקלאין בין מסלולים פרוטאזומליים וליזוזומליים. ג'יי ביול. Chem. 2005, 280, 23727–23734. [CrossRef] [PubMed]

45. Webb, JL; רביקומאר, ב.; אטקינס, ג'יי; Skepper, JN; Rubinsztein, DC Alpha-Synuclein מושפל הן על ידי אוטופגיה והן על ידי פרוטאזום. ג'יי ביול. Chem. 2003, 278, 25009–25013. [CrossRef]

46. ​​דהאי, ב.; בורדנקס, מ.; גורי, פ.; פשדבורסקי, ש.; וילה, מ.; חונות, ש; סינגלטון, א.; Olanow, CW; סוחר, קמ; בזארד, ע.; et al. מיקוד אלפא-סינוקלאין לטיפול במחלת פרקינסון: שיקולים מכניסטיים וטיפוליים. Lancet Neurol. 2015, 14, 855–866. [CrossRef] 47. Bengoa-Vergniory, N.; רוברטס, RF; ווייד-מרטינס, ר.; Alegre-Abarrategui, J. Alpha-synuclein אוליגומרים: תקווה חדשה. אקטה נורופתול. 2017, 134, 819–838. [CrossRef]

48. רוקנשטיין, ע.; נובר, ש.; אוברק, CR; Ubhi, K.; מאנטה, מ.; פטריק, ג.; אדמה, א.; Trejo-Morales, M.; גרז, י. פיקוטי, פ.; et al. הצטברות של אלפא-סינוקלאין הנוטה לאוליגומר מחמירה את הניוון הסינפטי והנוירוני in vivo. מוח 2014, 137, 1496–1513. [CrossRef]

49. דאטה, א; Ganapathy, K.; רזדן, ר.; Bhonde, R. מיקום ומספר אסטרוציטים קובעים שרידות ותפקוד נוירונים דופאמינרגיים תחת 6-לחץ OHDA בתיווך באמצעות שחרור BDNF דיפרנציאלי. מול. נוירוביול. 2017, 55, 5505–5525. [CrossRef]

50. פרטנן, ש.; האפנן, א.; קילר, ג; פונטיקיס, סי; אלכסנדר, נ.; ינקינן, ט.; ספטיג, פ.; Gillingwater, TH; קופר, JD; Tyynela, J. שינויים סינפטיים במערכת thalamocortical של עכברים חסרי cathepsin D: מודל של ceroid-lipofuscinosis עצבי מולד אנושי. J. Neuropathol. Exp. נוירול. 2008, 67, 16–29. [CrossRef]

51. סיינטולה, ע.; פרטנן, ש.; Stromme, P.; האפנן, א.; Haltia, M.; מהלן, י. Lehesjoki, AE; Tyynela, J. Cathepsin D מחסור בבסיס ceroid-lipofuscinosis עצבי אנושי מולד. מוח 2006, 129, 1438–1445. [CrossRef] [PubMed]

52. קאלן, ו'; לינדפורס, מ.; נג, ג'; פאטאו, א.; סווינטון, E.; קולודזיי, פ.; בוסטון, ה.; ספטיג, פ.; וולף, ג'; Feany, MB; et al. רמת ביטוי Cathepsin D משפיעה על עיבוד אלפא-סינוקלאין, צבירה ורעילות in vivo. מול. Brain 2009, 2, 5. [CrossRef] [PubMed]

53. צ'ו, ג'; תומאס, LM; ווטקינס, SC; פרנצ'י, ל. נוניז, ג.; Salter, RD ציטוליזינים תלויי כולסטרול גורמים לשחרור מהיר של IL-1 בטא בוגרת ממקרופאגים עכברים באופן NLRP3 inflammasom ו-cathepsin B תלוי. J. Leukoc. ביול. 2009, 86, 1227–1238. [CrossRef]

54. Padiath, QS; Fu, YH לויקודיסטרופיה אוטוזומלית דומיננטית הנגרמת על ידי כפילויות של lamin B1 מחקר מקרה קליני ומולקולרי של שינוי בתפקוד גרעיני ומחלה. שיטות תא ביול. 2010, 98, 337–357.

למידע נוסף:ali.ma@wecistanche.com