Potenciálne biomarkery sĺz na diagnostiku Parkinsonovej choroby – pilotná štúdiaⅡ

3. Výsledky

3.1. Pacienti a klinické parametre

V období od marca 2019 do októbra 2019 bolo do tejto pilotnej štúdie zaradených 24 pacientov s iPD, traja symptomatickí nosiči mutácie E46K-SNCA a 27 pacientov s CT, ktorých všeobecné charakteristiky sú uvedené v tabuľke 1. Priemerná dĺžka ochorenia u pacientov s PD bola 9,36 rokov a mali mierne bilaterálne motorické postihnutie (skóre UPDRS) a skóre Hoehn a Yahr, ktoré naznačovali mierne až stredne ťažké motorické poškodenie. Charakteristickým znakom pacientov s IPD bolo, že 40 percent z nich malo miernu až stredne závažnú blefaritídu.

3.2. Údaje nLC MS/MS Celkovo 560 slzných proteínov bolo vo vzorkách analyzovaných v tomto dokumente identifikovaných predchádzajúcimi proteomickými štúdiami sĺz a niekoľko skupinovo špecifických zmien slzného proteómu bolo evidentných u pacientov s PD v porovnaní s CT. U pacientov s PD v porovnaní s CT boli evidentné proteíny s rôznym množstvom s predchádzajúcimi proteomickými štúdiami na slzách a niekoľko skupinovo špecifických zmien proteómu slz. V oboch skupinách boli detegované proteíny s rôznym množstvom, hoci väčšina deregulovaných proteínov v slznom proteóme pacientov s PD bola nadmerne exprimovaná. Uskutočnila sa analýza siete STRING PPI na vyhodnotenie interakcií medzi proteínmi, ktoré sa významne líšili u pacientov s PD a CT (obrázok 1). Proteíny, ktoré boli nadmerne exprimované u pacientov s PD, sa podieľali na podstatne väčšom počte interakcií, ako sa očakávalo, čo naznačuje, že zvýšenie týchto proteínov má určité biologické spojenie (obrázok 1A). Boli však pozorované slabšie vzťahy medzi proteínmi, ktoré boli downregulované, čo predstavuje diferencovaný klaster (obrázok 1B). Väčšina odlišne exprimovaných proteínov by mohla byť lokalizovaná buď v extracelulárnych alebo intracelulárnych kompartmentoch.

Na lepšie pochopenie potenciálnej úlohy odlišne exprimovaných proteínov v biologickom kontexte sa uskutočnili funkčné anotačné analýzy s rôznymi termínmi génovej ontológie (GO). Výsledkom bolo zistenie, že deregulované proteíny sa podieľajú na rôznych biologických procesoch (obrázok 2): imunitná odpoveď (lipokalín 2-LCN 2, serpín B3-SPB3, folikulárnymi dendritickými bunkami secernovaný peptid - FDSCP, kadherín - MFGM a neutrofilná gelatináza - asociovaný lipokalín-NGAL); apoptóza (olfactomedín-4-OLFM4, kaspáza-14-CASPE a gama-glutamylcyklotransferáza-GGCT); zápal (Calprotektín-S100A8, S100A9); degradácia kolagénu (myeloblastická-PRTN3 a metaloproteináza 9-MMP9); syntéza proteínov (heterogénny jadrový ribonukleoproteín A3-ROA3); diferenciácia keratinocytov (kalmodulínu podobný proteín 5-CALML5); transport lipidov (apolipoproteín D-APOD, apolipoproteín A2-APOA2 a proteín 2-LRP2 príbuzný lipoproteínu s nízkou hustotou); a obrana (myeloperoxidáza – MPO, defenzín alfa 3 – DEFA 3, glutatión peroxidáza 3 – GPX3, proteín podobný chitináze 2 – CH3L2 a lyzozým C – LYSC).

Ak boli pacienti s PD posudzovaní všetci spolu a oddelene ako pacienti s iPD a pacienti s mutáciou E46K-SNCA, upregulované slzné proteíny boli evidentné vo všetkých troch týchto skupinách, pričom ich expresia sa v každej menila (obrázok 3). Treba poznamenať, že boli študovaní iba traja pacienti nesúci mutáciu E46K-SNCA a rozptyl údajov od tej doby bol väčší. Rovnaké proteíny boli silnejšie exprimované v slzách pacientov s mutáciou E46K-SNCA ako v slzách pacientov s iPD. Všetky tieto porovnania sa uskutočnili na hodnotách relatívne k hodnotám vzoriek sĺz CT.

Tabuľka 2 ukazuje proteíny, ktoré boli upregulované (násobok > 1,5) a downregulované (násobok < 0,5) v skupine IPD s blefaritídou v porovnaní s pacientmi s IPD bez blefaritídy. U pacientov s mutáciou E46K-SNCA sa blefaritída nerozvinula.

Medzi slznými proteínmi deregulovanými u pacientov s PD vynikla skupina šiestich proteínov, z ktorých päť bolo nadmerne exprimovaných v skupine PD v porovnaní s CT (prelamin A/C-LMNA, katepsín D-CATD, kyslá ceramidáza-ASAH1, prechodná endoplazmatická retikula ATPáza-TERA a cytoplazmatický dyneín 1-DYHC1), pričom jeden z nich bol downregulovaný (tripeptidyl-peptidáza 1-TPP1: tabuľka 3). Tieto proteíny súviseli s neurodegeneratívnymi procesmi, najmä so zmenami v lyzozomálnej autofágii, apoptóze, retrográdnom axonálnom transporte a demyelinizačných procesoch. Bolo zaujímavé všimnúť si vzťah týchto proteínov so zmenami v lyzozomálnej funkcii. Zo šiestich proteínov tri vykazovali dobrú schopnosť správne klasifikovať pacientov s PD a CT, čo sa odráža v hodnotách AUC kriviek ROC, a súviseli so zmenami v lyzozomálnej funkcii: CATD, ASAH1 a DYHC1.

Jednorozmerná logistická regresná analýza identifikovala štyri premenné so štatistickou významnosťou pri=0.05: vek pacientov a násobok zmeny v proteínoch CATD, ASAH1 a DYHC1 (tabuľka 4).

Okrem toho sa zistilo, že proteíny LMNA a DYHC1 majú štatistickú významnosť pri=0.1. Multivariačný logistický regresný model bol vytvorený zvážením veku a proteínov s akoukoľvek hladinou významnosti. Zatiaľ čo všeobecný model vykazoval význam iba v prípade proteínu CATD (tabuľka 5), ​​model bol pravdepodobne ovplyvnený malým počtom dostupných vzoriek a zvýšenie počtu študovaných vzoriek by mohlo dobre identifikovať ďalšie významné premenné.

4. Diskusia

Táto štúdia sa uskutočnila s cieľom analyzovať proteíny pomocou nano-kvapalinovej chromatografie-hmotnostnej spektrometrie (nLC–MS/MS) a vybrať tie, ktoré súvisia s neurodegeneratívnymi ochoreniami, ktoré mali vyššiu rozlišovaciu schopnosť medzi študovanými skupinami PD a TC. V posledných rokoch sa uskutočnilo niekoľko vyhľadávaní kandidátskych biomarkerov v slzách pacientov s PD; záver bol však taký, že na nájdenie najlepšieho kandidáta na diagnostický alebo prognostický biomarker pre túto patológiu sú potrebné ďalšie validačné štúdie. Diagnóza PD je v súčasnosti založená na prítomnosti motorických a nemotorických symptómov, vrátane porúch spánku alebo čuchových deficitov. Motorické symptómy sa objavujú hlavne vtedy, keď strata dopaminergných neurónov dosiahne okolo 50–60 percent.

Click to life extension cistanche pre Parkinsonovu chorobu

Preto dosiahnutie včasnej diagnózy otvorí cestu k modifikácii priebehu ochorenia a dúfajme, že oddiali ťažké postihnutie spôsobené touto patológiou. Táto problematika sa stala kľúčovým aspektom výskumu PD, hoci nedostatok platných biomarkerov predstavuje hlavnú prekážku, ktorá bráni identifikácii pacientov v predklinických alebo prodromálnych štádiách, ako aj monitorovaniu vývoja ochorenia a účinkov liečby.

Z tohto dôvodu sa súčasná štúdia zamerala na hľadanie spoľahlivého biomarkera PD v neinvazívnej tekutine, ako sú slzy. Oko má veľa nervových a cievnych prvkov, ktoré sa nachádzajú aj v mozgu, vďaka čomu je ideálne na objavovanie nových biomarkerov, ktoré by sa dali použiť na diagnostiku PD alebo iných neurodegeneratívnych ochorení, ako aj na objavovanie nových terapeutických cieľov. Tu boli slzy od pacientov s PD a CT získané cez sklenené kapiláry bez predchádzajúcej anestézie a bez dotyku povrchu oka. Predchádzajúce pilotné štúdie o pacientových slzách boli vykonané so skupinou pacientových sĺz [19] a naša analýza je prvou individuálnou analýzou sĺz, ktorá umožní identifikáciu špecifických individuálnych markerov. Použitím kapilár na získanie vzoriek sĺz sa vyhneme dotyku spojovkového epitelu, čím sa odlíšia proteíny nachádzajúce sa v slze od spojovkových proteínov, ako sa to stáva pri použití Schirmerových prúžkov. V našej štúdii sme u pacientov s PD zistili významne deregulované proteíny.

Tieto proteíny sa podieľajú hlavne na zápalových a neurodegeneratívnych procesoch, apoptóze a imunitných odpovediach. Zápal je všadeprítomný pri neurodegeneratívnych ochoreniach vrátane PD a nedávne štúdie zistili, že epitopy T-buniek odvodené od -syn sú prednostne rozpoznávané u pacientov s PD, ako aj T bunky v cieľových oblastiach PD, čo pravdepodobne naznačuje autoimunitnú zložku PD [20 ]. Predpokladalo sa, že neuróny sú chránené pred autoimunitným útokom, ale dopamínergné neuróny sú zraniteľné, pretože majú na svojom bunkovom povrchu proteíny, ktoré pomáhajú imunitnému systému rozpoznávať cudzie látky [21]. T bunky si môžu potenciálne mýliť neuróny poškodené chorobou s cudzorodými látkami a v dôsledku toho Sulzer et al. navrhli model, v ktorom -syn-špecifické T bunky spôsobujú smrť neurónov pri neurodegeneratívnych ochoreniach spojených so špecifickým nesprávnym skladaním tohto proteínu. V našej štúdii boli vo vzorkách sĺz pozorované okrem iného skupiny deregulovaných proteínov súvisiacich s imunitnou odpoveďou, ako sú LCN2, SPB3 a FDSCP. Niektoré imunoglobulíny zapojené do imunitnej odpovede, ako napríklad IgA2, však nepredstavovali štatisticky významné rozdiely medzi skupinou PD a skupinou CT.

Na objasnenie toho, či tento vzťah medzi imunitnou odpoveďou a proteínmi nachádzajúcimi sa v slzách priamo súvisí s PD, sú potrebné ďalšie štúdie. Neurozápal možno definovať ako nešpecifickú zápalovú príhodu v mozgu a celý CNS má neurozápalovú zložku, ktorá je evidentná pri ochoreniach, ako je roztrúsená skleróza (SM), mozgové aneuryzmy a cerebrovaskulárne príhody, epilepsia, AD a PD a na ktorých sa podieľa aktivita enzýmov degradujúcich extracelulárnu matricu (ECM) alebo metaloproteáz (MMP). MMP sa podieľajú na mnohých fyziologických a patologických procesoch v mozgu a krvi. Hematoencefalická bariéra (BBB) ​​je tvorená endotelovými kapilárami, ktoré oddeľujú prívod krvi do mozgu, a jej funkcia spočíva v troch štruktúrach, ktoré sú rozhodujúce pre jej integritu: endotelové bunky mozgových kapilár, tesné spojenia (TJ). ) medzi týmito bunkami a bazálnou membránou. Endotel je bariérou pre malé hydrofilné zlúčeniny, pretože TJ utesňujú medzery medzi susednými endotelovými bunkami, čím bránia nekontrolovanému prechodu rozpustených látok medzi týmito bunkami a premieňajú endotel mozgu na relatívne nepriepustnú bariéru [22,23].

Bazálna membrána však spája tieto endotelové bunky s pericytmi a astrocytmi, aby vytvorili neurovaskulárnu jednotku, ktorá uľahčuje komunikáciu medzi bunkami. Táto membrána je základom pre správne fungovanie BBB a ako taká pre homeostázu mozgu a jeho celkové zdravie. Bolo navrhnuté, že MMP špecificky narúšajú TJ a trávia bazálnu membránu endotelu, čím prispievajú k určitým ochoreniam mozgu [24]. Hoci je technicky ťažké preukázať aktivitu MMP in vivo, silnejšia aktivita MMP bola spojená s väčšou permeabilitou BBB po cerebrovaskulárnej príhode a počas reperfúzie in vivo [25]. Zvýšenie MMP-2 a MMP-9 mRNA a aktivity bolo opísané po reperfúzii u hypertenzných potkanov s oklúziou mediálnej cerebrálnej artérie (MCAO) [26]. Okrem toho sa únik BBB zistil aj v piriformnej kôre týchto potkanov v spojení s narušením TJ, čo naznačuje, že tieto MMP menia integritu BBB degradáciou proteínov TJ [26]. Ako také a napriek technickým výzvam existujú určité dôkazy, že MMP trávia proteíny TJ a ECM in vivo.

Expresia a aktivita MMP-1, -2 a -9 boli stanovené v postmortálnom mozgovom tkanive od pacientov s PD, a zatiaľ čo pri MMP-1 a MMP neboli pozorované žiadne zmeny -9 v porovnaní s kontrolami zodpovedajúceho veku bolo evidentné 50-percentné zníženie aktivity MMP-2 v SN pacientov s PD [27]. Bolo navrhnuté, že slabšia aktivita MMP 2 by mohla pomôcť dopaminergným neurónom a ich neuritom prežiť v SN [27]. Okrem toho MMP{11}} bola tiež študovaná o PD, ktorá by sa mohla potenciálne podieľať na štiepení -syn. MMP-3 štiepi purifikovaný -syn in vitro a agregáciu -syn zvyšuje v prítomnosti agregátov MMP-3, ktoré by boli obzvlášť škodlivé pre dopamínergné bunky pri PD. Je príznačné, že MMP-1, -2 a -9 a MT1-MMP tiež štiepia purifikovaný -syn, aj keď menej efektívne ako MMP-3 [28]. Zdá sa, že MMP-3 sa podieľa na dopaminergnej neurodegenerácii, neurozápale a integrite BBB pri PD; budú však potrebné ďalšie štúdie, aby sa objasnila úloha všetkých týchto MMP pri PD a či by ich špecifická inhibícia mohla predstavovať platnú terapeutickú stratégiu. Tu boli hladiny MMP-9 vyššie v slzách u pacientov s PD, u pacientov s iPD (28--krát) aj u pacientov, ktorí sú nositeľmi mutácie E46K-SNCA (3--krát).

U posledných pacientov s PD sa blefaritída nerozvinula, čo naznačuje, že zvýšenie koncentrácií MMP-9 nie je tak silne spojené s blefaritídou ako s patológiou PD. Pri oddelenej analýze skupín iPD však vidíme, že u pacientov s IPD s blefaritídou je silnejšia nadmerná expresia MMP{1}}, 3,08-krát vyššia ako u pacientov s IPD bez blefaritídy. V minulosti sme študovali príspevok tejto MMP k trhline u pacientov s patológiami očného povrchu [29,30]. Budú však potrebné ďalšie štúdie, aby sa zistilo, či zvýšenie MMP-9 priamo súvisí s PD alebo patológiami očného povrchu, ktoré by mohli zmeniť analýzu sĺz.

Zhromažďujú sa dôkazy o dôležitej úlohe energetického metabolizmu pri neurodegeneratívnych ochoreniach vrátane PD. Abnormálne lipidové frakcie a peroxidácia lipidov boli hodnotené u pacientov s PD [31] a v dôsledku toho boli lipidové frakcie navrhnuté ako možné ochranné biomarkery PD. Nedávne epidemiologické štúdie na prospektívnej kohorte alebo s dizajnom prípadovej kontroly sa pokúsili posúdiť súvislosti medzi lipidovými frakciami a rizikom PD [32–35]. Niektoré z týchto štúdií mali malú veľkosť vzoriek, zatiaľ čo iné skúmali iba špecifické lipidové frakcie, najmä cholesterol, alebo kontrolovali obmedzený počet potenciálnych rušivých faktorov. Hoci sa pozorovala konzistentná súvislosť medzi vyššími hladinami cholesterolu a nižším rizikom PD, základná príčina nie je známa a malo by sa posúdiť, či sú podobné výsledky pozorované pre iné lipidové frakcie. V testovaných vzorkách sĺz sa zdá, že členovia rodiny apolipoproteínov (APO) sú deregulovaní, rodina proteínov, ktoré sa podieľajú na mnohých neurodegeneratívnych poruchách. Proteín APOE sa podieľa na niekoľkých poruchách mozgu, vrátane AD, MS, traumatických lézií mozgu a Creutzfeldt-Jakobovej choroby [36–38], čo zvyšuje možnosť, že ApoE môže tiež hrať významnú úlohu pri rozvoji PD. Okrem toho boli v mozgu transgénneho myšieho modelu PD detegované vyššie hladiny cholesterolu, a keďže APO sa podieľajú na udržiavaní homeostázy cholesterolu, mohla by existovať možná súvislosť medzi APO a PD [39].

Len málo štúdií sa však zameralo na úlohu APO pri PD. V CNS sú APO produkované gliovými bunkami a sú prijímané neurónmi, aby sa použili na rast axónov a na synaptickú aktivitu. Okrem toho sa predpokladá, že ApoE má neuroprotektívnu úlohu, ktorá zabraňuje apoptóze neurónov a gangliových buniek sietnice (RGC) [40]. Expresia APO v ľudskom mozgu je ovplyvnená typom APO a vekom jedinca. Z rôznych APO sú ApoE, ApoD a ApoJ najsilnejšie exprimované v mozgu. Úroveň ich expresie sa však môže meniť v rôznych štádiách života a napríklad v mozgu novorodencov je o 50 percent viac ApoE ako v mozgu dospelého človeka, zatiaľ čo v mozgu dospelých je približne 10-krát viac ApoD a ApoJ ako v tom embrya. ApoD je exprimovaný hlavne v mozgu, periférnych nervoch, placente, pľúcach, vaječníkoch a slezine [41]. V našich vzorkách sĺz sa zdá, že ApoD je nadmerne exprimovaný u pacientov s PD. Gliové bunky v blízkosti SN pacientov s PD majú viac ApoD, o ktorom sa predpokladá, že súvisí s oxidačným stresom, keďže ApoD chráni bunky pred oxidačným stresom a jeho zvýšená expresia inhibuje peroxidáciu lipidov [42].

Zdá sa, že expresia ApoD v mozgovom kmeni chráni pred neurodegeneráciou a v poškodených mozgoch neuróny ApoD neexprimujú [41]. ApoD v slzách si teda vyžaduje ďalšie štúdie u pacientov s PD a pacientov s inými neurodegeneratívnymi ochoreniami, aby sa posúdilo, či má u takýchto pacientov skutočný neuroprotektívny účinok. Medzi ďalšími proteínmi, o ktorých sa zistilo, že sú deregulované v tejto štúdii, bola vybraná malá skupina kvôli ich zapojeniu do neurodegeneratívnych procesov, konkrétne do lyzozomálnej autofágie alebo transportu neurónov. Predpokladá sa, že dráha ubikvitín-proteazómu (UPP) hrá kľúčovú úlohu pri degradácii -syn [43]; pribúda však dôkazov, že lyzozóm môže tiež sprostredkovať degradáciu -syn [44,45]. Bez ohľadu na presnú autofágovú dráhu, ktorou -syn vstupuje do lyzozómu, sa predpokladá, že je za normálnych podmienok rýchlo degradovaný „synukleinázou“. V dopaminergných neurónoch existuje dynamická rovnováha medzi rôznymi konformačnými formami a oligomérnymi stavmi proteínu -syn, ktorá je modulovaná faktormi, ktoré môžu urýchliť alebo inhibovať agregáciu a tvorbu fibríl [46]. Identifikácia a charakterizácia toxických druhov -syn sú stále neúplné a mnohé štúdie sa zamerali na rôzne stavy agregácie proteínov.

Tieto štúdie sa pokúšali určiť, či toxické druhy zodpovedajú nerozpustným fibrilárnym proteínom nachádzajúcich sa hlavne v LB alebo naopak pre-fibrilárnym proteínovým oligomérom alebo protofibrilám. Existuje stále viac dôkazov in vivo a in vitro, že oligomérne druhy sú patologicky najrelevantnejšie izoformy [47,48] a dokonca sa navrhlo, že LB by mohli byť protektívne, čo predstavuje formu agresivity. Za fyziologických okolností je -syn aktívny v synapsiách a podieľa sa na procesoch, ako je tvorba, prenos a spájanie synaptických vezikúl (SV). S tým súvisí aj recyklácia SV a skladovanie dopamínu.

Fosforylácia a defosforylácia -syn riadi aktiváciu a deaktiváciu tohto proteínu, ktorá je tiež riadená lyzozomálnou autofágiou a degradáciou proteazómu riadenou ubikvitinyláciou [49]. V patologických stavoch vyvolaných rôznymi stimulmi -syn podlieha nesprávnemu skladaniu, mutácii alebo fosforylácii, čo vedie k jeho agregácii, ovplyvneniu tvorby a spájania lyzozomálnych vezikúl bez produkcie lyzozomálnej autofágie, čo vedie k jeho ukladaniu do dopaminergných neurónov, tvorbe LB. a apoptóza [49]. Tu prezentované výsledky ukazujú, že medzi proteínmi deregulovanými v slznej tekutine pacientov s PD, ako pacientov s iPD, tak aj nosičov mutácie E46K-SNCA, existujú dva proteíny súvisiace s lyzozomálnou autofágiou: CATD a ASAH1. CATD je dôležitá lyzozomálna aspartylproteáza a je zaujímavé, že nedostatok CATD a jej enzymatická inaktivácia u ľudí vedie k skorému nástupu progresívnej a prípadne fatálnej neurodegenerácie, ktorá je klasifikovaná ako jeden z niekoľkých syndrómov neuronálnych ceroidných lipofuscinóz (NCL) [50,51 ]. In vitro CATD produkuje čiastočnú proteolýzu rekombinantného -syn [52] a schopnosť CATD regulovať -syn bola hodnotená v dopamínergných bunkách divokého typu a mutantných dopamínergných bunkách v kultúre.

Okrem toho sa študovali mozgy niekoľkých CATD-deficientných cicavcov s NCL, aby sa posúdilo endogénne spracovanie -syn, a následne sa dospelo k záveru, že enzymatická aktivita CATD hrá dôležitú úlohu v metabolizme -syn. Proteín ASAH1 je lyzozomálny enzým, ktorý premieňa lyzozomálny ceramid na sfingozín. Inhibícia ASAH1 zvyšuje hladiny ceramidu a tiež znižuje množstvo oxidovaného -syn a ubikvitinylovaného proteínu v dopamínergných neurónoch odvodených od pacientov s PD. Zníženie hladín ceramidu v dôsledku zvýšenej aktivity ASAH1 môže prispieť k akumulácii intracelulárneho -syn, pretože mení lyzozomálnu autofágiu, možno inhibuje uvoľňovanie -syn do extracelulárneho priestoru.

DYHC1 a LMNA sú dva ďalšie relevantné proteíny deregulované v slzách pacientov s PD. DYHC1 je proteín zapojený do pohybu organel v bunke a retrográdneho transportu v axónoch. Okrem iných neurodegeneratívnych ochorení sa podieľa na AD a PD. Zmeny v DYHC1 spôsobujú slabý transport do jeho normálnej synaptickej polohy a slabý klírens proteínov, ako je klírens lyzozomálnej proteázy katepsínu D [53]. Táto navrhovaná sekvencia udalostí by vytvorila autokatalytickú špirálu, v ktorej by sa procesy, ktoré vedú k inhibícii axonálneho transportu a produkcii fosforylovaného -syn, navzájom stimulovali, čo by poskytlo racionálne vysvetlenie skorej synaptickej straty v striate pacientov s PD. Napokon, nadmerná expresia proteínu LMNA v slze PD sa podieľa na demyelinizácii, ale doteraz to nesúviselo s PD [54].

Toto je však cesta, ktorá si v budúcich štúdiách zaslúži pozornosť. Táto štúdia má určité obmedzenia, ako napríklad nízky počet zahrnutých pacientov, preto by sa mala považovať za pilotnú štúdiu, a to by sa malo brať do úvahy pri interpretácii výsledkov. Okrem toho by bolo potrebné overiť kandidátne proteíny nielen vo väčšej kohorte, ale aj skontrolovať, či sa vyskytujú v iných telesných tekutinách (tj krvi alebo cerebrospinálnom moku). Je tiež dôležité mať na pamäti, že možné mechanizmy navrhnuté v tomto článku sú iba hypotézami, ktoré by bolo potrebné overiť v ďalších štúdiách. Okrem toho je potrebné poznamenať, že keďže vyhľadávanie v databáze zohľadňovalo kanonické proteínové sekvencie, nezískali sa žiadne informácie o proteoformách. Hoci by to mohlo predstavovať obmedzenie špecifickosti výsledkov, veríme, že informácie získané na úrovni kanonickej sekvencie majú stále veľkú hodnotu a poskytujú cenné poznatky o molekulárnych charakteristikách choroby.

Pri interpretácii údajov by sa však malo pamätať na možnosť, že za anotované výsledky môžu byť zodpovedné určité proteoformy.

5. Závery

V tejto pilotnej štúdii proteomická analýza odhalila, že určité proteíny boli upregulované v slzách pacientov s PD, najmä tých, ktorí sa podieľajú na lyzozomálnej funkcii. Dôležitosť tejto štúdie pri identifikácii proteínov v slzách zapojených do neurodegenerácie by sa mala zdôrazniť ako ich vzťah k pacientom s PD s agresívnym fenotypom ochorenia. Keďže išlo o pilotnú štúdiu, skúmal sa len obmedzený počet pacientov. Obmedzením štúdie je vekový rozdiel medzi kontrolnou skupinou a skupinou s PD. Analýza vzoriek sĺz u zdravých jedincov bez očných patológií je komplikovaná, pretože v určitom veku je ťažké nájsť dobrovoľníkov bez zmien v slznom filme. Budúce štúdie s väčšími kohortami pacientov nám umožnia identifikovať špecifické biomarkery pre PD, ktoré by v ideálnom prípade pomohli predpovedať nástup tohto ochorenia.

Napriek tomu tu poskytujeme dôkazy, že proteóm jednotlivých pacientov možno analyzovať použitím len obmedzeného množstva sĺz. Pri dobrom tréningu je najlepším spôsobom extrakcie sĺz pre proteomické štúdie použitie sklenenej kapiláry, čím sa zabráni kontaminácii buniek, ku ktorej môže dôjsť pri použití Schirmerových prúžkov. Dúfame, že v budúcich štúdiách overíme tu prezentované výsledky a identifikujeme endofenotypy PD prostredníctvom proteomického profilu sĺz, ktorý by mohol slúžiť na dosiahnutie včasnej diagnózy PD.

Referencie

1 George, JM Synukleíny. Genome Biol. 2001, 3, 1-6. [CrossRef]

2. Láska, S. Neuropatologické vyšetrenie demencie: Príručka pre neurológov. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatria 2005, 76 (Suppl. 5), v8–v14. [CrossRef]

3. Spillantini, MG; Schmidt, ML; Lee, VM-Y.; Trojanowski, JQ; Jakeš, R.; Goedert, M. - Synukleín v Lewyho telieskach. Nature 1997, 388, 839–840. [CrossRef]

4. Atik, A.; Stewart, T.; Zhang, J. Alfa-synukleín ako biomarker pre Parkinsonovu chorobu. Mozgový patol. 2016, 26, 410–418. [CrossRef] [PubMed]

5. Satake, W.; Nakabayashi, Y.; Mizuta, I.; Hirota, Y.; Ito, C.; Kubo, M.; Kawaguchi, T.; Tsunoda, T.; Watanabe, M.; Takeda, A.; a kol. Štúdia asociácie v celom genóme identifikuje bežné varianty na štyroch lokusoch ako genetické rizikové faktory Parkinsonovej choroby. Nat. Genet. 2009, 41, 1303–1307. [CrossRef] [PubMed]

6. Polymeropoulos, MH; Higgins, JJ; Golbe, LI; Johnson, WG; Ide, SE; Di Iorio, G.; Sanges, G.; Stenroos, ES; Pho, LT; Schaffer, AA; a kol. Mapovanie génu pre Parkinsonovu chorobu na chromozóm 4q21-q23. Science 1996, 274, 1197–1199. [CrossRef] [PubMed]

7. Zarranz, JJ; Alegre, J.; Gomez-Esteban, JC; Lezcano, E.; Ros, R.; Ampuero, I.; Vidal, L.; Hoenička, J.; Rodriguez, O.; Atarés, B.; a kol. Nová mutácia, E46K, -synukleínu spôsobuje Parkinsonovu chorobu a demenciu s Lewyho telieskami. Ann. Neurol. 2003, 55, 164–173. [CrossRef]

8. Archibald, NK; Clarke, poslanec; Mosimann, UP; Burn, DJ Vizuálne symptómy pri Parkinsonovej chorobe a demencii Parkinsonovej choroby. Mov. Porucha. 2011, 26, 2387–2395. [CrossRef] [PubMed]

9. Safranow, K.; Nowacka, B.; Lubi 'nski, W.; Honczarenko, K.; Potemkowski, A. Oftalmologické vlastnosti Parkinsonovej choroby. Med Sci. Monit. 2014, 20, 2243–2249. [CrossRef] [PubMed]

10. Chesnoková, NB; Pavlenko, TA; Ugrumov, MV Očné poruchy ako prejav Parkinsonovej choroby. Zhurnal Nevrologii i Psikhiatrii Imeni SS Korsakova 2017, 117, 124–131. [CrossRef] [PubMed]

11. Murueta-Goyena, A.; Del Pino, R.; Galdós, M.; Arana, B.; Acera, M.; Carmona-Abellán, M.; Fernández-Valle, T.; Tijero, B.; Lucas-Jiménez, O.; Ojeda, N.; a kol. Hrúbka sietnice predpovedá riziko poklesu kognitívnych funkcií pri Parkinsonovej chorobe. Ann. Neurol. 2020, 89, 165–176. [CrossRef]

12. Nakahara, T.; Mori, A.; Kurauchi, Y.; Sakamoto, K.; Ishii, K. Neurovaskulárne interakcie v sietnici: fyziologické a patologické úlohy. J. Pharmacol. Sci. 2013, 123, 79–84,3. [CrossRef]

13. Lopatina, EV; Penniyaynen, VA; Tsyrline, VA Vplyv norepinefrínu a selektívnych blokátorov 1 -adrenoceptorov na rast explantátov tkaniva sietnice. Bull. Exp. Biol. Med. 2012, 153, 48–50. [CrossRef] [PubMed]

14. Bowd, C.; Zangwill, LM; Weinreb, RN; Girkin, CA; Fazio, MA; Liebmann, JM; Belghith, A. Rasové rozdiely v rýchlosti zmeny optickej koherentnej tomografie spektrálnej domény – meraná minimálna šírka okraja a hrúbka vrstvy sietnicových nervových vlákien. Am. J. Ophthalmol. 2018, 196, 154–164. [CrossRef] [PubMed] 15. Wisniewski, JR; Zougman, A.; Nagaraj, N.; Mann, M. Univerzálna metóda prípravy vzoriek na analýzu proteómov. Nat. Methods 2009, 6, 359–362. [CrossRef]

16. Meier, F.; Geyer, PE; Zima, SV; Cox, J.; Mann, M. Metóda získavania BoxCar umožňuje jednorazovú proteomiku v hĺbke 10,000 proteínov za 100 minút. Nat. Metódy 2018, 15, 440–448,3. [CrossRef] [PubMed]

17. Tyanová, S.; Temu, T.; Sinitcyn, P.; Carlson, A.; Hein, MY; Geiger, T.; Mann, M.; Cox, J. Výpočtová platforma Perseus pre komplexnú analýzu (prote)omických údajov. Nat. Metódy 2016, 13, 731–740. [CrossRef] [PubMed]

18. Perez-Riverol, Y.; Csordas, A.; Bai, J.; Bernal-Llinares, M.; Hewapathirana, S.; Kundu, DJ; Inuganti, A.; Griss, J.; Mayer, G.; Eisenacher, M.; a kol. Databáza PRIDE a súvisiace nástroje a zdroje v roku 2019: Zlepšenie podpory pre kvantifikačné údaje. Nucleic Acids Res. 2019, 47, D442 – D450. [CrossRef]

19. Boerger, M.; Funke, S.; Leha, A.; Roser, A.-E.; Wuestemann, A.-K.; Maass, F.; Bähr, M.; Grus, F.; Lingor, P. Proteomická analýza slznej tekutiny odhaľuje vzory špecifické pre ochorenie u pacientov s Parkinsonovou chorobou – pilotná štúdia. Park. Relat. Porucha. 2019, 63, 3–9. [CrossRef]

20. Arlehamn, CSL; Garretti, F.; Sulzer, D.; Sette, A. Úlohy adaptívneho imunitného systému pri Parkinsonovej a Alzheimerovej chorobe. Curr. Opin. Immunol. 2019, 59, 115–120. [CrossRef]

21. Sulzer, D.; Surmeier, DJ Neurónová zraniteľnosť, patogenéza a Parkinsonova choroba. Mov. Porucha. 2013, 28, 715–724. [CrossRef]

22. Martin, TA; Mansel, RE; Jiang, WG Antagonistický účinok NK4 na HGF/SF indukované zmeny v transendoteliálnej rezistencii (TER) a paracelulárnej permeabilite ľudských vaskulárnych endotelových buniek. J. Cell. Physiol. 2002, 192, 268–275. [CrossRef]

23. Zlokovič, BV Krvo-mozgová bariéra v zdraví a chronických neurodegeneratívnych poruchách. Neuron 2008, 57, 178–201. [CrossRef]

24. Feng, S.; Cen, J.; Huang, Y.; Shen, H.; Yao, L.; Wang, Y.; Chen, Z. Matrixová metaloproteináza-2 a -9 Secernované leukemickými bunkami zvyšujú priepustnosť hematoencefalickej bariéry narušením tesných spojení proteínov. PLoS ONE 2011, 6, e20599. [CrossRef]

25. Gu, Y.; Zheng, G.-Q.; Xu, M.; Li, Y.; Chen, X.; Zhu, W.; Tong, Y.; Chung, SK; Liu, KJ; Shen, J. Caveolin-1 reguluje aktivitu matrixových metaloproteináz sprostredkovanú oxidom dusnatým a permeabilitu hematoencefalickej bariéry pri fokálnej cerebrálnej ischémii a reperfúznom poškodení. J. Neurochem. 2011, 120, 147–156. [CrossRef] [PubMed]

26. Yang, Y.; Estrada, EY; Thompson, JF; Liu, W.; Rosenberg, GA Porušenie tesných spojovacích proteínov v mozgových cievach sprostredkované matricovou metaloproteinázou je zvrátené syntetickým inhibítorom matricovej metaloproteinázy pri fokálnej ischémii u potkanov. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2007, 27, 697-709. [CrossRef] [PubMed]

27. Lorenzl, S.; Albers, DS; Narr, S.; Chirichigno, J.; Beal, M. Expresia MMP-2, MMP-9 a MMP-1 a ich endogénnych kontraregulátorov TIMP-1 a TIMP-2 v posmrtnom mozgovom tkanive pri Parkinsonovej chorobe Choroba. Exp. Neurol. 2002, 178, 13-20. [CrossRef] [PubMed]

28. Kim, ST; Kim, E.-M.; Choi, JH; Syn, HJ; Ji, IJ; Joh, TH; Chung, SJ; Hwang, O. Matrix metaloproteináza-3 prispieva k zraniteľnosti nigrálnych dopamínergných neurónov. Neurochem. Int. 2010, 56, 161–167. [CrossRef]

29. Acera, A.; Vecino, E.; Duran, JA Tear MMP-9 Hladiny ako marker zápalu očného povrchu pri konjunktivochaláze. Vyšetrovať. Oftalmol. Vis. Sci. 2013, 54, 8285–8291. [CrossRef]

30. Recalde, JI; Duran, JA; Rodriguez-Agirretxe, I.; Soria, J.; Sanchez-Tena, MA; Pereiro, X.; Suarez, T.; Acera, A. Zmeny hladín biomarkerov sĺz v keratokonuse po zosieťovaní rohovkového kolagénu. Mol. Vis. 2019, 25, 12–21. [PubMed]

31. Dexter, DT; Carter, CJ; Wells, FR; Javoy-Agid, F.; Agid, Y.; Lees, A.; Jenner, P.; Marsden, CD Bazálna peroxidácia lipidov v Substantia Nigra je zvýšená pri Parkinsonovej chorobe. J. Neurochem. 1989, 52, 381-389. [CrossRef] [PubMed]

32. Huang, X.; Abbott, RD; Petrovič, H.; Mailman, RB; Ross, GW Nízky LDL cholesterol a zvýšené riziko Parkinsonovej choroby: Prospektívne výsledky štúdie starnutia Honolulu-Asia. Mov. Porucha. 2008, 23, 1013–1018. [CrossRef] [PubMed]

33. Huang, X.; Alonso, A.; Guo, X.; Umbach, DM; Lichtenštajnsko, ML; Ballantyne, CM; Mailman, R.; Mosley, TH; Chen, H. Statíny, cholesterol v plazme a riziko Parkinsonovej choroby: Prospektívna štúdia. Mov. Porucha. 2015, 30, 552–559. [CrossRef]

34. Ma, VR; Gurevich, T.; Giladi, N.; El-Ad, B.; Tsamir, J.; Hemo, B.; Peretz, C. Vyšší sérový cholesterol a znížené riziko Parkinsonovej choroby: kohortová štúdia bez statínov. Mov. Porucha. 2018, 33, 1298–1305.

35. Zhang, L.; Wang, X.; Wang, M.; Sterling, NW; Du, G.; Lewis, MM; Yao, T.; Mailman, RB; Li, R.; Huang, X. Hladiny cirkulujúceho cholesterolu môžu súvisieť s faktormi ovplyvňujúcimi Parkinsonovo riziko. Predné. Neurol. 2017, 8, 501. [CrossRef]

36. Tamam, Y.; Tasdemir, N.; Yalman, M.; Tamam, B. Asociácia genotypov apolipoproteínu E s prognózou pri roztrúsenej skleróze. Eur. Med. Pharmacol. Sci. 2011, 15, 1122–1130.

37. Ponsford, J.; McLaren, A.; Schönberger, M.; Burke, R.; Rudzki, D.; Olver, J.; Ponsford, M. Asociácia medzi apolipoproteínom E a závažnosťou traumatického poranenia mozgu a funkčným výsledkom v rehabilitačnej vzorke. J. Neurotrauma 2011, 28, 1683–1692. [CrossRef]

38. Amouyel, P.; Francúzska výskumná skupina pre epidemiológiu ľudských spongiformných encefalopatií; Vidal, O.; Laplanche, J.-L.; Launay, J. Alely apolipoproteínu E ako hlavné faktory náchylnosti na Creutzfeldt-Jakobovu chorobu. Lancet 1994, 344, 1315–1318. [CrossRef]

39. Koob, AO; Ubhi, K.; Paulsson, JF; Kelly, J.; Rockenstein, E.; Mante, M.; Adame, A.; Masliah, E. Lovastatin zlepšuje akumuláciu a oxidáciu synukleínu v transgénnych myšacích modeloch -synukleinopatií. Exp. Neurol. 2010, 221, 267–274. [CrossRef]

40. Hayashi, H.; Campenot, RB; Vance, DE; Vance, JE Lipoproteíny obsahujúce apolipoproteín E chránia neuróny pred apoptózou prostredníctvom signálnej dráhy zahŕňajúcej proteín súvisiaci s receptorom lipoproteínu s nízkou hustotou-1. J. Neurosci. 2007, 27, 1933–1941. [CrossRef]

41. Navarro, A.; Mendez, E.; Diaz, C.; del Valle, E.; Martinez-Pinilla, E.; Ordonez, C.; Tolivia, J. Celoživotná expresia apolipoproteínu D v ľudskom mozgovom kmeni: Korelácia so zníženou neurodegeneráciou súvisiacou s vekom. PLoS ONE 2013, 8, e77852. [CrossRef] [PubMed]

42. Elliott, DA; Weickert, CS; Garner, B. Apolipoproteíny v mozgu: Dôsledky pre neurologické a psychiatrické poruchy. Clin. Lipidol. 2010, 5, 555–573. [CrossRef] [PubMed]

43. Leroy, E.; Anastasopoulos, D.; Konitsiotis, S.; Lavedan, C.; Polymeropoulos, MH Delécie v Parkinovom géne a genetická heterogenita v gréckej rodine so skorým nástupom Parkinsonovej choroby. Hum. Genet. 1998, 103, 424-427. [CrossRef] [PubMed]

44. Shin, Y.; Klucken, J.; Patterson, C.; Hyman, BT; McLean, PJ Ko-chaperónový karboxylový koniec proteínu interagujúceho s Hsp70- (CHIP) sprostredkúva rozhodnutia o degradácii alfa-synukleínu medzi proteazomálnymi a lyzozomálnymi dráhami. J. Biol. Chem. 2005, 280, 23727–23734. [CrossRef] [PubMed]

45. Webb, JL; Ravikumar, B.; Atkins, J.; Skepper, JN; Rubinsztein, DC Alfa-synukleín je degradovaný autofágiou aj proteazómom. J. Biol. Chem. 2003, 278, 25009–25013. [CrossRef]

46. ​​Dehay, B.; Bourdenx, M.; Gorry, P.; Przedborski, S.; Vila, M.; Hunot, S.; Singleton, A.; Olanow, CW; Obchodník, KM; Bezard, E.; a kol. Zacielenie na alfa-synukleín na liečbu Parkinsonovej choroby: Mechanistické a terapeutické úvahy. Lancet Neurol. 2015, 14, 855 – 866. [CrossRef] 47. Bengoa-Vergniory, N.; Roberts, RF; Wade-Martins, R.; Alegre-Abarrategui, J. Alfa-synukleínové oligoméry: Nová nádej. Acta Neuropathol. 2017, 134, 819–838. [CrossRef]

48. Rockenstein, E.; Nuber, S.; Overk, ČR; Ubhi, K.; Mante, M.; Patrick, C.; Adame, A.; Trejo-Morales, M.; Gerez, J.; Piccotti, P.; a kol. Akumulácia alfa-synukleínu náchylného na oligoméry exacerbuje synaptickú a neuronálnu degeneráciu in vivo. Mozog 2014, 137, 1496–1513. [CrossRef]

49. Datta, I.; Ganapathy, K.; Razdan, R.; Bhonde, R. Umiestnenie a počet astrocytov určujú prežitie a funkciu dopaminergných neurónov pri 6-strese OHDA sprostredkovanom diferenciálnym uvoľňovaním BDNF. Mol. Neurobiol. 2017, 55, 5505–5525. [CrossRef]

50. Partanen, S.; Haapanen, A.; Kielar, C.; Pontikis, C.; Alexander, N.; Inkinen, T.; Saftig, P.; Gillingwater, TH; Cooper, JD; Tyynela, J. Synaptické zmeny v talamokortikálnom systéme myší s deficitom katepsínu D: Model ľudskej vrodenej neuronálnej ceroidnej lipofuscinózy. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 2008, 67, 16–29. [CrossRef]

51. Siintola, E.; Partanen, S.; Stromme, P.; Haapanen, A.; Haltia, M.; Maehlen, J.; Lehesjoki, AE; Tyynela, J. Nedostatok katepsínu D je základom vrodenej ľudskej neuronálnej ceroidnej lipofuscinózy. Mozog 2006, 129, 1438–1445. [CrossRef] [PubMed]

52. Cullen, V.; Lindfors, M.; Ng, J.; Paetau, A.; Swinton, E.; Kolodziej, P.; Boston, H.; Saftig, P.; Woulfe, J.; Feany, MB; a kol. Úroveň expresie katepsínu D ovplyvňuje spracovanie, agregáciu a toxicitu alfa-synukleínu in vivo. Mol. Brain 2009, 2, 5. [CrossRef] [PubMed]

53. Chu, J.; Thomas, LM; Watkins, SC; Franchi, L.; Nunez, G.; Salter, RD Cytolyzíny závislé od cholesterolu indukujú rýchle uvoľňovanie zrelého IL-1beta z myších makrofágov v závislosti od zápalu NLRP3 a od katepsínu B. J. Leukoc. Biol. 2009, 86, 1227–1238. [CrossRef]

54. Padiath, QS; Fu, YH Autozomálna dominantná leukodystrofia spôsobená duplikáciami lamin B1 klinická a molekulárna prípadová štúdia zmenenej jadrovej funkcie a ochorenia. Metódy Cell Biol. 2010, 98, 337–357.

pre viac informácií:{0}}