Võimalikud pisarate biomarkerid Parkinsoni tõve diagnoosimiseks – pilootuuringⅡ

3. Tulemused

3.1. Patsiendid ja kliinilised parameetrid

Ajavahemikus 2019. aasta märtsist kuni 2019. aasta oktoobrini kaasati sellesse pilootuuringusse 24 iPD-ga patsienti, kolm sümptomaatilist E46K-SNCA mutatsiooni kandjat ja 27 CT-subjekti, kelle üldised omadused on esitatud tabelis 1. PD patsientide keskmine haiguse kestus oli 9,36 aastat ja neil oli kerge kahepoolne motoorne puue (UPDRS skoor) ning Hoehni ja Yahri skoorid, mis viitasid kergele kuni mõõdukale motoorika kahjustusele. IPD-ga patsientidele oli iseloomulik, et 40 protsendil neist oli kerge kuni mõõdukas blefariit.

3.2. nLC MS/MS andmed Siin analüüsitud proovides tuvastati varasemate pisarate proteoomiliste uuringute käigus kokku 560 pisaravalku ja PD patsientidel ilmnes CT-ga võrreldes mitmeid rühmaspetsiifilisi pisaraproteoomi muutusi. Varasemate pisarate proteoomiuuringutega võrreldes ilmnesid PD-ga patsientidel erineva arvukusega valgud ja mitmed rühmaspetsiifilised pisaraproteoomi muutused võrreldes CT-dega. Mõlemas rühmas tuvastati erineva arvukusega valke, kuigi enamik dereguleeritud valke PD-ga patsientide pisarate proteoomides olid üleekspresseeritud. Viidi läbi STRING PPI võrgu analüüs, et hinnata PD-patsientidel ja CT-del oluliselt erinevate valkude koostoimeid (joonis 1). PD-patsientidel üleekspresseeritud valgud olid seotud oodatust oluliselt rohkemate interaktsioonidega, mis näitab, et nende valkude suurenemisel on teatav bioloogiline seos (joonis 1A). Siiski täheldati nõrgemaid seoseid allareguleeritud valkude vahel, mis esindavad diferentseeritud klastrit (joonis 1B). Enamiku erinevalt ekspresseeritud valkudest võib lokaliseerida kas rakuvälistesse või rakusisesetesse sektsioonidesse.

Et paremini mõista erinevalt ekspresseeritud valkude potentsiaalset rolli bioloogilises kontekstis, viidi läbi funktsionaalsed annotatsioonianalüüsid erinevate geeniontoloogia (GO) terminitega. Selle tulemusena nähti, et dereguleeritud valgud osalevad erinevates bioloogilistes protsessides (joonis 2): immuunvastus (lipokaliin 2-LCN 2, serpiin B3-SPB3, folliikulite dendriitrakkude sekreteeritud peptiid-FDSCP, kadheriin-MFGM ja neutrofiilide želatinaas). seotud lipokaliin – NGAL); apoptoos (olfaktomediin-4-OLFM4, kaspaas-14-CASPE ja gamma-glutamüültsüklotransferaas-GGCT); põletik (Calprotectin-S100A8, S100A9); kollageeni lagunemine (müeloblastiline PRTN3 ja metalloproteinaas 9-MMP9); valkude süntees (heterogeenne tuuma ribonukleoproteiin A3-ROA3); keratinotsüütide diferentseerumine (kalmoduliinitaoline valk 5-CALML5); lipiidide transport (apolipoproteiin D-APOD, apolipoproteiin A2-APOA2 ja madala tihedusega lipoproteiiniga seotud valk 2-LRP2); ja kaitse (müeloperoksüdaas – MPO, defensiin alfa 3 – DEFA 3, glutatioonperoksüdaas 3 – GPX3, kitinaas-3-nagu valk 2 – CH3L2 ja lüsosüüm C – LYSC).

Kui PD patsiente käsitleti koos ja eraldi iPD patsientidena ja E46K-SNCA mutatsiooniga patsientidena, ilmnesid kõigis kolmes rühmas ülesreguleeritud pisaravalgud, kusjuures nende ekspressioon oli igas rühmas erinev (joonis 3). Tuleb märkida, et uuriti ainult kolme E46K-SNCA mutatsiooni kandvat patsienti ja sellest ajast saadud andmete hajumine oli suurem. Samad valgud ekspresseerusid E46K-SNCA mutatsiooniga patsientide pisarates tugevamalt kui iPD-ga patsientide pisarates. Kõik need võrdlused tehti CT-pisaraproovide väärtustega võrreldes.

Tabelis 2 on näidatud valgud, mis olid blefariidiga IPD rühmas ülesreguleeritud (kordus > 1,5) ja allareguleeritud (kord < 0,5), võrreldes blefariidita IPD patsientidega. E46K-SNCA mutatsiooniga patsientidel blefariiti ei tekkinud.

PD patsientidel dereguleeritud pisaravalkude hulgas paistis silma kuuest proteiinist koosnev rühm, millest viis oli PD rühmas CT-de suhtes üleekspresseeritud (prelamiin A/C – LMNA, katepsiin D – CATD, happeline keramidaas – ASAH1, ülemineku-endoplasmaatiline retikulumi ATPaas – TERA ja tsütoplasmaatiline düneiin 1 – DYHC1), samas kui üks neist oli allareguleeritud (tripeptidüülpeptidaas 1 – TPP1: tabel 3). Neid valke seostati neurodegeneratiivsete protsessidega, peamiselt lüsosomaalse autofagia, apoptoosi, retrograadse aksonaalse transpordi ja demüeliniseerivate protsessidega. Huvitav oli märkida nende valkude seost lüsosomaalse funktsiooni muutustega. Kuuest valgust kolmel oli hea võime PD-patsiente ja CT-sid õigesti klassifitseerida, nagu kajastuvad ROC-kõverate AUC-väärtustes, ning need olid seotud lüsosomaalse funktsiooni muutustega: CATD, ASAH1 ja DYHC1.

Ühemõõtmelise logistilise regressioonianalüüsiga tuvastati neli statistilise olulisusega muutujat=0,05: patsientide vanus ja CATD-, ASAH1- ja DYHC1-valkude korduvus (tabel 4).

Lisaks leiti, et LMNA ja DYHC1 valkude statistiline olulisus on=0.1. Mitme muutujaga logistilise regressiooni mudel loodi, võttes arvesse vanust ja valke mis tahes olulisuse tasemega. Kuigi üldmudel näitas tähtsust ainult CATD valgu puhul (tabel 5), mõjutas mudelit tõenäoliselt saadaolevate proovide väike arv ja uuritud proovide arvu suurendamine võib tuvastada muid olulisi muutujaid.

4. Arutelu

Käesolev uuring viidi läbi valkude analüüsimiseks nano-vedelikkromatograafia-massispektromeetria (nLC-MS/MS) abil ja nende valimiseks, mis on seotud neurodegeneratiivsete haigustega, millel oli suurem eristusvõime uuritud PD ja TC rühmade vahel. Viimastel aastatel on PD patsientide pisarates tehtud mitmeid kandidaatbiomarkerite otsimist; Siiski jõuti järeldusele, et selle patoloogia jaoks parima diagnostilise või prognostilise biomarkeri kandidaatide leidmiseks on vaja täiendavaid valideerimisuuringuid. PD diagnoos põhineb praegu motoorsete ja mittemotoorsete sümptomite, sealhulgas unehäirete või haistmispuudulikkuse olemasolul. Motoorsed sümptomid ilmnevad peamiselt siis, kui dopamiinergiliste neuronite kadu ulatub umbes 50–60 protsendini.

Parkinsoni tõve eluea pikendamise tsistanš

Seetõttu avab varajase diagnoosi saavutamine võimaluse muuta haiguse kulgu ja loodetavasti lükkab edasi selle patoloogia põhjustatud raske puude. See probleem on muutunud PD-uuringute võtmeaspektiks, kuigi kehtivate biomarkerite puudumine on peamine takistus, mis takistab patsientide tuvastamist prekliinilises või prodromaalses staadiumis, samuti haiguse arengu ja ravi mõjude jälgimist.

Sel põhjusel püüti käesolevas uuringus otsida usaldusväärset PD biomarkerit mitteinvasiivses vedelikus, näiteks pisarates. Silmal on palju närvi- ja vaskulaarseid elemente, mida leidub ka ajus, mistõttu on see ideaalne uute biomarkerite avastamiseks, mida saaks kasutada PD või muude neurodegeneratiivsete haiguste diagnoosimiseks, samuti uute terapeutiliste sihtmärkide avastamiseks. Siin saadi PD ja CT patsientide pisarad läbi klaaskapillaaride ilma eelneva anesteesiata ja silma pinda puudutamata. Varasemad katseuuringud patsientide pisarate kohta on tehtud patsientide pisarate rühmaga [19] ja meie analüüs on esimene individuaalne pisarate analüüs, mis võimaldab tuvastada konkreetseid individuaalseid markereid. Kasutades pisaraproovide saamiseks kapillaare, väldime sidekesta epiteeli puudutamist, eristades nii pisaras leiduvaid valke sidekesta valkudest, nagu juhtub Schirmeri ribade kasutamisel. Meie uuringus leidsime PD patsientidel oluliselt dereguleeritud valke.

Need valgud osalevad peamiselt põletikulistes ja neurodegeneratiivsetes protsessides, apoptoosis ja immuunvastustes. Põletikku esineb kõikjal neurodegeneratiivsete haiguste, sealhulgas PD puhul, ja hiljutised uuringud on tuvastanud, et PD-patsientidel tuntakse eelistatavalt ära -syn-st pärinevaid T-raku epitoope, aga ka T-rakke PD sihtpiirkondades, mis võib viidata PD autoimmuunsele komponendile [20 ]. Arvati, et neuronid on autoimmuunsete rünnakute eest kaitstud, kuid dopamiinergilised neuronid on haavatavad, kuna nende rakupinnal on valgud, mis aitavad immuunsüsteemil võõraineid ära tunda [21]. T-rakud võivad potentsiaalselt ekslikult pidada haiguse kahjustatud neuroneid võõrainetega ja selle tulemusena on Sulzer et al. pakkus välja mudeli, milles -syn-spetsiifilised T-rakud põhjustavad neurodegeneratiivsete haiguste korral neuronite surma, mis on seotud selle valgu spetsiifilise vale voltimisega. Meie uuringus täheldati pisaraproovides immuunvastusega seotud dereguleeritud valkude rühmi, nagu LCN2, SPB3 ja FDSCP. Kuid teatud immuunvastusega seotud immunoglobuliinid, nagu IgA2, ei näidanud statistiliselt olulisi erinevusi PD rühma ja CT rühma vahel.

Vaja on täiendavaid uuringuid, et selgitada välja, kas see seos immuunvastuse ja pisarates leiduvate valkude vahel on otseselt seotud PD-ga. Neuropõletikku võib defineerida kui mittespetsiifilist põletikulist sündmust ajus ja kogu kesknärvisüsteemil on neuropõletikuline komponent, mis ilmneb selliste haiguste puhul nagu hulgiskleroos (MS), aju aneurüsmid ja tserebrovaskulaarsed õnnetused, epilepsia, AD ja PD ning millesse on kaasatud ekstratsellulaarset maatriksit (ECM) lagundavate ensüümide või metalloproteaaside (MMP) aktiivsus. MMP-d osalevad paljudes füsioloogilistes ja patoloogilistes protsessides ajus ja veres. Hematoentsefaalbarjääri (BBB) ​​moodustavad endoteeli kapillaarid, mis eraldavad aju verevarustust, ja selle funktsioon toimub kolmes struktuuris, mis on selle terviklikkuse jaoks kriitilised: aju kapillaaride endoteelirakud, tihedad ristmikud (TJ-d). ) nende rakkude ja basaalmembraani vahel. Endoteel on barjääriks väikestele hüdrofiilsetele ühenditele, kuna TJ-d sulgevad vahed külgnevate endoteelirakkude vahel, takistades lahustunud ainete kontrollimatut läbimist nende rakkude vahel ja muutes aju endoteeli suhteliselt mitteläbilaskvaks barjääriks [22, 23].

Kuid basaalmembraan ühendab need endoteelirakud peritsüütide ja astrotsüütidega, moodustades neurovaskulaarse üksuse, mis hõlbustab rakkude vahelist suhtlust. See membraan on BBB adekvaatseks toimimiseks ja sellisena aju homöostaasi ja selle üldise tervise jaoks ülioluline. On tehtud ettepanek, et MMP-d häirivad spetsiifiliselt TJ-sid ja seedivad endoteeli alusmembraani, aidates seeläbi kaasa teatud ajuhaiguste tekkele [24]. Kuigi MMP aktiivsust on tehniliselt keeruline in vivo demonstreerida, seostati tugevamat MMP aktiivsust suurema BBB läbilaskvusega pärast tserebrovaskulaarset õnnetust ja in vivo reperfusiooni ajal [25]. MMP-2 ja MMP-9 mRNA ja aktiivsuse suurenemist on pärast reperfusiooni kirjeldatud hüpertensiivsetel rottidel, kellel on mediaalne ajuarteri oklusioon (MCAO) [26]. Lisaks tuvastati nende rottide piriformses ajukoores ka BBB leke koos TJ-de katkemisega, mis näitab, et need MMP-d muudavad BBB terviklikkust TJ-valkude lagundamisega [26]. Sellisena ja vaatamata tehnilistele väljakutsetele on tõendeid selle kohta, et MMP-d seedivad TJ- ja ECM-valke in vivo.

MMP-1, -2 ja -9 ekspressioon ja aktiivsus on määratud PD patsientide surmajärgses ajukoes ning kuigi MMP-s-1 ja MMP-s muutusi ei täheldatud -9 võrreldes vastava vanusega kontrollrühmadega, vähenes PD patsientide SN-s MMP-2 aktiivsus 50 protsenti [27]. Tehti ettepanek, et nõrgem MMP 2 aktiivsus võib aidata dopamiinergilistel neuronitel ja nende neuriitidel SN-is ellu jääda [27]. Lisaks on MMP-d{11}} uuritud ka PD kohta, mis võib olla seotud -syn lõhustumisega. MMP-3 lõhustab puhastatud -syn-i in vitro ja -syn-i agregatsioon suureneb MMP-3-agregaatide juuresolekul, mis kahjustaksid eriti PD dopamiinergilisi rakke. Märkimisväärne on see, et MMP-1, -2 ja -9 ning MT1-MMP lõikavad ka puhastatud -syn, ehkki vähem tõhusalt kui MMP-3 [28]. MMP-3 näib olevat seotud PD dopamiinergilise neurodegeneratsiooni, neuropõletiku ja BBB terviklikkuse tekkega; Siiski on vaja täiendavaid uuringuid, et selgitada välja kõigi nende MMP-de roll PD-s ja kas nende spetsiifiline inhibeerimine võib olla kehtiv ravistrateegia. Siin oli MMP{25}} tase kõrgem PD patsientide pisarates, nii iPD-ga patsientide (28- korda) kui ka E46K-SNCA mutatsiooni kandvate patsientide puhul (3- korda).

Viimastel PD patsientidel blefariiti ei tekkinud, mis viitab sellele, et MMP{0}} kontsentratsiooni tõus ei ole nii tugevalt seotud blefariidiga kui PD patoloogiaga. Kuid iPD rühmi eraldi analüüsides näeme, et blefariidiga IPD-ga patsientidel on tugevam MMP{1}} üleekspressioon, mis on 3,08 korda suurem kui blefariidita IPD-ga patsientidel. Varem uurisime selle MMP panust pisaratesse patsientidel, kellel on silmapinna patoloogiad [29, 30]. Siiski on vaja täiendavaid uuringuid, et teha kindlaks, kas MMP-9 suurenemine on otseselt seotud PD või silmapinna patoloogiatega, mis võivad pisarate analüüsi muuta.

Koguneb tõendeid energia metabolismi olulise rolli kohta neurodegeneratiivsetes haigustes, sealhulgas PD. PD patsientidel on hinnatud ebanormaalseid lipiidifraktsioone ja lipiidide peroksüdatsiooni [31] ning selle tulemusena pakuti lipiidide fraktsioone PD võimalike kaitsvate biomarkeritena. Hiljutised epidemioloogilised uuringud tulevase kohorti või juhtumikontrolli kavandite kohta püüdsid hinnata seoseid lipiidifraktsioonide ja PD riski vahel [32–35]. Mõned neist uuringutest olid väikese valimi suurusega, samas kui teised uurisid ainult spetsiifilisi lipiidifraktsioone, peamiselt kolesterooli, või kontrolliti piiratud arvu võimalike segajate suhtes. Kuigi kõrgema kolesteroolitaseme ja madalama PD riski vahel on täheldatud järjekindlat seost, on selle algpõhjus teadmata ja tuleks hinnata, kas sarnaseid tulemusi on näha ka teiste lipiidide fraktsioonide puhul. Siin testitud pisaraproovides näivad apolipoproteiinide (APO) perekonna liikmed olevat dereguleeritud, valkude perekond, mis on seotud paljude neurodegeneratiivsete häiretega. APOE valk osaleb mitmetes ajuhäiretes, sealhulgas AD, MS, traumaatilised ajukahjustused ja Creutzfeldt-Jakobi tõbi [36–38], mis suurendab võimalust, et ApoE võib samuti mängida olulist rolli PD arengus. Lisaks tuvastati PD transgeense hiiremudeli ajus kõrgem kolesterooli tase ja kuna APO-d on seotud kolesterooli homöostaasi säilitamisega, võib APO-de ja PD vahel olla võimalik seos [39].

Kuid vähesed uuringud on keskendunud APO-de rollile PD-s. Kesknärvisüsteemis toodavad APO-sid gliiarakud ja neuronid võtavad need endasse, et kasutada neid aksonite kasvuks ja sünaptiliseks aktiivsuseks. Lisaks arvatakse, et ApoE-l on neuroprotektiivne roll, mis takistab neuronite ja võrkkesta ganglionrakkude (RGC) apoptoosi [40]. APO-de ekspressiooni inimese ajus mõjutavad APO tüüp ja indiviidi vanus. Erinevatest APO-dest väljenduvad ajus kõige tugevamalt ApoE, ApoD ja ApoJ. Kuid nende ekspressioonitasemed võivad erinevatel eluetappidel muutuda ja näiteks vastsündinu ajus on 50 protsenti rohkem ApoE-d kui täiskasvanu omas, samas kui täiskasvanu ajus on ApoD-d ja ApoJ-d ligikaudu 10 korda rohkem kui täiskasvanutel. embrüo puhul. ApoD ekspresseerub peamiselt ajus, perifeersetes närvides, platsentas, kopsus, munasarjas ja põrnas [41]. Meie pisaraproovides näib ApoD olevat PD-ga patsientidel üleekspresseeritud. PD patsientide SN-i lähedal asuvates gliiarakkudes on rohkem ApoD-d, mis arvatakse olevat seotud oksüdatiivse stressiga, kuna ApoD kaitseb rakke oksüdatiivse stressi eest ja selle suurenenud ekspressioon pärsib lipiidide peroksüdatsiooni [42].

Tõepoolest, ApoD ekspressioon ajutüves näib kaitsevat neurodegeneratsiooni eest ja kahjustatud ajus ei ekspresseeri neuronid ApoD-d [41]. Seega nõuab pisarates sisalduv ApoD täiendavaid uuringuid PD patsientide ja teiste neurodegeneratiivsete haigustega patsientidega, et hinnata, kas sellel on sellistel patsientidel tõeline neuroprotektiivne toime. Muude käesolevas uuringus dereguleeritud valkude hulgast valiti väike rühm nende osalemise tõttu neurodegeneratiivsetes protsessides, täpsemalt lüsosomaalses autofaagias või neuronaalses transpordis. Ubikvitiini-proteasoomi (UPP) rajal on väidetavalt võtmeroll -syn lagunemisel [43]; Siiski on üha rohkem tõendeid selle kohta, et lüsosoom võib samuti vahendada -syn lagunemist [44,45]. Sõltumata autofagia täpsest rajast, mille kaudu -syn lüsosoomi siseneb, eeldatakse, et see laguneb normaalsetes tingimustes "sünukleinaas" poolt kiiresti. Dopamiinergilistes neuronites on -syn-valgu erinevate konformatsiooniliste vormide ja oligomeersete seisundite vahel dünaamiline tasakaal, mida moduleerivad tegurid, mis võivad kiirendada või pärssida fibrillide agregatsiooni ja moodustumist [46]. Mürgiste -syn liikide identifitseerimine ja iseloomustamine on endiselt puudulik ning paljud uuringud on keskendunud valkude agregatsiooni erinevatele olekutele.

Nendes uuringutes püüti kindlaks teha, kas mürgised liigid vastavad peamiselt LB-des leiduvatele lahustumatutele fibrillaarsetele valkudele või vastupidi, fibrillaarsetele valguoligomeeridele või protofibrillidele. Järjest rohkem on tõendeid in vivo ja in vitro selle kohta, et oligomeersed liigid on patoloogiliselt kõige olulisemad isovormid [47, 48], ja on isegi välja pakutud, et LB-d võivad olla kaitsvad, esindades agressiivset vormi. Füsioloogilistes tingimustes on -syn aktiivne sünapsides ja osaleb sellistes protsessides nagu sünaptiliste vesiikulite (SV-de) moodustumine, kaubitsemine ja sidumine. Seda seostatakse ka SV-de ringlussevõtuga ja dopamiini säilitamisega.

-syn fosforüülimine ja defosforüülimine käivitavad selle valgu aktiveerimise ja deaktiveerimise, mida kontrollib ka lüsosomaalne autofagia ja ubikvitinüülimisest tingitud proteasoomide lagunemine [49]. Erinevate stiimulite poolt esile kutsutud patoloogilistes seisundites toimub -syn vale voltimine, mutatsioon või fosforüülimine, mis viib selle agregatsioonini, mõjutades lüsosomaalsete vesiikulite moodustumist ja sidumist ilma lüsosomaalset autofagiat tekitamata ning põhjustades selle ladestumist dopamiinergilistesse neuronitesse, LB moodustumist. ja apoptoos [49]. Siin esitatud tulemused näitavad, et PD patsientide, nii iPD-ga patsientide kui ka E46K-SNCA mutatsiooni kandjate pisaravedelikus dereguleeritud valkude hulgas on kaks lüsosomaalse autofagiaga seotud valku: CATD ja ASAH1. CATD on oluline lüsosomaalne aspartüülproteaas ja huvitaval kombel põhjustab CATD puudulikkus ja selle ensümaatiline inaktiveerimine inimestel progresseeruva ja lõpuks surmaga lõppeva neurodegeneratsiooni varajase alguse, mis on klassifitseeritud üheks mitmest neuronaalse tseroidlipofustsinoosi (NCL) sündroomist [50,51]. ]. In vitro tekitab CATD rekombinantse -syn osalist proteolüüsi [52] ja CATD võimet -syn reguleerida on hinnatud metsiktüüpi ja mutantsetes dopamiinergilistes rakkudes kultuuris.

Lisaks uuriti mitme CATD-puuduliku NCL-iga imetaja aju, et hinnata endogeenset -syn-i töötlemist, ja järelikult jõuti järeldusele, et CATD ensümaatiline aktiivsus mängib olulist rolli -syn metabolismis. ASAH1 valk on lüsosomaalne ensüüm, mis muudab lüsosomaalse keramiidi sfingosiiniks. ASAH1 inhibeerimine suurendab keramiidi taset, vähendades ka oksüdeeritud -syn ja ubikvitinüülitud valgu kogust PD patsientide dopamiinergilistes neuronites. ASAH1 suurenenud aktiivsusest tingitud keramiidi taseme langus võib kaasa aidata rakusisese -syn akumuleerumisele, kuna see muudab lüsosomaalset autofagiat, võib-olla pärssides -syn vabanemist rakuvälisesse ruumi.

DYHC1 ja LMNA on kaks muud asjakohast valku, mis on PD-ga patsientide pisarates dereguleeritud. DYHC1 on valk, mis osaleb organellide liikumises rakus ja retrograadses transpordis aksonites. Teiste neurodegeneratiivsete haiguste hulgas on see seotud AD ja PD-ga. Muutused DYHC1-s põhjustavad kehva transpordi selle normaalsesse sünaptilisse asukohta ja kehva valgu kliirensi, näiteks lüsosomaalse proteaasi katepsiin D [53]. See kavandatud sündmuste jada tekitaks autokatalüütilise spiraali, milles protsessid, mis viivad aksonaalse transpordi pärssimisele ja fosforüülitud-syn tootmisele, muutuvad vastastikku stimuleerivaks, pakkudes ratsionaalset seletust PD patsientide juttkeha varajasele sünaptilisele kaotusele. Lõpuks on LMNA valgu üleekspressioon PD pisaras seotud demüelinisatsiooniga, kuid see ei ole siiani PD-ga seotud [54].

See on aga tee, mida tuleb tulevastes uuringutes arvesse võtta. Sellel uuringul on mõned piirangud, näiteks kaasatud patsientide väike arv, mistõttu tuleks seda pidada pilootuuringuks ja seda tuleks tulemuste tõlgendamisel arvesse võtta. Lisaks oleks vaja kandidaatvalke valideerida mitte ainult suuremas kohordis, vaid ka kontrollida, kas need esinevad teistes kehavedelikes (st veres või tserebrospinaalvedelikus). Samuti on oluline meeles pidada, et käesolevas artiklis välja pakutud võimalikud mehhanismid on vaid hüpoteesid, mida oleks vaja täiendavates uuringutes kontrollida. Lisaks tuleb märkida, et kuna andmebaasiotsingud võtsid arvesse kanoonilisi valgujärjestusi, ei saadud proteovormide kohta teavet. Kuigi see võib piirata tulemuste spetsiifilisust, usume, et kanoonilise järjestuse tasemel saadud teave on endiselt väga väärtuslik ja annab väärtuslikku teavet haiguse molekulaarsete omaduste kohta.

Andmete tõlgendamisel tuleks siiski meeles pidada võimalust, et teatud proteovorm(id) võivad olla annoteeritud tulemuste eest vastutavad.

5. Kokkuvõtted

Selles pilootuuringus näitas proteoomiline analüüs, et PD patsientide, peamiselt lüsosomaalse funktsiooniga seotud patsientide pisarates olid teatud valgud ülesreguleeritud. Selle uuringu tähtsust neurodegeneratsiooniga seotud pisarate valkude tuvastamisel tuleks esile tõsta nende seosena agressiivse haiguse fenotüübiga PD patsientidega. Kuna tegemist oli pilootuuringuga, uuriti vaid piiratud arvu patsiente. Uuringu piiranguks on vanuse erinevus kontrollrühma ja PD rühma vahel. Analüüs pisaraproovidega tervetel, ilma silmapatoloogiateta katsealustel on keeruline, kuna teatud vanuses on raske leida vabatahtlikke, kellel pole pisarakile muutusi. Tulevased uuringud suuremate patsientide rühmadega võimaldavad meil tuvastada PD spetsiifilised biomarkerid, mis ideaalis aitaksid ennustada selle haiguse algust.

Sellegipoolest pakume siin tõendeid selle kohta, et üksikute patsientide proteoomi saab analüüsida ainult piiratud koguse pisaraid kasutades. Hea väljaõppe korral on parim viis proteoomiliste uuringute jaoks pisarate eraldamiseks kasutada klaaskapillaari, vältides seeläbi rakkude saastumist, mis võib tekkida Schirmeri ribade kasutamisel. Loodame tulevastes uuringutes kinnitada siin esitatud tulemusi ja tuvastada PD endofenotüübid pisarate proteoomilise profiili kaudu, mis võib aidata saavutada PD varajase diagnoosimise.

Viited

1 George, JM Sünukleiinid. Genome Biol. 2001, 3, 1–6. [CrossRef]

2. Love, S. Dementsuse neuropatoloogiline uurimine: juhend neuroloogidele. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 2005, 76 (lisa 5), ​​v8–v14. [CrossRef]

3. Spillantini, MG; Schmidt, ML; Lee, VM-Y.; Trojanowski, JQ; Jakes, R.; Goedert, M. - Sünukleiin Lewy kehades. Loodus 1997, 388, 839–840. [CrossRef]

4. Atik, A.; Stewart, T.; Zhang, J. Alfa-sünukleiin kui Parkinsoni tõve biomarker. Ajupathol. 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.; et al. Genoomi hõlmav assotsiatsiooniuuring tuvastab Parkinsoni tõve geneetiliste riskifaktoritena nelja lookuse levinud variandid. 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; et al. Parkinsoni tõve geeni kaardistamine kromosoomiga 4q21-q23. Teadus 1996, 274, 1197–1199. [CrossRef] [PubMed]

7. Zarranz, JJ; Alegre, J.; Gomez-Esteban, JC; Lezcano, E.; Ros, R.; Ampuero, I.; Vidal, L.; Hoenicka, J.; Rodriguez, O.; Atarés, B.; et al. Sünukleiini uus mutatsioon E46K põhjustab Parkinsoni ja Lewy kehadementsust. Ann. Neurol. 2003, 55, 164–173. [CrossRef]

8. Archibald, NK; Clarke, parlamendiliige; Mosimann, UP; Põletus, DJ Visuaalsed sümptomid Parkinsoni tõve ja Parkinsoni tõve dementsuse korral. Mov. Häire. 2011, 26, 2387–2395. [CrossRef] [PubMed]

9. Safranow, K.; Nowacka, B.; Lubi ´nski, W.; Honczarenko, K.; Potemkowski, A. Parkinsoni tõve oftalmoloogilised tunnused. Med Sci. Monit. 2014, 20, 2243–2249. [CrossRef] [PubMed]

10. Tšesnokova, NB; Pavlenko, TA; Ugrumov, MV Oftalmilised häired kui Parkinsoni tõve ilming. Žurnal 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.; et al. Võrkkesta paksus ennustab Parkinsoni tõve kognitiivse languse ohtu. Ann. Neurol. 2020, 89, 165–176. [CrossRef]

12. Nakahara, T.; Mori, A.; Kurauchi, Y.; Sakamoto, K.; Ishii, K. Neurovaskulaarsed interaktsioonid võrkkestas: füsioloogilised ja patoloogilised rollid. J. Pharmacol. Sci. 2013, 123, 79–84.3. [CrossRef]

13. Lopatina, EV; Penniyaynen, VA; Tsyrline, VA Norepinefriini ja selektiivsete 1 -adrenoretseptori blokaatorite mõju võrkkesta kudede eksplantaatide kasvule. 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. Rassilised erinevused spektraaldomeeni optilise koherentsuse muutumise määras Tomograafia – mõõdetud minimaalne velje laius ja võrkkesta närvikiu kihi paksus. Olen. J. Ophthalmol. 2018, 196, 154–164. [CrossRef] [PubMed] 15. Wisniewski, JR; Zougman, A.; Nagaraj, N.; Mann, M. Universaalne proovide ettevalmistamise meetod proteoomi analüüsiks. Nat. Methods 2009, 6, 359–362. [CrossRef]

16. Meier, F.; Geyer, PE; Talv, SV; Cox, J.; Mann, M. BoxCar omandamise meetod võimaldab ühekordse proteoomika 10,000 valgu sügavusel 100 minuti jooksul. Nat. Meetodid 2018, 15, 440–448.3. [CrossRef] [PubMed]

17. Tjanova, S.; Temu, T.; Sinitcyn, P.; Carlson, A.; Hein, MINU; Geiger, T.; Mann, M.; Cox, J. Perseuse arvutusplatvorm (prote)oomika andmete igakülgseks analüüsiks. Nat. Meetodid 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.; et al. PRIDE andmebaas ning sellega seotud tööriistad ja ressursid 2019. aastal: kvantifitseerimisandmete toe parandamine. 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. Pisaravedeliku proteoomiline analüüs näitab Parkinsoni tõvega patsientide haigusspetsiifilisi mustreid – pilootuuring. Park. Relat. Häire. 2019, 63, 3–9. [CrossRef]

20. Arlehamn, CSL; Garretti, F.; Sulzer, D.; Sette, A. Adaptiivse immuunsüsteemi rollid Parkinsoni ja Alzheimeri tõve korral. Curr. Arvamus. Immunol. 2019, 59, 115–120. [CrossRef]

21. Sulzer, D.; Surmeier, DJ Neuronaalne haavatavus, patogenees ja Parkinsoni tõbi. Mov. Häire. 2013, 28, 715–724. [CrossRef]

22. Martin, TA; Mansel, RE; Jiang, WG NK4 antagonistlik toime HGF/SF-ile kutsus esile muutused inimese veresoonte endoteelirakkude transendoteliaalses resistentsuses (TER) ja paratsellulaarses läbilaskvuses. J. Cell. Physiol. 2002, 192, 268–275. [CrossRef]

23. Zlokovic, BV Tervise ja krooniliste neurodegeneratiivsete häirete vere-aju barjäär. Neuron 2008, 57, 178–201. [CrossRef]

24. Feng, S.; Cen, J.; Huang, Y.; Shen, H.; Yao, L.; Wang, Y.; Chen, Z. Leukeemiliste rakkude poolt sekreteeritud maatriksi metalloproteinaas-2 ja -9 suurendavad vere-aju barjääri läbilaskvust, häirides tihedaid ühendusvalke. 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 reguleerib lämmastikoksiidi vahendatud maatriksi metalloproteinaaside aktiivsust ja hematoentsefaalbarjääri läbilaskvust fokaalse ajuisheemia ja reperfusioonikahjustuse korral. J. Neurochem. 2011, 120, 147–156. [CrossRef] [PubMed]

26. Yang, Y.; Estrada, EY; Thompson, JF; Liu, W.; Rosenberg, GA Maatriksi metalloproteinaasi poolt vahendatud tihedate ühendustega valkude häired ajuveresoontes on sünteetilise maatriksi metalloproteinaasi inhibiitori toimel roti fokaalse isheemia korral ümber pööratud. J. Cereb. Verevoolu metab. 2007, 27, 697–709. [CrossRef] [PubMed]

27. Lorenzl, S.; Albers, DS; Narr, S.; Chirichigno, J.; Beal, M. MMP-2, MMP-9 ja MMP-1 ning nende endogeensete vasturegulaatorite TIMP-1 ja TIMP-2 ekspressioon Parkinsoni tõve surmajärgses ajukoes Haigus. Exp. Neurol. 2002, 178, 13–20. [CrossRef] [PubMed]

28. Kim, ST; Kim, E.-M.; Choi, JH; poeg, HJ; Ji, IJ; Joh, TH; Chung, SJ; Hwang, O. Maatriksi metalloproteinaas-3 aitab kaasa nigraalsete dopamiinergiliste neuronite haavatavusele. Neurochem. Int. 2010, 56, 161–167. [CrossRef]

29. Acera, A.; Vecino, E.; Duran, JA Tear MMP-9 Tase silmapinna põletiku markerina konjunktivohalaasi korral. Uurige. Opthalmol. 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. Muutused pisarate biomarkerite tasemetes keratokonuses pärast sarvkesta kollageeni ristsidumist. 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 Substantia Nigra basaallipiidide peroksüdatsioon on Parkinsoni tõve korral suurenenud. J. Neurochem. 1989, 52, 381–389. [CrossRef] [PubMed]

32. Huang, X.; Abbott, RD; Petrovitš, H.; Mailman, RB; Ross, GW Madal LDL-kolesterool ja suurenenud Parkinsoni tõve risk: Honolulu-Aasia vananemisuuringu tulevased tulemused. Mov. Häire. 2008, 23, 1013–1018. [CrossRef] [PubMed]

33. Huang, X.; Alonso, A.; Guo, X.; Umbach, DM; Lichtenstein, ML; Ballantyne, CM; Mailman, R.; Mosley, TH; Chen, H. Statiinid, plasma kolesterool ja Parkinsoni tõve risk: perspektiivuuring. Mov. Häire. 2015, 30, 552–559. [CrossRef]

34. Ma, VR; Gurevitš, T.; Giladi, N.; El-Ad, B.; Tsamir, J.; Hemo, B.; Peretz, C. Kõrgem seerumi kolesteroolitase ja vähenenud Parkinsoni tõve risk: statiinivaba kohortuuring. Mov. Häire. 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. Ringleva kolesterooli tase võib olla seotud Parkinsoni tõve riski mõjutavate teguritega. Ees. Neurol. 2017, 8, 501. [CrossRef]

36. Tamam, Y.; Tasdemir, N.; Yalman, M.; Tamam, B. Apolipoproteiin E genotüüpide seos hulgiskleroosi prognoosiga. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2011, 15, 1122–1130.

37. Ponsford, J.; McLaren, A.; Schönberger, M.; Burke, R.; Rudzki, D.; Olver, J.; Ponsford, M. Apolipoproteiin E ja traumaatilise ajukahjustuse tõsiduse ja funktsionaalse tulemuse seos rehabilitatsiooniproovis. J. Neurotrauma 2011, 28, 1683–1692. [CrossRef]

38. Amouyel, P.; Prantsuse Inimese Spongiformsete Entsefalopaatia Epidemioloogia Uurimisrühm; Vidal, O.; Laplanche, J.-L.; Launay, J. Apolipoproteiin E alleelid kui peamised vastuvõtlikkuse tegurid Creutzfeldt-Jakobi tõve korral. Lancet 1994, 344, 1315–1318. [CrossRef]

39. Koob, AO; Ubhi, K.; Paulsson, JF; Kelly, J.; Rockenstein, E.; Mante, M.; Adame, A.; Masliah, E. Lovastatiin parandab sünukleiini akumulatsiooni ja oksüdatsiooni -sünukleinopaatiate transgeensetes hiiremudelites. Exp. Neurol. 2010, 221, 267–274. [CrossRef]

40. Hayashi, H.; Campenot, RB; Vance, DE; Vance, JE Apolipoproteiin E-d sisaldavad lipoproteiinid kaitsevad neuroneid apoptoosi eest madala tihedusega lipoproteiini retseptoriga seotud valku hõlmava signaaliraja kaudu-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. Apolipoproteiin D eluaegne ekspressioon inimese ajutüves: korrelatsioon vanusega seotud neurodegeneratsiooni vähenemisega. PLoS ONE 2013, 8, e77852. [CrossRef] [PubMed]

42. Elliott, DA; Weickert, CS; Garner, B. Apolipoproteiinid ajus: mõju neuroloogilistele ja psühhiaatrilistele häiretele. Clin. Lipidol. 2010, 5, 555–573. [CrossRef] [PubMed]

43. Leroy, E.; Anastasopoulos, D.; Konitsiotis, S.; Lavedan, C.; Polymeropoulos, MH Parkini geeni deletsioonid ja geneetiline heterogeensus varajase Parkinsoni tõvega Kreeka perekonnas. Humm. Genet. 1998, 103, 424–427. [CrossRef] [PubMed]

44. Shin, Y.; Klucken, J.; Patterson, C.; Hyman, BT; McLean, PJ Hsp70-interakteeruva valgu (CHIP) kaas-chaperone karboksüülots vahendab alfa-sünukleiini lagunemisotsuseid proteasomaalsete ja lüsosomaalsete radade vahel. J. Biol. Chem. 2005, 280, 23727–23734. [CrossRef] [PubMed]

45. Webb, JL; Ravikumar, B.; Atkins, J.; Skepper, JN; Rubinsztein, DC Alfa-sünukleiin laguneb nii autofagia kui ka proteasoomi toimel. 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; kaupmees, KM; Bezard, E.; et al. Alfa-sünukleiini sihtimine Parkinsoni tõve raviks: mehaanilised ja terapeutilised kaalutlused. Lancet Neurol. 2015, 14, 855–866. [CrossRef] 47. Bengoa-Vergniory, N.; Roberts, RF; Wade-Martins, R.; Alegre-Abarrategui, J. Alfa-sünukleiini oligomeerid: uus lootus. Acta Neuropathol. 2017, 134, 819–838. [CrossRef]

48. Rockenstein, E.; Nuber, S.; Overk, CR; Ubhi, K.; Mante, M.; Patrick, C.; Adame, A.; Trejo-Morales, M.; Gerez, J.; Picotti, P.; et al. Oligomeeridele kalduva alfa-sünukleiini akumuleerumine süvendab sünaptilist ja neuronite degeneratsiooni in vivo. Aju 2014, 137, 1496–1513. [CrossRef]

49. Datta, I.; Ganapathy, K.; Razdan, R.; Bhonde, R. Astrotsüütide asukoht ja arv määravad kindlaks dopamiinergiliste neuronite ellujäämise ja funktsiooni 6-OHDA stressi vahendatud diferentsiaalse BDNF-i vabanemise korral. Mol. Neurobiol. 2017, 55, 5505–5525. [CrossRef]

50. Partanen, S.; Haapanen, A.; Kielar, C.; Pontikis, C.; Aleksander, N.; Inkinen, T.; Saftig, P.; Gillingwater, TH; Cooper, JD; Tyynela, J. Sünaptilised muutused katepsiin D-puudulike hiirte talamokortikaalses süsteemis: inimese kaasasündinud neuronaalse tseroid-lipofustsinoosi mudel. 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. Katepsiin D puudulikkus on inimese kaasasündinud neuronaalse tseroid-lipofustsinoosi aluseks. Aju 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; et al. Katepsiin D ekspressioonitase mõjutab alfa-sünukleiini töötlemist, agregatsiooni ja toksilisust in vivo. Mol. Brain 2009, 2, 5. [CrossRef] [PubMed]

53. Chu, J.; Thomas, LM; Watkins, SC; Franchi, L.; Nunez, G.; Salter, RD Kolesteroolist sõltuvad tsütolüsiinid kutsuvad esile küpse IL-1beeta kiire vabanemise hiire makrofaagidest NLRP3 põletikulisel ja katepsiin B-st sõltuval viisil. J. Leukoc. Biol. 2009, 86, 1227–1238. [CrossRef]

54. Padiath, QS; Fu, YH Lamiin B1 dubleerimisest põhjustatud autosoomne domineeriv leukodüstroofia on muutunud tuumafunktsiooni ja haiguse kliinilise ja molekulaarse juhtumiuuring. Meetodid Cell Biol. 2010, 98, 337–357.

lisateabe saamiseks:ali.ma@wecistanche.com