Die Epidemiologie der Parkinson-Krankheit in Kroatien und der Einfluss genetischer Faktoren und Mikrobiota auf den Verlauf und die Behandlungsergebnisse der Krankheit (GiOPARK) (GiOPARK)

Die Parkinson-Krankheit (PD) ist die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung, von der 2–3 % der Allgemeinbevölkerung über 65 Jahre betroffen sind. Je nach geografischem Standort, Rasse und ethnischer Zugehörigkeit gibt es erhebliche Unterschiede in der Inzidenz. Die genaue Ursache der Krankheit ist noch unbekannt, die Rolle genetischer und umweltbedingter Faktoren ist jedoch bereits geklärt. Bestimmte genetische Formen der Krankheit machen einen kleinen Prozentsatz aus, daher wird angenommen, dass Umweltfaktoren einen größeren Einfluss auf die Entwicklung der Krankheit haben. Die Inzidenz der Parkinson-Krankheit ist bei Menschen höher, die größeren Mengen Pestiziden und traumatischen Hirnverletzungen ausgesetzt sind, während die Inzidenz bei Rauchern und Menschen, die größere Mengen Koffein konsumieren, geringer ist.

Darüber hinaus wird die intestinale und orale Mikrobiota aufgrund des entdeckten floralen Ungleichgewichts bei Parkinson-Patienten als wesentlicher Faktor bei der Pathogenese der Krankheit angesehen. Zum jetzigen Zeitpunkt ist nicht bekannt, ob die Dysbiose der Darmmikrobiota der Krankheit vorausgeht oder ob sie das Ergebnis einer gestörten neuronalen Kommunikation der Leber-Hirn-Achse ist. Da in Kroatien bisher keine ordnungsgemäße epidemiologische Studie durchgeführt wurde, liegen keine Erkenntnisse über die Anzahl der Fälle von Parkinson vor, die mit genetischen und umweltbedingten Faktoren zusammenhängen, was dieses Projekt wissenschaftlich und sozial umso wirkungsvoller macht.

Ein spezifisches pathophysiologisches Ereignis bei Parkinson ist der Verlust von Neuronen in der Substantia nigra sowie die Anreicherung des intrazellulären Proteins α-Synuclein im gesamten Zentralnervensystem. Es ist wichtig zu beachten, dass die Parkinson-Krankheit über einen längeren Zeitraum asymptomatisch ist, da sich die Symptome erst manifestieren, wenn mehr als 70–80 % der dopaminergen Neuronen verloren gehen. Mit der Parkinson-Krankheit geht eine Funktionsstörung der Gliazellen einher, also der Zellen, die normalerweise für die Aufrechterhaltung homöostatischer Bedingungen im Zentralnervensystem verantwortlich sind. Die Funktionsstörung führt zu Neuroinflammation und Mikroglia-Aktivierung, Phagozytose und der Zerstörung von Neuronen. Andererseits fehlt eine ordnungsgemäße Ernährungs- und Reparaturreaktion von Astrozyten und Gliazellen, die an der Neuroprotektion und Verletzungsreparatur im ZNS beteiligt sind. Leider ist noch kein spezifischer Biomarker für die Parkinson-Krankheit bekannt. Veränderungen der neurodegenerativen, ernährungsphysiologischen und immunologischen Marker bei diesen Erkrankungen ermöglichen jedoch eine experimentelle Überwachung des Krankheitsverlaufs. Jüngste Forschungsergebnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen Darmflora und Gliazellen bei physiologischen Bedingungen, aber auch bei der Pathogenese verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen hin. Derzeit geht man davon aus, dass die ersten pathophysiologischen Veränderungen im Darmnervensystem stattfinden, das in direktem Kontakt mit der Darmflora steht. Auf diese Weise könnte die Darmmikrobiota die Pathogenese der Parkinson-Krankheit modulieren und zur interindividuellen Variabilität des klinischen Erscheinungsbildes beitragen. Obwohl sich nur wenige Studien auf diesen Teil der Pathogenese der Krankheit konzentrierten, ist die tatsächliche Auswirkung der Dysbiose der intestinalen und oralen Mikroflora auf die Pathogenese der Parkinson-Krankheit nicht erwiesen. Außerdem gibt es keine Studien, die den Zusammenhang zwischen genetischen und umweltbedingten Faktoren untersuchen. Daher sind prospektive Studien mit De-novo-PD-Patienten erforderlich, um Aufschluss über die mittleren Auswirkungen der Dysbiose auf den Krankheitsverlauf und das Behandlungsergebnis zu geben.

Das Projekt wird in vier Jahren abgeschlossen sein, wobei die ersten 20 Monate der ersten Phase (genetisch-epidemiologische Forschung) und die gesamten 48 Monate der zweiten Phase des Projekts (prospektive klinische Forschung) gewidmet sind. Teilnehmer: Die Forschungsgruppe in Die erste Phase der Forschung umfasst Patienten mit Parkinson in der gesamten Republik Kroatien. Die Population würde alle verfügbaren Betroffenen umfassen, die derzeit in Kroatien leben und Mitglieder der kroatischen Parkinson-Patientenvereinigung sind oder mit ihr zusammenarbeiten. Die geschätzte Reaktion liegt bei 10 % der PD-Bevölkerung (500–750 Patienten). Die Patienten füllen die epidemiologischen Fragebögen aus und Patienten mit familiärer Parkinson-Krankheit werden ausgewählt. Das erwartete Auftreten der erblichen Form der Krankheit in der Parkinson-Population liegt bei etwa 10–15 % (50–75). Die zweite Phase der Forschung (prospektive klinische Studie) umfasst zwei Probandengruppen. Die erste besteht aus Patienten aus den klinischen Krankenhauszentren in Rijeka, die noch nicht aktiv behandelt wurden (medikamentennaiv), während die zweite Gruppe aus gesunden Kontrollpersonen derselben Altersgruppe besteht. Die angestrebte Teilnehmerzahl in beiden Gruppen beträgt 50. Einschlusskriterium für die Teilnahme drogennaiver Patienten ist eine bestätigte PD-Diagnose gemäß den Clinical Diagnostic-Kriterien der Movement Disorder Society. Die gesunde Kontrollgruppe besteht aus Teilnehmern derselben Altersgruppe mit demselben Ernährungsstatus (Body-Mass-Index) und Wohnsitz im selben geografischen Gebiet wie die Testgruppe. Zu den Ausschlusskriterien für die Teilnahme gehören einzigartige Diätpläne, chronische Darmerkrankungen, jede Autoimmunerkrankung, akute Infektionskrankheiten, akute aktive Entzündungen, positive Anamnese für bedeutende gastrointestinale chirurgische Eingriffe und ein aktives Antibiotikum, Probiotikum, Nahrungsergänzungsmittel, Kortikosteroid und immunsuppressive Medikamente.

Die erste Phase – genetisch-epidemiologische Studie (20 Monate): In den ersten neun Monaten werden in ganz Kroatien Teilnehmer rekrutiert, die Mitglieder der kroatischen PD-Patientenvereinigung sind oder mit ihr zusammenarbeiten. Am Ende des ersten Forschungsjahres werden die Teilnehmer ihre gesamten Exome mit Hilfe der Next-Generation-Sequenzierung (NGS) sequenzieren lassen, um genetische Varianten bei kroatischen Patienten zu finden. Im zweiten Forschungsjahr sind die Analyse und Verbreitung der Ergebnisse sowie die Beratung von Teilnehmern mit einer bestätigten familiären Variante der Krankheit geplant. Zu diesem Zweck geben die Teilnehmer Blutproben zur genetischen Analyse ab. Die Zielzahl der Probanden in dieser Phase der Forschung beträgt 50. Die Teilnehmer werden außerdem gebeten, mehrere strukturierte Studienformulare auszufüllen, die eine Einschätzung des genetischen Hintergrunds des Teilnehmers sowie Informationen zu seinem Biorhythmus, seinen Schlafmustern, seiner Ernährung, seinen Lebenszielen und seinem allgemeinen Stress liefern sollen.

Die zweite Phase – eine prospektive klinische Studie (48 Monate): Die Auswahl der Teilnehmer erfolgt im ersten Jahr der klinischen Studie. Die folgenden Zeitintervalle werden für Kontrollbesuche ausgewählt: Baseline; 6 Monate, 12 Monate, 24 Monate und 30 Monate. Die Ergebnisanalyse und -verbreitung ist in den letzten beiden Forschungsjahren geplant. Das Exom jedes Studienteilnehmers wird mit NGS sequenziert, wobei der Schwerpunkt hauptsächlich auf Teilen liegt, die einen bekannten Einfluss auf die Pathogenese der Parkinson-Krankheit haben. Die Mikrobiota-Zusammensetzung sowohl der Patienten als auch der gesunden Kontrollgruppe wird ebenfalls mit NGS bestimmt, ebenso wie ihr Funktionszustand durch die Analyse der Zusammensetzung kurzkettiger Fettsäuren, bekannter Stoffwechselprodukte der Mikrobiota. ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) wird zur Beurteilung des Entzündungszustands, der Gliafunktionen und des Krankheitsverlaufs verwendet und anhand spezifischer Marker in den Serum- und Plasmaproben des Teilnehmers bestimmt. Mithilfe der Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS), genauer gesagt der Fluoreszenzanalyse mit fluktuierender Intensität von Thioflavin T (ThT), wird das Vorhandensein pathologischer Konformationsproteinformen und deren Zusammenhang mit dem Grad und der Therapie der Krankheit bestimmt. Für diese Methoden werden die Teilnehmer gebeten, eine Blut-, Stuhl- und Speichelprobe abzugeben. Der Krankheitsverlauf wird außerdem mittels transkranieller B-Mod-Sonographie und magnetischer Hirnresonanz überwacht.

Die Exomsequenzierung wird zu Studienbeginn durchgeführt, während die Analyse der Zusammensetzung und Funktion der Mikrobiota beim ersten und letzten Kontrollbesuch durchgeführt wird. Bei jeder Kontrolluntersuchung werden Biomarkeranalysen, Proteinkonformationsanalysen und neuroradiologische Methoden durchgeführt. Ab dem ersten Besuch werden die Teilnehmer gebeten, mehrere strukturierte Studienfragebögen auszufüllen, die eine Einschätzung des genetischen Hintergrunds des Teilnehmers sowie Informationen zu seinem Biorhythmus, seinen Schlafmustern, seiner Ernährung, seinen Lebenszielen und seinem allgemeinen Stress liefern. Darüber hinaus wird der kognitive Zustand der Teilnehmer durch validierte Tests wie das Mini-Mental State Examination (MMSE) und das Montreal Cognitive Assessment (MoCA) bewertet, während die allgemeinen nichtmotorischen Symptome mithilfe des Non-Mental State Examination (MMSE) bewertet werden. Fragebogen zu motorischen Symptomen (NMSQ) und Skala für nichtmotorische Symptome (NMSS). Die Patienten werden auch mit Hilfe der UPDRS (Unified Parkinson's Disease Rating Scale) bewertet, der bekanntesten Skala bei der Parkinson-Krankheit.

Das Hauptziel der ersten Phase des Projekts besteht darin, festzustellen, welche genetischen Mutationen in der kroatischen Bevölkerung, die an der familiären Form der Parkinson-Krankheit leidet, am häufigsten vorkommen. In der zweiten Phase geht es vor allem darum, den Einfluss genetischer und mikrobiologischer Faktoren auf den Krankheitsverlauf sowie auf die Behandlungsergebnisse zu ermitteln. Spezifische Ziele dieses Teils des Projekts sind die Bestimmung, wie viele Patienten in der Gesamtpopulation von Parkinson-Patienten an einer genetischen Störung leiden und welche Gene bei dieser Störung eine Rolle spielen, sowie die Bestimmung der Zusammensetzung der intestinalen und oralen Mikrobiota in beiden Fällen Patiententestgruppe und die gesunde Kontrollgruppe. Darüber hinaus besteht ein spezifisches Ziel darin, die Auswirkungen der Standard-PD-Behandlung auf die Zusammensetzung der Mikrobiota, das Fortschreiten der Neurodegeneration und die Aktivität der Neuroinflammation im ZNS zu bewerten und mithilfe von Markern zu untersuchen, ob ein Zusammenhang zwischen der physiologischen und der pathophysiologischen Funktion der Mikrobiota besteht Krankheitsverlauf und Gliaaktivität. Das letzte spezifische Ziel besteht darin, mögliche pathologische Konformationsproteinformen zu analysieren, die als Biomarker in frühen Stadien der Krankheit und als Biomarker für das Fortschreiten der Krankheit verwendet werden könnten.

Die erste Phase der Studie wird die ersten epidemiologischen Daten zur familiären Form der Parkinson-Krankheit sowie zu den Mutationen liefern, die bei Patienten mit Parkinson-Krankheit in Kroatien am häufigsten vorkommen. Darüber hinaus wird die prospektive klinische Studie dazu beitragen, die miteinander verflochtenen Auswirkungen genetischer und umweltbedingter Faktoren auf die Entstehung und das Fortschreiten der Krankheit sowie deren Auswirkungen auf das Behandlungsergebnis aufzuklären. Durch die Analyse der Zusammensetzung der intestinalen und oralen Mikrobiota wird ermittelt, ob es einen Unterschied zwischen PD und der gesunden Bevölkerung gibt, während mithilfe des Profils kurzkettiger Fettsäuren die metabolischen Unterschiede zwischen den beiden Gruppen ermittelt werden. Die Analyse der Marker der ZNS-Homöostase, der Entzündung und der neuroglialen Funktion wird das Fortschreiten der Krankheit bestimmen und diese auch mit genetischen Faktoren sowie der Funktion und Zusammensetzung der Mikrobiota korrelieren. Die Analyse der pathologischen Konformationsformen von Alpha-Synuclein könnte zur Entdeckung neuer Biomarker in den frühen Stadien der Krankheit sowie zur Verfolgung des Krankheitsverlaufs führen