Sikiön alkoholispektrihäiriö - onko tämä kiliopatia?

Taustaa: Termi "sikiön alkoholispektrihäiriö" (FASD) kuvaa laajaa kirjoa hermoston kehitykseen liittyviä esityksiä, jotka johtuvat kohdussa tapahtuvasta alkoholialtistumisesta. Esiintymyksen on arvioitu olevan yksi 100:sta ihmisestä, ja sen on arvioitu olevan yli 330 000 sairastavaa henkilöä Kanadassa. Kanadan diagnostiset ohjeet kuvaavat synnytystä edeltävän alkoholin altistumisen fyysisiä ja hermoston kehitykseen liittyviä vaikutuksia. Näitä ovat erilaiset kasvojen piirteet, mikrokefalia ja hermoston kehitysvajeet.

Etanolin myrkyllisyyttä tutkitaan suhteessa etanolille altistumisen pitoisuuteen, kestoon ja ajoitukseen sekä mahdollisiin reitteihin, jotka johtavat fenotyyppiseen translaatioon teratogeneesiin. Eläinmalleissa tehdyt FASD-tutkimukset alkavat liittää useita herkkyysgeenejä, jotka ovat osallisina geenin ja etanolin vuorovaikutuksissa erilaisissa molekyylipoluissa. Joidenkin kerrotaan liittyvän etanolin teratogeneesiin osana rooliaan DNA-vaurioiden hallinnassa, keskushermoston akselin muodostumisessa, solujen selviytymisessä sekä lisääntymisessä ja kasvussa.

Mutaation yhdessä tietyssä geenissä, hermosolujen typpioksidisyntaasissa (nNOS) tiedetään pahentavan alkoholin aiheuttamaa hermosolujen kuolemaa sekä in vivo että in vitro, ja nNOS-geenin ilmentyminen suojaa hermosoluja alkoholimyrkyllisyydeltä Typpioksidia (NO) syntetisoi entsyymi typpioksidisyntaasi (NOS kautta) L-arginiini NOS-isoformeja on kolme: hermosolujen NOS (nNOS, NOS-1), indusoituva NOS (iNOS, NOS-2) ja endoteelin NOS (eNOS, NOS-3). liittyy neurotransmission modulaatioon ja muistin muodostukseen muiden elintärkeiden toimintojen ohella. O2:n läsnä ollessa muodostuu radikaaleja, jotka voivat johtaa myrkyllisyyteen. Ne voivat häiritä solujen signalointiprosesseja ja johtaa patologisiin tiloihin.

Tiedot viittaavat siihen, että etanoli muuttaa NOS:n ilmentymistä ja aktiivisuutta aivoissa Etanolin tunnetaan vaikutuksia NO:n tuotantoon, NOS-aktiivisuuksiin ja NO:n vuorovaikutukseen alkoholin aineenvaihduntaentsyymien kanssa.

Etanolialtistuksen annos ja pituus ovat tärkeimmät tekijät, jotka määrittävät etanolin vaikutukset NO-tuotantoon, NOS-aktiivisuuteen tai NOS-ilmentymiseen.

Rakenteellisia synnynnäisiä aivojen poikkeavuuksia kuvataan FASD:n yhteydessä, mukaan lukien mikrokefalia, migraatiohäiriöt, hermoputkivauriot sekä keskiviivan aivovauriot, joihin liittyy corpus callosum, pikkuaivojen poikkeavuudet ja vesipää.

Siliat ovat evoluutionaalisesti säilyneitä antennin kaltaisia ​​organelleja, joita löytyy solujen pinnasta. Siliat havaitsevat erilaisia ​​solunulkoisia ärsykkeitä, kuten nestevirtausta, valoa, hajua ja hormoneja spesifisten ciliaaristen reseptorien kautta, ja niillä on keskeinen rooli solujen liikkumisessa ja jakautumisessa, nesteen liikkeessä sekä eri kudosten alkionkehityksessä. Mitä tulee hermoston kehitykseen, siliaaristen kasvutekijöiden osoitettiin äskettäin näyttelevän roolia alkion hermosolujen migraatiossa ja signaloinnissa sekä keskushermoston (CNS) keskilinjan ja lateralisaatiossa. Kypsässä organismissa värekarvot ulottuvat aivojen kammion pintaa peittävien ependymaalisten solujen tyvikappaleista, missä ne helpottavat Cerebro Spinal Fluidin (CSF) virtausta.

Hermostovauriot liittyvät vahvasti useisiin ciliopatioihin, ja yleisiä löydöksiä ovat mm. keskiviivan viat, kuten vesipää, hermoputkivauriot ja lukuisat aivokuoren ja pikkuaivojen poikkeavuudet.

Ihmisen siliaarisairauden prototyyppi on ollut primaarinen siliaaridyskinesia (PCD). Viimeisen vuosikymmenen aikana PCD:n ymmärtäminen on edistynyt merkittävästi, mikä on johtanut parantuneeseen diagnoosiin, pääasiassa sen perusteella, että nenän typpioksidi (nasaalinen NO) on huomattavasti vähentynyt näillä potilailla. Tämän vähentymisen mekanismin on ehdotettu liittyvän vähentyneeseen iNOs-ilmentymiseen osana ciliopatiaa. Nenän NO-mittaus on yksinkertainen ei-invasiivinen testi, joka on helppo suorittaa jopa nuorimmille potilaille.

Koska NO-mittaus on yksinkertainen ei-invasiivinen testi, jolla on välittömiä tuloksia, se toimii ihanteellisena seulontatestinä erilaisten ciliopatioiden, mukaan lukien aivoepämuodostumien, viittaamiseen.

Viimeaikaisessa työssä tämä tutkimusryhmä oli ensimmäinen, joka määritti yhteyden nenän NO-pitoisuudella mitatun siliaarisen toimintahäiriön ja yksittäisten keskilinjan keskushermoston (CNS) poikkeavuuksien välillä. oli merkittävästi alhaisempi verrattuna aiemmin vakiintuneeseen normaalialueeseen, ja jotkut olivat primaarisen siliaarisen dyskinesian (PCD) alueella. Viimeaikaiset työt osoittavat, että hermosolujen välinen yhteys, aivokammioiden morfogeneesi ja hermoputken oikea muodostuminen riippuvat häiriöttömästä sädekalvon toiminnasta.

Primaariset värekarvot toimivat kalvoproteiinien, kuten polykystiini-1 (PC-1), PC-2, TRPV4, P2Y12 ja fibrokystiini, seurauksena. Asetyloitu alfatubuliini on tunnettu värekäsärmäinen merkkiaine.

Muutokset PC-1:ssä liittyvät polykystisen munuaissairauden tyypin 1 mutaatioihin, joiden havaittiin liittyvän rasvahappojen hapettumishäiriöihin metabolomisissa ja lipidomisissa testeissä. Asetyloitu alfatubuliini määritetään proteinomisella analyysillä.

Hypoteesi: Ottaen huomioon äskettäisen tunnustuksen NO:n ja etanolin välisistä vuorovaikutuksista ja värekarvojen tärkeästä roolista aivojen varhaisessa kehityksessä, tutkijat olettavat, että värekarvot voivat olla mukana molekylaarisissa reiteissä, jotka johtavat aivovaurioihin lapsilla, joilla on diagnosoitu FASD. Tällaista mekanismia ei ole aiemmin tutkittu.

Tutkijat olettavat, että nenän NO-tasot sekä tärkeimmät metaboliitit potilailla, joilla on diagnosoitu FASD, pienenevät terveisiin kontrolleihin verrattuna.

Tavoite: Tämän tutkimuksen tavoitteena on mitata nenän NO valikoidussa ryhmässä potilaita, joilla on diagnosoitu sikiön alkoholispektrihäiriö, sekä metabolomiikka ja proteinominen analyysi, jotka liittyvät virtsanäytteissä oleviin NO-reittiin liittyviin tärkeimpiin metaboliitteihin, ja verrata niitä terveisiin lapsiin. Tämä tutkimus antaa kliinikoille mahdollisuuden käyttää ei-invasiivista seulontatyökalua lapsipotilaille, joilla epäillään sikiön alkoholispektrihäiriötä, ja harkita varhaista kehitysvaihetta.

Menetelmät: 10 5-16-vuotiasta lasta, joilla on diagnosoitu FASD, rekrytoidaan Glenrosen kuntoutussairaalan FASD-poliklinikalta. Terveiden lasten HICUPP-rekisterin (Pro00056156) kautta rekrytoidaan 10 saman ikäistä tervettä lasta.

Tutkijat mittaavat nenän NO-tasoja asettamalla inertin NO-näytteenottolinjan, jossa on kertakäyttöinen vaahtooliivi (DirectMed Inc., Glen Cove, NY) lapsen sieraimeen samalla kun vastapuolinen sierain jätetään auki. Ilmanäytteet otetaan sitten vakionopeudella 0,3 litraa/min nenästä kemiluminesenssianalysaattorilla, joka mittaa nenän NO-tason osissa miljardia kohden (ppb). Kaikki nenän NO-mittaukset tehdään koehenkilöiden istuessa.

Mittaukset saadaan NO-analysaattorilla (CLD 88 SP, ECO PHYSICS AG, Duerten, Sveitsi). Analysaattori kalibroidaan valmistajan ohjeiden mukaisesti. Mittaukset tehdään velum-sulkutekniikalla hengittämällä ulos syvästä sisäänhengityksestä kiinteän vastuksen kautta (kertakäyttöinen, pahvisylinteri, jossa on 1 mm:n aukko; DirectMed Inc., Glen Cove, NY) 20–40 sekunnin ajan tai juhlalelun kautta. jolla on vastaava uloshengitysvastus. Molempien vastusten tyypit vaativat poskien pientä turvotusta, jotta suun paine muodostuu > 5 cm H2O, joka riittää sulkemaan pehmeän kitalaen. Liikkeet suoritetaan ATS/ERS-ohjeiden mukaisesti. Potilailla, jotka eivät ole yhteistoiminnassa yllä olevan toimenpiteen kanssa, mittaukset tehdään hengityksen näytteenottoa käyttäen.

Tutkija syöttää mitatun NO-tason suoraan tietokonetiedostoon, joka tallennetaan salatussa muodossa salasanalla suojattuun tietokoneeseen Glenrosen kuntoutussairaalassa. Tunnistetietoja, kuten osallistujien nimiä tai puhelinnumeroita, ei syötetä. Jokaiselle osallistujalle annetaan numero nimen sijaan, joka tallennetaan. Myös muut tunnistetiedot, kuten lapsen sukupuoli, ikä ja diagnoosi, koodataan numerolla.

Annettujen tietojen perusteella suoritetaan tilastollinen analyysi kovarianteista, jossa verrataan FASD-potilaiden mitattuja NO-tasoja terveisiin kontrolleihin (Mateo 2011:ssä ja Marthin 2011:ssä julkaistun normaalin vertailualueen kanssa).

Nenän NO-mittausten lisäksi tutkijat tekevät myös metabolomisen ja proteomisen analyysin keskeisten metaboliittien ja proteiinien pitoisuuksien mittaamiseksi virtsassa FASD-potilailla. Näitä verrataan terveisiin kontrolleihin, jotta voidaan tutkia tarkemmin tätä hypoteesia värekarvojen osallistumisesta. Metabolisia analyysejä käytetään NO-reitin tärkeimpien metaboliittien (arginiini, sitrulliini, ornitiini, asymmetrinen dimetyyliarginiini) sekä liukoisten NO-sivutuotteiden (nitrotyrosiini, nitrotryptofaani ja 3-nitro-4-hydroksifenyylietikkahappo) mittaamiseen. Lisäaineenvaihduntatutkimuksia tehdään, jotta etsitään muuttuneita beeta-hapetusmarkkereita (asyylikarnitiineja), joihin värekereiden toimintahäiriöt voivat vaikuttaa, vitamiinitasot (esim. A-vitamiini ja sen sivutuotteet) sekä katekoliamiinien muutokset virtsassa (johtuen värevärien vaikutuksesta hermosolujen toiminnan muuttumisesta). Metaboliset analyysit tehdään kohdennetuilla, MS-pohjaisilla metabolomiikkamenetelmillä. Tutkijat tekevät myös proteomisen analyysin virtsasta FASD-potilailla mitatakseen muutoksia keskeisissä siliaariproteiineissa, nimittäin polykystiini-1:ssä (PC-1) (PC-2, TRPV4, P2Y12, fibrokystiini) sekä asetyloidussa alfa-tubuliinissa ja vertaillakseen näitä arvot terveille lapsille. Proteomiset analyysit koostuvat MS-pohjaisen proteomiikan ja immunomääritysten yhdistelmästä.

Tiedot analysoidaan käyttämällä PASW Statistics -versiota 19 (SPSS Inc., 2010). Alfa-arvoksi asetetaan 0,05 kaikille analyyseille. Niiden lasten prosenttiosuus, jotka saavat iän ylä- ja alapuolelle pisteet, sekä normipohjaiset raja-arvot lasketaan kussakin mittauksessa.

Sen määrittämiseksi, eroavatko nämä kaksi ryhmää (FASD, Terveet kontrollit) mitatulla tasolla, suoritetaan monimuuttujavarianssianalyysi (MANOVA) alaasteikkopisteillä käyttäen ryhmää koehenkilöiden välisenä tekijänä.

Ottaen huomioon, että näytekoko on pieni, tutkijat raportoivat vaikutuskoon ryhmien välillä NO-tason ja metabolomiikkaanalyysin osalta sekä 95 %:n luottamusvälin vaikutuskoon. Hypoteesi on, että ryhmien välillä on ero; koska tutkijat eivät pysty todistamaan nollaa (eli tilastollisesti merkitsevän löydön puuttuminen ei todista hypoteesia), tutkijat käyttävät tätä vaikutuskokoa sen sijaan arvioidakseen vaikutusta. Kuitenkin oletetaan, että nenän NO-tasot ja tärkeimmät aineenvaihduntatuotteet, jotka liittyvät NO:hen, FASD-lapsilla alenevat terveisiin kontrolleihin verrattuna.

Tutkimuksen valmistumisen jälkeen tunnistetuksi poistettuja tietoja säilytetään salatussa tiedostossa salasanalla suojatulla tietokoneella vähintään viiden vuoden ajan.