Magzati alkohol spektrum zavar - ez egy csiliopátia?

Háttér: A „magzati alkoholspektrum rendellenesség” (FASD) kifejezés a méhen belüli alkoholexpozícióból eredő idegrendszeri fejlődési tünetek széles skáláját írja le. A prevalenciát 100 emberből 1-re becsülik, és több mint 330 000 érintett személyre becsülik Kanadában. A Canadian Diagnostic Guidelines leírja a születés előtti alkoholexpozícióból eredő fizikai és idegrendszeri fejlődési hatásokat. Ide tartoznak a különböző arcvonások, a mikrokefália és az idegrendszeri fejlődési rendellenességek.

Az etanol toxicitását az etanol-expozíció koncentrációjával, időtartamával és időzítésével, valamint a fenotípusos teratogenezisbe történő transzlációhoz vezető lehetséges útvonalakkal összefüggésben kutatják. A FASD állatmodelleken végzett tanulmányai kezdenek befolyást gyakorolni számos olyan érzékenységi génre, amelyek részt vesznek a gén-etanol kölcsönhatások különböző molekuláris útvonalaiban. Ezek némelyike ​​állítólag részt vesz az etanol teratogenezisében, a DNS-károsodás szabályozásában, a központi idegrendszer tengelyének kialakításában, a sejtek túlélésében, valamint a proliferációban és növekedésben játszott szerepük részeként.

Egy bizonyos gén, a neuronális nitrogén-monoxid-szintáz (nNOS) mutációjáról ismert, hogy mind in vivo, mind in vitro súlyosbítja az alkohol által kiváltott idegsejtek halálát, és az nNOS gén expressziója megvédi a neuronokat az alkohol toxicitásától A nitrogén-oxidot (NO) szintetizálja nitrogén-monoxid szintáz enzim (NOS keresztül) L-arginin Három NOS izoforma létezik: neuronális NOS (nNOS, NOS-1), indukálható NOS (iNOS, NOS-2) és endoteliális NOS (eNOS, NOS-3). a neurotranszmisszió modulációjával és a memóriaképzéssel, valamint más létfontosságú tevékenységekkel társul. O2 jelenlétében gyökök képződnek, amelyek toxicitáshoz vezethetnek. Megzavarhatják a sejtjelátviteli folyamatokat, és kóros állapotokhoz vezethetnek.

Az adatok arra utalnak, hogy az etanol megváltoztatja a NOS expresszióját és aktivitását az agyban. Az etanolnak ismert hatása van a NO termelésére, a NOS aktivitásra, valamint az NO és az alkohol metabolizmus enzimekkel való kölcsönhatásaira.

A dózis és az etanol expozíció hossza a fő tényezők, amelyek meghatározzák az etanol NO termelésre, NOS aktivitásra vagy NOS expresszióra gyakorolt ​​hatását.

A strukturális veleszületett agyi anomáliákat a FASD összefüggésében írják le, beleértve a mikrokefáliát, a migrációs anomáliákat, a neurális cső defektusait, valamint a corpus callosumot érintő középvonali agyi anomáliákat, a cerebelláris anomáliákat és a hydrocephalust.

A csillók evolúciósan konzervált antennaszerű organellumok, amelyek a sejtek felszínén találhatók. A csillók specifikus ciliáris receptorokon keresztül érzékelik a különböző extracelluláris ingereket, így a folyadékáramlást, a fényt, a szagokat és a hormonokat, és kulcsszerepet játszanak a sejtmozgásban és osztódásban, a folyadékmozgásban, valamint a különböző szövetek embrionális fejlődésében. Ami az idegi fejlődést illeti, a közelmúltban kimutatták, hogy a ciliáris növekedési faktorok szerepet játszanak az embrionális idegsejtek migrációjában és jelátvitelében, valamint a központi idegrendszer (CNS) középvonalának és lateralizációjának kialakulásában. Az érett szervezetben a csillók az agy kamrai felszínét borító ependimális sejtek bazális testeiből nyúlnak ki, ahol elősegítik a Cerebro Spinal Fluid (CSF) áramlását.

Az idegrendszeri rendellenességek számos ciliopathiával szorosan összefüggenek, és gyakoriak a középvonali rendellenességek, mint például a hydrocephalus, az idegcső defektusai, valamint a kérgi és kisagyi rendellenességek tömkelege.

Az emberi ciliáris betegség prototípusa a primer ciliáris diszkinézia (PCD). Az elmúlt évtizedben a PCD megértésében elért jelentős előrelépés a diagnózis javulásához vezetett, főként azáltal, hogy ezeknél a betegeknél az orr nitrogén-monoxid (nazális NO) mennyisége jelentősen csökken. Ennek a csökkenésnek a mechanizmusáról azt feltételezték, hogy a ciliopathia részeként csökkent iNO-expresszióval függ össze. A nazális NO-mérés egy egyszerű, nem invazív teszt, amelyet a legfiatalabb betegeknél is könnyen elvégezhető.

Mivel a NO-mérés egy egyszerű, nem invazív teszt, azonnali eredménnyel, ideális szűrővizsgálatként szolgál a különféle csillóbántalmak szuggesztív diagnosztizálására, beleértve az agyi malformációkat is.

A közelmúltban végzett munkában ez a kutatócsoport volt az első, amely összefüggést állapított meg az orr NO-koncentrációjával mért ciliáris diszfunkció és az izolált középvonali központi idegrendszeri (CNS) anomáliák között. szignifikánsan alacsonyabb volt a korábban megállapított normál tartományhoz képest, néhány esetben a primer ciliáris diszkinézia (PCD) tartományába esik. A legújabb kutatások azt mutatják, hogy a neuronok közötti kapcsolat, az agykamrák morfogenezise és a neurális cső megfelelő kialakulása a ciliáris működés zavartalanságától függ.

Az elsődleges csillók a membránfehérjék, például a policisztin-1 (PC-1), PC-2, TRPV4, P2Y12 és a fibrocisztin eredményeként működnek. Az acetilezett alfa tubulin ismert ciliáris marker.

A PC-1 változásai a policisztás vesebetegség 1-es típusú mutációihoz kapcsolódnak, amelyekről kiderült, hogy a metabolomikus és lipidomikus tesztek során zsírsav-oxidációs hibákhoz kapcsolódnak. Az acetilezett alfa-tubulint proteinomikai analízissel értékeljük.

Hipotézis: Tekintettel az NO és az etanol közötti kölcsönhatások közelmúltbeli felismerésére, valamint a csillók korai agyfejlődésben betöltött fontos szerepére, a kutatók azt feltételezik, hogy a csillók részt vehetnek a FASD-vel diagnosztizált gyermekek agysérüléséhez vezető molekuláris útvonalakban. Ilyen mechanizmust korábban nem vizsgáltak.

A kutatók azt feltételezik, hogy a FASD-vel diagnosztizált betegek nazális NO-szintje, valamint a kulcsfontosságú metabolitok csökkentek az egészséges kontrollokhoz képest.

Célkitűzés: Ennek a vizsgálatnak a célja a magzati alkoholspektrum zavarral diagnosztizált betegek kiválasztott csoportjában az orr-NO mérése, valamint a vizeletminták NO-útvonalában részt vevő kulcsfontosságú metabolitok metabolomikai és proteinomikai elemzése, valamint az egészséges gyermekek összehasonlítása. Ez a tanulmány lehetővé teszi a klinikusok számára, hogy potenciálisan non-invazív szűrőeszközt alkalmazzanak a magzati alkoholspektrum-zavar gyanújával rendelkező gyermekgyógyászati ​​betegek számára, és fontolóra vegyék a korai fejlesztési beavatkozás lehetőségét.

Módszerek: 10, FASD-vel diagnosztizált, 5-16 éves gyermeket a Glenrose Rehabilitációs Kórház FASD járóbeteg-klinikájáról vesznek fel. Az egészséges gyermekek HICUPP regiszterén keresztül (Pro00056156) 10 azonos életkorú egészséges gyermeket vesznek fel.

A vizsgálók úgy mérik az orr NO-szintjét, hogy egy inert NO-mintavevő vezetéket helyeznek el egyszer használatos olajbogyóval (DirectMed Inc., Glen Cove, NY) a gyermek orrlyukába, miközben az ellenoldali orrlyuk nyitva marad. Ezután állandó, 0,3 liter/perc sebességgel levegőmintát vesznek az orrból egy kemilumineszcens analizátorral, amely az orr NO-szintjét ppb-ben méri. Minden orr NO mérést ülő alanyok mellett kell elvégezni.

A méréseket NO-elemzővel (CLD 88 SP, ECO PHYSICS AG, Duerten, Svájc) végezzük. Az analizátort a gyártó előírásai szerint kell kalibrálni. A mérések velum-zárásos technikával történnek, mély belélegzésből történő kilégzéssel egy rögzített ellenálláson keresztül (eldobható, 1 mm-es nyílással rendelkező kartonhenger; DirectMed Inc., Glen Cove, NY) 20-40 másodpercig, vagy egy parti kedvenc kifújójáték segítségével. hasonló kilégzési ellenállással. Mindkét típusú ellenállás megköveteli az arc enyhe puffadását, hogy a szájüreg nyomása > 5 cm H2O legyen, ami elegendő ahhoz, hogy a lágy szájpadlást bezárja. A manővereket az ATS/ERS irányelvek szerint hajtják végre. Azon betegeknél, akik nem működnek együtt a fenti manőverrel, a méréseket légzési mintavétellel végzik.

A vizsgáló a mért NO szintet közvetlenül egy számítógépes fájlba írja be, amelyet titkosított formátumban a Glenrose Rehabilitációs Kórház jelszóval védett számítógépére mentenek. Az olyan azonosító adatok, mint a résztvevők neve vagy telefonszáma nem kerülnek megadásra. Minden résztvevő név helyett egy számot kap, amely rögzítésre kerül. Az egyéb azonosító adatok, mint például a gyermek neme, életkora és diagnózisa szintén számmal kódolandó.

A rendelkezésre bocsátott információk alapján a társvariánsok statisztikai elemzését végzik el, összehasonlítva a FASD-ben szenvedő betegek mért NO-szintjét az egészséges kontrollokkal (a normál érték referenciatartományával, amint azt a Mateo 2011 és a Marthin 2011 publikálják).

Az orrban végzett NO-méréseken kívül a kutatók metabolomikus és proteomikai elemzést is végeznek, hogy megmérjék a kulcsfontosságú metabolitok és fehérjék szintjét a FASD-ben szenvedő betegek vizeletében. Ezeket összehasonlítjuk az egészséges kontrollokkal, hogy tovább vizsgáljuk a ciliáris érintettség hipotézisét. A metabolomikus elemzéseket az NO-útvonalban részt vevő kulcsfontosságú metabolitok (arginin, citrullin, ornitin, aszimmetrikus dimetil-arginin), valamint az oldható NO-melléktermékek (nitrotirozin, nitrotriptofán és 3-nitro-4-hidroxi-fenil-ecetsav) mérésére fogják használni. További metabolomikai vizsgálatokat végeznek a megváltozott béta-oxidációs markerek (acilkarnitinek) felkutatására, amelyeket befolyásolhat a ciliáris diszfunkció, a vitaminszintek (pl. A-vitamin és melléktermékei), valamint a katekolaminok változása (a csillók által érintett megváltozott neuronális funkciók miatt) a vizeletben. A metabolomikus elemzések célzott, MS-alapú metabolomikai módszerekkel készülnek. A kutatók proteomikai elemzést is végeznek FASD-betegek vizeletén, hogy mérjék a kulcsfontosságú ciliáris fehérjék, nevezetesen a policisztin-1 (PC-1) (PC-2, TRPV4, P2Y12, fibrocisztin), valamint az acetilált alfa-tubulin változásait, és összehasonlítsák ezeket. értékeket egészséges gyermekek egy csoportjának. A proteomikai elemzések MS-alapú proteomika és immunoassay kombinációjából állnak.

Az adatok elemzése a PASW Statistics Version 19 (SPSS Inc., 2010) segítségével történik. Az alfa értéke minden elemzésnél 0,05 lesz. A rendszer kiszámítja azon gyermekek százalékos arányát, akik életkor feletti és alatti pontszámot szereznek, valamint a normaalapú küszöbértékeket minden mérésnél.

Annak megállapítására, hogy a két csoport (FASD, egészséges kontrollok) különbözik-e a mért szinten, többváltozós varianciaanalízist (MANOVA) végeznek alskálákon, a csoportot mint alanyok közötti faktort használva.

Figyelembe véve, hogy a minta mérete kicsi, a vizsgálók beszámolnak a csoportok közötti hatásméretről az NO-szintre és a metabolomikai analízisre vonatkozóan, valamint a hatás méretére vonatkozó 95%-os konfidencia intervallumot. A hipotézis az, hogy a csoportok között különbség van; Tekintettel arra, hogy a vizsgálók nem tudják bizonyítani a nullát (azaz a statisztikailag szignifikáns eredmény hiánya nem igazolja a hipotézist), a vizsgálók ezt a hatásméretet fogják használni a hatás becslésére. Feltételezik azonban, hogy a FASD-ben szenvedő gyermekek nazális NO-szintje és az NO-hoz kapcsolódó kulcsfontosságú metabolitok alacsonyabbak lesznek az egészséges kontrollokhoz képest.

A vizsgálat befejezését követően az azonosítatlan adatokat a jelszóval védett számítógépen titkosított fájlban tárolják legalább öt évig.