Epidemiologien til Parkinsons sykdom i Kroatia og innflytelsen av genetiske faktorer og mikrobiota på sykdommens progresjon og behandlingsresultater (GiOPARK) (GiOPARK)

Parkinsons sykdom (PD) er den nest vanligste nevrodegenerative sykdommen, som rammer 2-3 % av den generelle befolkningen over 65 år. Det er betydelige forskjeller i forekomst avhengig av geografisk plassering, rase og etnisitet. Den eksakte årsaken til sykdommen er fortsatt ukjent, men rollen til genetiske og miljømessige faktorer er allerede fastslått. Visse genetiske former for sykdommen utgjør en liten prosentandel, så det antas at miljøfaktorer har en mer betydelig innvirkning på utviklingen av sykdommen. Forekomsten av PD er høyere hos personer som er utsatt for betydelige mengder plantevernmidler og traumatisk hjerneskade, mens det er en mindre forekomst hos røykere og personer som bruker større mengder koffein.

Dessuten anses intestinal og oral mikrobiota som en betydelig faktor i patogenesen av sykdommen, på grunn av den oppdagede blomsterubalansen hos mennesker som lider av PD. På dette tidspunktet er det ukjent om dysbiosen i tarmmikrobiotaen går foran sykdommen eller om den er et resultat av den forstyrrede nevronale kommunikasjonen av lever-hjerne-aksen. Siden det ikke har vært en skikkelig epidemiologisk studie utført i Kroatia så langt, er det ingen kunnskap om antall tilfeller av PD knyttet til genetiske og miljømessige faktorer, noe som gjør dette prosjektet mer vitenskapelig og sosialt påvirket.

En spesifikk patofysiologisk hendelse ved PD er tap av nevroner i substantia nigra, sammen med akkumulering av det intracellulære proteinet α-synuklein i hele sentralnervesystemet. Det er viktig å merke seg at PD er asymptomatisk i en lengre periode siden symptomene begynner å manifestere seg først når det er et tap på mer enn 70-80 % av dopaminerge nevroner. Dysfunksjon av gliaceller, celler som vanligvis har ansvaret for å opprettholde homeostatiske tilstander i sentralnervesystemet følger med PD. Dysfunksjonen fører til nevroinflammasjon og mikroglial aktivering, fagocytose og ødeleggelse av nevroner. På den annen side er det mangel på en riktig ernæringsmessig og reparativ reaksjon fra astrocytter, gliaceller involvert i nevrobeskyttelse og skadereparasjon i CNS. Dessverre er det fortsatt ingen spesifikk biomarkør kjent for PD, men endringer av nevrodegenerative, ernæringsmessige og immunologiske markører i disse lidelsene muliggjør eksperimentell overvåking av sykdomsprogresjon. Nyere forskning foreslo en kobling mellom intestinal mikroflora og gliaceller under fysiologiske tilstander, men også i patogenesen av ulike nevrodegenerative lidelser. Det antas for tiden at de første patofysiologiske endringene skjer inne i tarmens nervesystem, som er i direkte kontakt med tarmmikrofloraen. På denne måten kan tarmmikrobiotaen modulere patogenesen til PD og bidra til den interindividuelle variasjonen av den kliniske presentasjonen. Selv om et lite antall studier fokuserte på denne delen av patogenesen av sykdommen, er den reelle effekten av tarm- og oralmikroflora-dysbiose på patogenesen av PD ikke fastslått. Det har heller ikke vært studier som undersøker forholdet mellom genetiske og miljømessige faktorer, noe som gjør prospektive studier med de novo PD-pasienter nødvendige for å belyse de gjennomsnittlige effektene av dysbiosen på sykdomsprogresjonen og behandlingsresultatet.

Prosjektet avsluttes om fire år, med de første 20 månedene dedikert til den første fasen (genetisk-epidemiologisk forskning), og hele de 48 månedene for den andre fasen av prosjektet (prospektiv klinisk forskning) Deltakere: Forskergruppen i den første fasen av forskningen inkluderer pasienter med PD i hele Republikken Kroatia. Befolkningen vil inkludere alle tilgjengelige rammede som for tiden er bosatt i Kroatia, som er medlemmer eller jobber med den kroatiske PD-pasientforeningen. Estimert respons er 10 % av PD-populasjonen (500-750 pasienter). Pasientene vil fylle ut de epidemiologiske spørreskjemaene og pasienter med familiær PD vil bli valgt. Den forventede fremveksten av den arvelige formen av sykdommen i PD-populasjonen er rundt 10-15 % (50-75). Den andre fasen av forskningen (prospektiv klinisk utprøving) omfatter to faggrupper. Den første vil bestå av pasienter fra de kliniske sykehussentrene i Rijeka, som ikke har blitt aktivt behandlet ennå (medikamentnaiv), mens den andre vil bestå av friske kontroller i samme aldersgruppe. Måltallet for emner i begge disse to gruppene er 50. Inklusjonskriterier for deltakelse av medikamentnaive pasienter er en bekreftet PD-diagnose i henhold til Movement Disorder Society Clinical Diagnostic-kriteriene. Den friske kontrollgruppen vil bestå av deltakere fra samme aldersgruppe med samme ernæringsstatus (kroppsmasseindeks), samt bosatt i samme geografiske område som testgruppen. Eksklusjonskriterier for deltakelse inkluderer unike diettplaner, kronisk tarmsykdom, enhver autoimmun lidelse, akutte infeksjonssykdommer, akutt aktiv betennelse, pasienthistorie positiv for betydelige gastrointestinale kirurgiske prosedyrer og et aktivt antibiotikum, probiotisk, kosttilskudd, kortikosteroider og immundempende legemidler.

Første fase - genetisk-epidemiologisk studie (20 måneder): I løpet av de første ni månedene, i hele Kroatia, vil deltakere som er medlemmer eller jobber med den kroatiske PD-pasientforeningen rekrutteres. På slutten av det første året av forskningen vil deltakerne få sekvensert hele eksomene sine ved hjelp av neste generasjons sekvensering (NGS), for å finne genetiske varianter hos kroatiske pasienter. Gjennom andre forskningsår planlegges resultatanalyse og formidling, samt rådgivning til deltakere med en bekreftet familiær variant av sykdommen. Til dette formålet vil deltakerne gi blodprøver for genetisk analyse. Måltallet for forsøkspersoner i denne fasen av forskningen er 50. Deltakerne vil også bli bedt om å fylle ut flere strukturerte studieskjemaer, som skal gi et estimat av den genetiske bakgrunnen til deltakeren, sammen med informasjon om deres biorytme, søvnmønster, kosthold, livsmål og generelt stress.

Den andre fasen - en prospektiv klinisk studie (48 måneder): Deltakerutvelgelse vil bli gjennomført gjennom det første året av den kliniske studien. Følgende tidsintervaller velges for kontrollbesøk: baseline; 6 måneder, 12 måneder, 24 måneder og 30 måneder. Resultatanalysen og formidlingen er planlagt i løpet av de to siste årene med forskning. Hver deltaker i studien vil få sitt eksom sekvensert med NGS, med fokus for det meste på deler som har en kjent innvirkning på patogenesen av PD. Både pasientene og den friske kontrollpopulasjonen vil også få bestemt mikrobiotasammensetningen med NGS, så vel som funksjonstilstanden gjennom analysen av den kortkjedede fettsyresammensetningen, kjente metabolske produkter fra mikrobiotaen. ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) vil bli brukt til å vurdere inflammatorisk tilstand, gliafunksjoner og sykdomsprogresjon vil også bli bestemt gjennom spesifikke markører i deltakerens serum- og plasmaprøver. Fluorescerende korrelasjonsspektroskopi (FCS), mer spesifikt, Thioflavin T (ThT) fluktuerende intensitet fluorescerende analyse (FIFA) vil bli brukt for å bestemme eksistensen av patologiske konformasjonsproteinformer og deres forhold til sykdommens grad og terapi. Det er for disse metodene deltakerne vil bli bedt om å gi en blod-, avførings- og spyttprøve. Sykdomsprogresjonen vil også bli overvåket med transkraniell B-mod sonografi og magnetisk hjerneresonans.

Eksomsekvenseringen vil bli utført ved baseline, mens analysen av sammensetningen og funksjonen til mikrobiota vil bli utført ved første og siste kontrollbesøk. Biomarkøranalyse, proteinkonformasjonsanalyse og nevro-radiologiske metoder vil bli utført ved hver kontrollundersøkelse. Fra det første besøket vil deltakerne bli bedt om å fylle ut flere strukturerte studiespørreskjemaer, som vil gi et estimat av den genetiske bakgrunnen til deltakeren, sammen med informasjon om deres biorytme, søvnmønster, kosthold, livsmål og generelt stress. Dessuten vil den kognitive tilstanden til deltakerne bli evaluert gjennom validerte tester som Mini-Mental State Examination (MMSE) og Montreal Cognitive Assessment (MoCA), mens de generelle ikke-motoriske symptomene vil bli evaluert ved hjelp av ikke-motoriske symptomer. Motor Symptoms Questionnaire (NMSQ) og Non-Motor Symptoms Scale (NMSS). Pasienter vil også bli evaluert ved hjelp av UPDRS (Unified Parkinsons disease rating scale), den mest fremtredende skalaen innen PD.

Hovedmålet med den første fasen av prosjektet er å finne ut hvilke genetiske mutasjoner som er de mest representerte i den kroatiske befolkningen som er rammet av den familiære formen for PD. I den andre fasen er hovedmålet å bestemme påvirkningen av genetiske faktorer og mikrobiologiske faktorer på sykdommens progresjon samt på behandlingsresultater. Spesifikke mål med denne delen av prosjektet er å bestemme hvor mange pasienter i den generelle populasjonen av PD-pasienter som har en genetisk lidelse og hvilke gener som har en rolle i denne lidelsen, samt å bestemme sammensetningen av tarm- og oralmikrobiota både i pasienttestgruppe og den friske kontrollgruppen. Videre er spesifikke mål å evaluere effekten av standard PD-behandling på sammensetningen av mikrobiota, nevrodegenerasjonsprogresjon og aktiviteten til nevroinflammasjon i CNS og å undersøke om det er en sammenheng mellom den fysiologiske og den patofysiologiske funksjonen til mikrobiota, ved å bruke markører for sykdomsprogresjon og gliaaktivitet. Siste spesifikke mål er å analysere potensielle patologiske konformasjonsproteinformer som kan brukes som en biomarkør i tidlige stadier av sykdommen og en biomarkør for sykdomsprogresjon.

Den første fasen av studien vil gi de første epidemiologiske dataene om den familiære formen for PD, samt mutasjonene som er mest representert hos pasienter med PD i Kroatia. I tillegg vil den prospektive kliniske studien bidra til å belyse de sammenvevde effektene av genetiske og miljømessige faktorer i utviklingen og progresjonen av sykdommen, samt deres effekt på behandlingsresultatet. Intestinal og oral mikrobiotasammensetningsanalyse vil avgjøre om det er en forskjell mellom PD og den friske befolkningen mens bruk av kortkjedet fettsyreprofil vil bestemme de metabolske forskjellene mellom de to gruppene. Å analysere markørene for CNS-homeostase, betennelse og neuroglial funksjon vil bestemme utviklingen av sykdommen og også korrelere dem til genetiske faktorer så vel som mikrobiotafunksjonen og sammensetningen. Å analysere de patologiske konformasjonsformene av alfa-synuklein kan føre til oppdagelsen av nye biomarkører i de tidlige stadiene av sykdommen, samt å følge utviklingen av sykdommen