IGF i inne czynniki neurotroficzne u pacjentów z demencją

Wprowadzenie Demencja Szacunkowa częstość występowania demencji w Danii wynosi 85 000 (2011), a globalna częstość występowania jest bliska 36 milionom (2010). Ponadto przewiduje się, że liczba ta podwoi się w ciągu najbliższych 20 lat, głównie ze względu na starzenie się społeczeństwa. Koszty demencji stanowią 1% światowego PKB – perspektywa, która będzie stanowić wyzwanie dla obecnych systemów opieki zdrowotnej i gospodarek narodowych (1,2,3).

Demencja obejmuje szereg postępujących zwyrodnieniowych chorób mózgu. Demencja charakteryzuje się postępującym pogorszeniem funkcji poznawczych, funkcji i zachowania, które jest na tyle poważne, że zagraża funkcjonowaniu społecznemu i zawodowemu. Demencja charakteryzuje się utratą pamięci epizodycznej, trudnościami w nazywaniu i znajdowaniu słów, apraksją, dysfunkcjami wykonawczymi oraz zmianami osobowości i nastroju. Najczęstszą przyczyną otępienia jest choroba Alzheimera (4, 5, 6).

Patogeneza otępienia typu alzheimerowskiego pozostaje nieuchwytna. Przez wiele lat patofizjologiczną cechą charakterystyczną otępienia typu alzheimerowskiego była toksyczność spowodowana gromadzeniem się białek amyloidu-beta w płytkach i fosforylowanego białka tau związanego ze splątkami neurofibrylarnymi. Jednak teoria ta opiera się na genetycznej „rodzinnej chorobie Alzheimera o wczesnym początku”, która jest rzadszym typem dziedzicznym. Obecnie hipotezy dotyczące patogenezy choroby Alzheimera w rzeczywistości nie zgadzają się z teorią teorii amyloidu-beta. Istnieje zatem potrzeba lepszego zrozumienia mechanizmów prowadzących do najczęstszych postaci choroby Alzheimera. Lepsze zrozumienie choroby może umożliwić wczesną diagnozę i, co ważne, leczenie przyczynowe choroby Alzheimera, w przeciwieństwie do dostępnych obecnie opcji jedynie objawowych (4, 7, 8, 9).

System IGF Jednym z głównych obszarów ostatnich badań nad demencją jest rola wsparcia neurotroficznego, obszar badań obejmujący insulinę i system insulinopodobnych czynników wzrostu. Insulina i układ IGF są ważne w prawidłowym wzroście somatycznym, rozwoju, naprawie i regeneracji tkanek przez całe życie. Wcześniejsze badania wykazały, że upośledzenie mózgowego wykorzystania glukozy i metabolizmu energetycznego stanowi bardzo wczesne nieprawidłowości, które poprzedzają lub towarzyszą początkowym etapom upośledzenia funkcji poznawczych. Jednak cukrzyca typu 2, która często charakteryzuje się insulinoopornością, nie została uznana za przyczynę choroby Alzheimera, chociaż istnieje korelacja między insulinoopornością a dysfunkcjami poznawczymi.

Komórkowe szlaki sygnałowe IGF-I i IGF-II pokrywają się w dużym stopniu ze szlakami wykorzystywanymi przez insulinę, a wszystkie trzy białka wiążą się z tymi samymi receptorami, choć z różnym powinowactwem. Kilka badań wykazało, że stosunek między stężeniami IGF-I w płynie mózgowo-rdzeniowym (CSF) i osoczu (stosunek CSF/osocze) jest zmniejszony u pacjentów z chorobą Alzheimera. Co ciekawe, wydaje się, że IGF-I promuje klirens amyloidu beta.

IGF-II był mniej badany, ale jest wyrażany w mózgu zarówno podczas rozwoju, jak iw wieku dorosłym, i zmniejsza się wraz z wiekiem. W mózgu względne stężenie jest najwyższe w hipokampie. (10-14). Ponadto nasza grupa ma nowe dane wskazujące, że w płynie mózgowo-rdzeniowym IGF-II jest najważniejszym czynnikiem wzrostu, jeśli chodzi o aktywację receptora IGF-I (Mia-Maiken Kallestrup i in., rękopis w przygotowaniu).

Pamięć Pamięć jest kwestią konsolidacji, dzięki której nowo poznane nietrwałe informacje stają się silniejsze i odporne na zakłócenia. Proces ten zależy od de novo syntezy RNA i białek oraz funkcji białka wiążącego element odpowiedzi cAMP (CREB) i białka wiążącego wzmacniacz CCAAT (C/EBP), z których oba są czynnikami transkrypcyjnymi. Wcześniejsze badania wykazały, że miejsce wiązania C/EBP znajduje się w regionie promotorowym genu IGF-II w wątrobie i innych tkankach (10).

IGF-II a pamięć Aby rozwiązać zagadkę demencji, ważne jest wyjaśnienie wczesnych zmian biomarkerów we wczesnych stadiach demencji, a tym samym możliwe ujawnienie patogenezy i możliwych metod leczenia. Eksperyment ze szczurami i pamięcią mógł już zrobić pierwszy krok w tym kierunku. Wykazano, że podawanie IGF-II szczurom znacznie poprawia retencję pamięci i zapobiega zapominaniu. Ponadto hamujące uczenie się unikania (paradygmat, w którym podmiot uczy się kojarzyć określony kontekst ze zdarzeniem) prowadzi do zwiększenia ekspresji IGF-II w hipokampie. Wreszcie, co ważne, wstrzyknięcia rekombinowanego IGF-II do hipokampa po treningu lub przywróceniu pamięci znacznie poprawiają retencję pamięci i zapobiegają zapominaniu (10).

Neurotroficzne czynniki wzrostu:

Mózg dorosłego człowieka jest w stanie generować nowe neurony, mimo że ma ograniczoną pojemność. Być może ta zdolność zależy od wystarczającej ilości neurotroficznych czynników wzrostu. Czynniki neurotroficzne obejmują czynnik wzrostu nerwów (NGF) i neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego (BDNF).

BDNF jest ważny dla przeżycia neuronów, plastyczności synaptycznej i pamięci, co wraz z tendencją do zwiększania poziomu BDNF we wczesnych stadiach choroby Alzheimera wskazuje na związek. Wzrost BDNF we wczesnych stadiach choroby Alzheimera może być odzwierciedleniem kompensacji neurodegeneracji. Podczas progresji choroby Alzheimera poziom BDNF spada do poziomu zdrowych osób starszych.

NGF indukuje wzrost neuronów i utrzymuje proliferację neuronów w interakcji z innymi czynnikami wzrostu. Poziomy NGF w surowicy, płynie mózgowo-rdzeniowym lub mózgu nie wydają się różnić od pacjentów z chorobą Alzheimera do normalnych pacjentów w podeszłym wieku, ale wydają się różnić w różnych regionach mózgu. Wreszcie wzorzec ekspresji BDNF i NGF silnie koreluje ze stężeniem amyloidu (15).

Klaster różnicowania 163(CD-163) CD-163 jest receptorem zmiatającym, który rozpoznaje i wychwytuje makrocząsteczki kompleksu hemoglobina-haptoglobina i jego poziomy we wskazaniu aktywacji monocytów-makrofagów. Rozpuszczalna forma receptora nazywa się sCD163 i znajduje się w osoczu. Poziomy sCD163 w osoczu są podwyższone w szerokim zakresie chorób zapalnych (16).

Hipoteza Pacjenci z otępieniem mają rozregulowane stężenie i/lub aktywność IGF-I, IGF-II, NGF, BDNF i sCD-163 w płynie mózgowo-rdzeniowym.

Cel pracy Określenie stężenia i aktywności biologicznej IGF-I, IGF-II, BDNF, NGF i sCD-163 w płynie mózgowo-rdzeniowym i surowicy u pacjentów z chorobą Alzheimera w porównaniu z grupą kontrolną (pacjenci z nieokreślonymi objawami neurologicznymi lub chorobą).

Metoda Badana populacja Wszyscy uczestniczący pacjenci muszą mieć ukończone 18 lat. Są wykluczeni z badania w przypadku ostrego neuroinfekcji bakteryjnej i ostrego krwawienia Populacja badana tego projektu obejmie wszystkich pacjentów z rozpoznaną lub podejrzewaną demencją, którzy zostaną poddani nakłuciu lędźwiowemu na Oddziale Neurologii Szpitala Uniwersyteckiego w Aarhus w ramach ich opracowanie diagnostyczne.

Grupa kontrolna obejmuje pacjentów z nieokreślonymi objawami lub chorobami neurologicznymi, którzy zostaną poddani nakłuciu lędźwiowemu na Oddziale Neurologii Szpitala Uniwersyteckiego w Aarhus w ramach diagnostyki, niezależnie od tego badania.

Pacjenci otrzymają informacje o projekcie badawczym i zostaną poproszeni o podanie treści do udziału. Udział obejmuje ekstrakcję 2-3 ml płynu mózgowo-rdzeniowego oraz dodatkową próbkę krwi (10 ml), która zostanie wykorzystana do analizy składników układu IGF oraz czynników neurotroficznych. Uczestnicy nie otrzymają żadnej formy płatności, ale mogą otrzymać zwrot kosztów transportu.

Cały czas w trakcie prac diagnostycznych, a co za tym idzie w projekcie badawczym, będziemy brać pod uwagę stan psychiczny i fizyczny pacjentów. Projekt badawczy będzie realizowany zgodnie z ustawą o przetwarzaniu danych osobowych.

Na Oddziale Neurologii Szpitala Uniwersyteckiego w Aarhus Klinika Demencji stosuje nakłucie lędźwiowe jako narzędzie diagnostyczne u około trzech pacjentów tygodniowo. Szacuje się, że około 1/3 do 1/2 tych pacjentów zakończy się diagnozą choroby Alzheimera i ci pacjenci zostaną ostatecznie włączeni do projektu na okres 36-40 tygodni. Ogółem w okresie badania umożliwi to włączenie 50-60 pacjentów.

Analiza Płyn rdzeniowy i surowica zostaną poddane analizie w Laboratorium Badań Medycznych. Próbki płynu rdzeniowego i krwi zostaną zdeponowane w biobanku badawczym Szpitala Uniwersyteckiego w Aarhus. Planuje się przeprowadzenie wszystkich analiz biochemicznych w tym samym czasie, gdy zostaną pobrane wszystkie próbki. W przypadku wiedzy w tej dziedzinie zamierzamy deponować próbki przez 5 lat po tym projekcie. Jeśli próbki mają być wykorzystane do innego projektu, Krajowa Komisja ds. Etyki Badań nad Zdrowiem i Duńska Agencja Ochrony Danych zażądają ponownego złożenia wniosku.

Stężenia immunologiczne IGF-I i IGF-II są mierzone za pomocą zwalidowanych analiz wewnętrznych. Ponadto Szpital Uniwersytecki w Aarhus dysponuje unikalną techniką, dzięki której można mierzyć bioaktywność IGF-I i -II w płynie mózgowo-rdzeniowym. Technika ta opiera się na wewnętrznym teście biologicznym opartym na komórkach, opracowanym w 2003 roku. Ta metoda bierze pod uwagę, że duża część IGF-I i IGF-II jest związana z białkami, a tym samym uważana jest za nieaktywną biologicznie. Test biologiczny jest w stanie zmierzyć zdolność zarówno surowicy, jak i płynu mózgowo-rdzeniowego do stymulacji IGF-IR in vitro, co czyni metodę znacznie bardziej specyficzną. Badania pilotażowe naszej grupy wykazały, że możliwy jest pomiar biologicznej aktywności IGF-IR w płynie mózgowo-rdzeniowym. Udowodniono, że:

i) Biologiczna aktywność IGF płynu mózgowo-rdzeniowego in vitro pochodzi głównie z IGF-II ii) Aktywność biologiczna jest znacznie wyższa niż oczekiwano w porównaniu z prostymi pomiarami stężenia dzięki niskim stężeniom białek wiążących IGF.

Stężenia immunologiczne białek wiążących IGF będą mierzone za pomocą komercyjnych lub opracowanych wewnętrznie testów immunologicznych i technik blottingu ligandów.

Stężenia NGF, BDNF i sCD-163 w płynie mózgowo-rdzeniowym i surowicy będą analizowane za pomocą już ustalonych technik, a płyn mózgowo-rdzeniowy będzie badany za pomocą spektrometrii.

Badanie kliniczne Badanie kliniczne zostanie przeprowadzone jako naturalna część badania demencji. Obejmuje to wywiad lekarski i obiektywne badanie, tomografię komputerową i testy funkcji poznawczych, w tym MMSE (mini-mentalne badanie stanu) i ACE (badanie funkcji poznawczych Adenbrooke'a). W razie wątpliwości badanie bardziej rozszerzone przeprowadzi neurofizjolog. Informacje z badania klinicznego w postaci dokumentacji medycznej zostaną wykorzystane do oceny możliwości rozpoznania otępienia, w tym progresji choroby, a tym samym do oceny możliwych rozregulowanych stężeń i/lub aktywności IGF-I, IGF-II, NGF, BDNF i sCD-163 w płynie mózgowo-rdzeniowym.

Moc Bioaktywność IGF w płynie mózgowo-rdzeniowym u pacjentów z otępieniem nie została wcześniej określona. Dane pilotażowe wskazują, że bioaktywność IGF-II u zdrowych osób (n=9) wynosi 57 ± 13 ng/ml (średnia ± SD). Jeśli różnica w grupie pacjentów jest ustawiona na 26 ng/ml (̴ 2 x SD), to włączenie 10 osób na grupę daje projektowi moc 90% przy użyciu ANOVA i istotny poziom 5%. Dlatego wybrano 15 pacjentów do projektu.

Statystyka Program ANOVA będzie używany do analiz statystycznych. Stosowane będą testy parametryczne lub nieparametryczne w zależności od rozkładu normalnego danych. We wszystkich analizach statystycznych zastosowany zostanie 5% poziom istotności.

Perspektywa Jak wspomniano wcześniej, koszty demencji stanowią już 1% światowego PKB, a częstość występowania demencji ma się podwoić w ciągu następnych dwudziestu lat. Postępujący charakter choroby oznacza, że ​​szacunkowo 43% przypadków demencji wymaga wysokiego poziomu opieki (odpowiednik domu opieki). Dlatego oczywiste jest, że profilaktyka, opóźniony początek, spowolnienie progresji i potencjalna wyleczalność są kluczowymi czynnikami nie tylko dla dobrego samopoczucia pacjentów i ich bliskich, ale także dla ekonomii systemów opieki zdrowotnej. (2,17) Ten projekt badawczy opiera się na najnowszej teorii demencji jako choroby układu IGF, ale w przeciwieństwie do innych badań jesteśmy w stanie mierzyć stężenia, jak również bioaktywność. To potencjalnie otworzy się na dalszą wiedzę na temat dynamiki demencji, a tym samym potencjalnie ujawni dalsze zrozumienie patogenezy i celów medycznych demencji.

Względy etyczne Ogólne względy etyczne Badania przeprowadzone na pacjentach biorących udział w tym projekcie badawczym obejmują nakłucie lędźwiowe i próbki krwi. Niezależnie od tego badania oba te testy zostaną wykonane w ramach diagnostyki.

Wykonanie nakłucia lędźwiowego wiąże się z pewnym ryzykiem, które obejmuje ból głowy po nakłuciu lędźwiowym, który występuje u 12% pacjentów, ale najczęściej występuje u młodszych pacjentów. Najczęściej ból głowy trwa krótko i można go wyleczyć za pomocą plastra z krwią. Użycie igły do ​​nakłucia lędźwiowego może spowodować przemijający ból lędźwiowy i jego kumulację. Względy etyczne dla pacjentów z otępieniem Zainteresowana grupa pacjentów powoduje rozszerzone rozważania etyczne. Jak wspomniano wcześniej, objawy demencji powodują utratę pamięci, trudności ze znalezieniem odpowiednich słów i zrozumieniem tego, co ludzie mówią. W związku z tym wątpliwe jest, czy pacjenci są w stanie podjąć samodzielną decyzję o uczestnictwie w projekcie (6).

Wszystkim pacjentom z demencją zostaną wykonane wszystkie badania w ramach standardowej diagnostyki demencji. Dlatego niniejsze badanie nie wprowadza żadnych dodatkowych badań broniących etycznego aspektu tego badania. Biorąc pod uwagę niskie ryzyko związane z tym projektem, łagodne formy demencji oraz wysoką częstość występowania i powagę choroby, oceniamy ten projekt jako etycznie akceptowalny. Ponadto bardzo ważne jest zbadanie patogenezy i możliwych celów demencji.

Cel Pozytywne, negatywne, jak również niejednoznaczne wyniki tego badania zostaną opublikowane. Wyniki będą podstawą raportu z roku badawczego i artykułu do publikacji w anglojęzycznym czasopiśmie recenzowanym.