Epidemiologia choroby Parkinsona w Chorwacji oraz wpływ czynników genetycznych i mikrobiomu na progresję i wyniki leczenia choroby (GiOPARK) (GiOPARK)

Choroba Parkinsona (PD) jest drugą pod względem częstości występowania chorobą neurodegeneracyjną, która dotyka 2-3% ogólnej populacji w wieku powyżej 65 lat. Istnieją znaczne różnice w częstości występowania w zależności od położenia geograficznego, rasy i pochodzenia etnicznego. Dokładna przyczyna choroby jest nadal nieznana, ale rola czynników genetycznych i środowiskowych została już ustalona. Niektóre genetyczne formy choroby stanowią niewielki odsetek, dlatego uważa się, że czynniki środowiskowe mają większy wpływ na rozwój choroby. Częstość występowania PD jest wyższa u osób narażonych na znaczne ilości pestycydów i urazowe uszkodzenie mózgu, podczas gdy częstość występowania jest mniejsza u palaczy i osób spożywających większe ilości kofeiny.

Ponadto mikroflora jelitowa i jamy ustnej jest uważana za istotny czynnik w patogenezie choroby, ze względu na stwierdzoną nierównowagę kwiatową u osób cierpiących na chP. W tej chwili nie wiadomo, czy dysbioza mikroflory jelitowej poprzedza chorobę, czy też jest wynikiem zaburzonej komunikacji neuronalnej osi wątroba-mózg. Ponieważ do tej pory nie przeprowadzono odpowiedniego badania epidemiologicznego w Chorwacji, nie ma wiedzy na temat liczby przypadków choroby Parkinsona związanej z czynnikami genetycznymi i środowiskowymi, co czyni ten projekt bardziej naukowym i społecznym.

Specyficznym zdarzeniem patofizjologicznym w PD jest utrata neuronów w istocie czarnej wraz z nagromadzeniem wewnątrzkomórkowego białka α-synukleiny w całym ośrodkowym układzie nerwowym. Należy zauważyć, że PD przez dłuższy czas przebiega bezobjawowo, ponieważ objawy zaczynają się pojawiać dopiero wtedy, gdy dochodzi do utraty ponad 70-80% neuronów dopaminergicznych. ChP towarzyszy dysfunkcja komórek glejowych, które zwykle odpowiadają za utrzymanie homeostazy w ośrodkowym układzie nerwowym. Dysfunkcja prowadzi do zapalenia nerwów i aktywacji mikrogleju, fagocytozy i zniszczenia neuronów. Z drugiej strony brak jest prawidłowej reakcji odżywczej i naprawczej ze strony astrocytów, komórek glejowych zaangażowanych w neuroprotekcję i naprawę uszkodzeń OUN. Niestety nadal nie ma znanego specyficznego biomarkera PD, jednak zmiany markerów neurodegeneracyjnych, żywieniowych i immunologicznych w tych zaburzeniach umożliwiają eksperymentalne monitorowanie postępu choroby. W ostatnich badaniach zaproponowano związek między mikroflorą jelitową a komórkami glejowymi w warunkach fizjologicznych, ale także w patogenezie różnych zaburzeń neurodegeneracyjnych. Obecnie uważa się, że pierwsze zmiany patofizjologiczne zachodzą wewnątrz układu nerwowego jelit, który ma bezpośredni kontakt z mikroflorą jelitową. W ten sposób mikroflora jelitowa może modulować patogenezę PD i przyczyniać się do międzyosobniczej zmienności obrazu klinicznego. Mimo że niewielka liczba badań koncentrowała się na tej części patogenezy choroby, rzeczywisty wpływ dysbiozy mikroflory jelitowej i jamy ustnej na patogenezę choroby Parkinsona nie został ustalony. Ponadto nie przeprowadzono badań, które badałyby związek między czynnikami genetycznymi i środowiskowymi, co sprawia, że ​​konieczne są badania prospektywne z pacjentami z chP de novo, aby rzucić światło na średni wpływ dysbiozy na postęp choroby i wyniki leczenia.

Projekt zakończy się za cztery lata, z czego pierwsze 20 miesięcy będzie przeznaczone na pierwszą fazę (badania genetyczno-epidemiologiczne), a całe 48 miesięcy na drugą fazę projektu (prospektywne badania kliniczne). pierwsza faza badań obejmuje pacjentów z PD w całej Republice Chorwacji. Populacja obejmowałaby wszystkich dostępnych chorych obecnie mieszkających w Chorwacji, którzy są członkami lub pracują w chorwackim stowarzyszeniu pacjentów z PD. Szacunkowa odpowiedź to 10% populacji z ChP (500-750 pacjentów). Pacjenci wypełnią kwestionariusze epidemiologiczne i zostaną wybrani pacjenci z rodzinną ChP. Oczekiwane pojawienie się dziedzicznej postaci choroby w populacji z ChP wynosi około 10-15% (50-75). Druga faza badania (prospektywne badanie kliniczne) obejmuje dwie grupy tematyczne. Pierwsza będzie składała się z pacjentów z Centrów Szpitala Klinicznego w Rijece, którzy nie byli jeszcze aktywnie leczeni (nieleczeni), podczas gdy druga będzie składała się ze zdrowych osób kontrolnych w tym samym przedziale wiekowym. Docelowa liczba osób w obu tych grupach to 50. Kryterium włączenia do udziału pacjentów nieleczonych wcześniej jest potwierdzona diagnoza PD zgodnie z kryteriami diagnostyki klinicznej Towarzystwa Zaburzeń Ruchowych. Zdrowa grupa kontrolna będzie składać się z uczestników z tej samej grupy wiekowej o tym samym stanie odżywienia (wskaźnik masy ciała), a także mieszkających na tym samym obszarze geograficznym co grupa badana. Kryteria wykluczenia z udziału obejmują unikalne plany dietetyczne, przewlekłą chorobę jelit, jakiekolwiek zaburzenie autoimmunologiczne, ostre choroby zakaźne, ostre aktywne zapalenie, dodatni wywiad w kierunku istotnych zabiegów chirurgicznych przewodu pokarmowego oraz aktywny antybiotyk, probiotyk, suplement diety, kortykosteroid i leki immunosupresyjne.

Pierwsza faza – badanie genetyczno-epidemiologiczne (20 miesięcy): W ciągu pierwszych dziewięciu miesięcy w całej Chorwacji rekrutowani będą uczestnicy, którzy są członkami chorwackiego stowarzyszenia pacjentów z chorobą Parkinsona lub współpracują z nim. Pod koniec pierwszego roku badań całe egzomy uczestników zostaną zsekwencjonowane za pomocą sekwencjonowania nowej generacji (NGS), aby znaleźć warianty genetyczne u chorwackich pacjentów. W drugim roku badań planowana jest analiza i rozpowszechnianie wyników oraz poradnictwo dla uczestników z potwierdzonym rodzinnym wariantem choroby. W tym celu uczestnicy będą oddawać próbki krwi do analizy genetycznej. Docelowa liczba osób w tej fazie badań to 50 osób. Uczestnicy zostaną również poproszeni o wypełnienie kilku ustrukturyzowanych formularzy badawczych, które powinny zapewnić oszacowanie podłoża genetycznego uczestnika, wraz z informacjami na temat jego biorytmu, wzorców snu, diety, celów życiowych i ogólnego stresu.

Druga faza - prospektywne badanie kliniczne (48 miesięcy): Selekcja uczestników będzie prowadzona przez cały pierwszy rok badania klinicznego. Do wizyt kontrolnych wybiera się następujące przedziały czasowe: wyjściowa; 6 miesięcy, 12 miesięcy, 24 miesiące i 30 miesięcy. Analizę i upowszechnienie wyników zaplanowano na ostatnie dwa lata badań. Każdy uczestnik badania będzie miał zsekwencjonowany egzom za pomocą NGS, skupiając się głównie na częściach, które mają znany wpływ na patogenezę PD. Zarówno pacjenci, jak i zdrowa populacja kontrolna będą również mieli określony skład mikrobiomu za pomocą NGS, a także ich stan funkcjonalny poprzez analizę składu krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, znanych produktów metabolicznych mikrobiomu. Test ELISA (test immunoenzymatyczny) zostanie wykorzystany do oceny stanu zapalnego, funkcji gleju, a postęp choroby zostanie również określony za pomocą określonych markerów w próbkach surowicy i osocza uczestnika. Fluorescencyjna spektroskopia korelacyjna (FCS), a dokładniej analiza fluktuacji fluorescencji (FIFA) tioflawiny T (ThT) zostanie wykorzystana do określenia istnienia patologicznych form konformacyjnych białek i ich związku ze stopniem zaawansowania choroby i terapią. W przypadku tych metod uczestnicy zostaną poproszeni o oddanie próbki krwi, kału i śliny. Postęp choroby będzie również monitorowany za pomocą ultrasonografii przezczaszkowej B-mod i rezonansu magnetycznego mózgu.

Sekwencjonowanie egzomu zostanie przeprowadzone na początku badania, natomiast analiza składu i funkcji mikrobiomu zostanie przeprowadzona podczas pierwszej i ostatniej wizyty kontrolnej. Analiza biomarkerów, analiza konformacji białek oraz metody neuroradiologiczne będą wykonywane przy każdym badaniu kontrolnym. Od pierwszej wizyty uczestnicy zostaną poproszeni o wypełnienie kilku ustrukturyzowanych kwestionariuszy badawczych, które pozwolą oszacować podłoże genetyczne uczestnika, wraz z informacjami na temat jego biorytmu, wzorców snu, diety, celów życiowych i ogólnego stresu. Ponadto stan poznawczy uczestników zostanie oceniony za pomocą zwalidowanych testów, takich jak Mini-Mental State Examination (MMSE) i Montreal Cognitive Assessment (MoCA), podczas gdy ogólne objawy niemotoryczne zostaną ocenione za pomocą Non- Kwestionariusz Objawów Motorycznych (NMSQ) oraz Skala Objawów Nieruchowych (NMSS). Pacjenci będą również oceniani za pomocą UPDRS (zunifikowanej skali oceny choroby Parkinsona), najbardziej widocznej skali w PD.

Głównym celem pierwszej fazy projektu jest określenie, które mutacje genetyczne są najbardziej reprezentowane w chorwackiej populacji dotkniętej rodzinną postacią choroby Parkinsona. W drugiej fazie głównym celem jest określenie wpływu czynników genetycznych i mikrobiologicznych na postęp choroby i wyniki leczenia. Celem szczegółowym tej części projektu jest określenie, ilu pacjentów w ogólnej populacji chorych na chP ma zaburzenie genetyczne i które geny odgrywają rolę w tym schorzeniu, a także określenie składu mikroflory jelitowej i jamy ustnej zarówno w grupa testowa pacjenta i zdrowa grupa kontrolna. Ponadto szczegółowymi celami są ocena wpływu standardowego leczenia PD na skład mikrobiomu, progresję neurodegeneracji i aktywność zapalenia nerwów w OUN oraz zbadanie, czy istnieje związek między fizjologiczną i patofizjologiczną funkcją mikrobiomu, przy użyciu markerów postęp choroby i aktywność gleju. Ostatnim celem szczegółowym jest analiza potencjalnych patologicznych form białek konformacyjnych, które mogłyby zostać wykorzystane jako biomarker we wczesnych stadiach choroby oraz biomarker jej progresji.

Pierwsza faza badania dostarczy pierwszych danych epidemiologicznych dotyczących rodzinnej postaci PD, a także mutacji najczęściej występujących u pacjentów z PD w Chorwacji. Ponadto prospektywne badanie kliniczne przyczyni się do wyjaśnienia przeplatających się skutków czynników genetycznych i środowiskowych w powstawaniu i postępie choroby, a także ich wpływu na wyniki leczenia. Analiza składu mikroflory jelitowej i jamy ustnej określi, czy istnieje różnica między PD a populacją zdrową, podczas gdy użycie profilu krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych określi różnice metaboliczne między tymi dwiema grupami. Analiza markerów homeostazy OUN, stanu zapalnego i funkcji gleju pozwoli określić postęp choroby, a także skorelować je z czynnikami genetycznymi oraz funkcją i składem mikrobiomu. Analiza patologicznych form konformacyjnych alfa-synukleiny może doprowadzić do odkrycia nowych biomarkerów we wczesnych stadiach choroby, a także do śledzenia progresji choroby