ИФР и другие нейротрофические факторы у пациентов с деменцией

Введение Деменция По оценкам, распространенность деменции в Дании составляет 85 000 человек (2011 г.), а глобальная распространенность приближается к 36 миллионам (2010 г.). Кроме того, по прогнозам, в ближайшие 20 лет это число удвоится, в первую очередь из-за демографического старения. Затраты на деменцию составляют 1% мирового ВВП — перспектива, которая бросит вызов существующим системам здравоохранения и национальной экономике (1,2,3).

Деменция включает ряд прогрессирующих дегенеративных заболеваний головного мозга. Деменция характеризуется прогрессирующим ухудшением когнитивных функций, функций и поведения, которое является достаточно серьезным, чтобы поставить под угрозу социальное и профессиональное функционирование. Деменция характеризуется потерей эпизодической памяти, трудностями в назывании и подборе слов, апраксией, исполнительной дисфункцией и изменениями личности и настроения. Наиболее частой причиной деменции является болезнь Альцгеймера (4, 5, 6).

Патогенез деменции Альцгеймера остается неясным. В течение многих лет патофизиологическим признаком деменции Альцгеймера была токсичность, вызванная накоплением белков бета-амилоида в бляшках и фосфорилированного тау-белка, связанного с нейрофибриллярными клубками. Однако эта теория основана на генетической «ранней семейной болезни Альцгеймера», которая является менее частым наследственным типом. В настоящее время гипотезы о патогенезе болезни Альцгеймера фактически расходятся с гипотезой бета-амилоидной теории. Таким образом, необходимо углубить наше понимание механизмов, ведущих к наиболее распространенным формам болезни Альцгеймера. Лучшее понимание болезни может позволить более раннюю диагностику и, что важно, причинно-следственную терапию болезни Альцгеймера, в отличие от чисто симптоматических вариантов, доступных сегодня (4, 7, 8, 9).

IGF-система Одной из основных областей недавних исследований деменции является роль нейротрофической поддержки, область исследований, которая охватывает инсулин и систему инсулиноподобного фактора роста. Инсулин и система IGF важны для нормального соматического роста, развития, восстановления и регенерации тканей на протяжении всей жизни. Более ранние исследования показали, что нарушения утилизации глюкозы мозгом и энергетического метаболизма представляют собой очень ранние аномалии, которые предшествуют или сопровождают начальные стадии когнитивных нарушений. Однако диабет 2 типа, который часто характеризуется резистентностью к инсулину, не был установлен как причина болезни Альцгеймера, хотя существует корреляция между резистентностью к инсулину и когнитивной дисфункцией.

Клеточные сигнальные пути IGF-I и IGF-II в значительной степени перекрываются с путями, используемыми инсулином, и все три белка связываются с одними и теми же рецепторами, хотя и с разным сродством. Несколько исследований показали, что соотношение между концентрациями IGF-I в спинномозговой жидкости (ЦСЖ) и плазме (соотношение ЦСЖ/плазма) снижено у пациентов с болезнью Альцгеймера. Интересно, что ИФР-1, по-видимому, способствует клиренсу бета-амилоида.

IGF-II менее изучен, но он экспрессируется в мозге как во время развития, так и во взрослом возрасте и снижается с возрастом. В головном мозге относительная концентрация наиболее высока в гиппокампе. (10-14). Кроме того, у нашей группы есть новые данные, указывающие на то, что в спинномозговой жидкости ИФР-II является наиболее важным фактором роста, когда речь идет об активации рецептора ИФР-1 (Mia-Maiken Kallestrup et al., рукопись в процессе подготовки).

Память Память — это вопрос консолидации, благодаря которому вновь усвоенная лабильная информация становится более прочной и устойчивой к разрушению. Этот процесс зависит от синтеза РНК и белка de novo, а также от функции белка, связывающего элемент ответа цАМФ (CREB), и белка, связывающего энхансер CCAAT (C/EBP), оба из которых являются факторами транскрипции. Предыдущие исследования показали наличие сайта связывания C/EBP в промоторной области гена IGF-II в печени и других тканях (10).

IGF-II и память Чтобы решить загадку деменции, важно объяснить ранние изменения биомаркеров на ранних стадиях деменции и, таким образом, возможно выявить патогенез и возможные методы лечения. Эксперимент с крысами и памятью, возможно, уже сделал первый шаг к этому. Было продемонстрировано, что введение крысам ИФР-II значительно улучшает сохранение памяти и предотвращает забывание. Кроме того, обучение торможению избегания (парадигма, в которой субъект учится связывать конкретный контекст с событием) приводит к увеличению экспрессии IGF-II в гиппокампе. Наконец, что важно, инъекции рекомбинантного IGF-II в гиппокамп после обучения или извлечения памяти значительно улучшают сохранение памяти и предотвращают забывание (10).

Нейротрофические факторы роста:

Мозг взрослого человека способен генерировать новые нейроны, хотя его возможности ограничены. Возможно, эта способность зависит от достаточного количества нейротрофических факторов роста. Нейротрофические факторы включают фактор роста нервов (NGF) и нейротрофический фактор головного мозга (BDNF).

BDNF важен для выживания нейронов, синаптической пластичности и памяти, что наряду с тенденцией к повышению уровня BDNF на ранних стадиях болезни Альцгеймера указывает на связь. Увеличение BDNF на ранних стадиях болезни Альцгеймера может быть отражением компенсации нейродегенерации. При прогрессировании болезни Альцгеймера уровень BDNF снижается до уровня здоровых пожилых людей.

NGF индуцирует рост нейронов и поддерживает пролиферацию нейронов, взаимодействуя с другими факторами роста. Уровни NGF в сыворотке, спинномозговой жидкости или мозге, по-видимому, не отличаются у пациентов с болезнью Альцгеймера и у нормальных пожилых пациентов, но, по-видимому, различаются между различными областями мозга. Наконец, характер экспрессии BDNF и NGF сильно коррелирует с концентрацией амилоида (15).

Кластер дифференцировки 163 (CD-163) CD-163 представляет собой рецептор-мусорщик, который распознает и поглощает макромолекулы комплекса гемоглобин-гаптоглобин и его уровни, что указывает на активацию моноцитов-макрофагов. Растворимая форма рецептора называется sCD163 и обнаруживается в плазме. Уровни sCD163 в плазме повышаются при большом количестве воспалительных заболеваний (16).

Гипотеза У пациентов с деменцией нарушена регуляция концентрации и/или активности IGF-I, IGF-II, NGF, BDNF и sCD-163 в спинномозговой жидкости.

Цель. Определить концентрацию и биологическую активность IGF-I, IGF-II, BDNF, NGF и sCD-163 в спинномозговой жидкости и сыворотке у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению с контролем (пациенты с неуточненными неврологическими симптомами или заболеванием).

Метод Исследуемая популяция Все участвующие пациенты должны быть старше 18 лет. Они исключаются из исследования в случае острой бактериальной нейроинфекции и острого кровотечения. Исследуемая популяция этого проекта будет включать всех пациентов с установленной или подозреваемой деменцией, которым будет проведена люмбальная пункция в отделении неврологии Орхусской университетской больницы в рамках их диагностическая работа.

Контрольная группа включает пациентов с неуточненными неврологическими симптомами или заболеваниями, которым будет проведена люмбальная пункция в отделении неврологии Орхусской университетской больницы в рамках диагностического обследования независимо от этого исследования.

Пациенты получат информацию об исследовательском проекте, и им будет предложено предоставить свое содержание для участия. Участие предполагает забор дополнительно 2-3 мл спинномозговой жидкости и дополнительный образец крови (10 мл), который будет использован для анализа компонентов системы ИФР и нейротрофических факторов. Участники не получат никакой оплаты, но могут получить компенсацию за транспорт.

Во время диагностического обследования и, следовательно, в исследовательском проекте мы всегда будем принимать во внимание психическое и физическое состояние пациентов. Исследовательский проект будет осуществляться в соответствии с Законом об обработке персональных данных.

В отделении неврологии Орхусской университетской больницы клиника деменции использует люмбальную пункцию в качестве диагностического инструмента примерно у трех пациентов в неделю. Подсчитано, что от 1/3 до 1/2 этих пациентов в конечном итоге получат диагноз Альцгеймера, и эти пациенты в конечном итоге будут включены в проект в течение 36-40 недель. В целом за период исследования это позволит включить 50-60 пациентов.

Анализ Спинномозговая жидкость и сыворотка будут проанализированы в Медицинской исследовательской лаборатории. Образцы спинномозговой жидкости и крови будут храниться в исследовательском биобанке в больнице Орхусского университета. План состоит в том, чтобы проводить все биохимические анализы одновременно со сбором всех образцов. В случае наличия знаний в данной области мы намерены депонировать образцы в течение 5 лет после этого проекта. Если образцы будут использоваться для другого проекта, Национальный комитет по этике исследований в области здравоохранения и Датское агентство по защите данных потребуют повторной подачи заявки.

Иммунологические концентрации IGF-I и IGF-II измеряются с помощью утвержденных внутренних анализов. Кроме того, в больнице Орхусского университета имеется уникальная методика, позволяющая измерять биологическую активность IGF-I и -II в спинномозговой жидкости. Этот метод основан на собственном клеточном биоанализе, разработанном в 2003 году. Этот метод учитывает, что большая часть IGF-I и IGF-II связана с белками и поэтому считается биологически неактивной. Биоанализ позволяет измерить способность как сыворотки, так и спинномозговой жидкости стимулировать IGF-IR in vitro, что делает метод гораздо более специфичным. Пилотные исследования нашей группы показали, что можно измерить биологическую активность IGF-IR в спинномозговой жидкости. Доказано, что:

i) Биологическая активность IGF in vitro в спинномозговой жидкости в основном обусловлена ​​IGF-II. ii) Биологическая активность намного выше, чем ожидалось, по сравнению с простыми измерениями концентрации из-за низких концентраций IGF-связывающих белков.

Иммунологические концентрации IGF-связывающих белков будут измеряться с помощью коммерческих или собственных разработанных иммуноанализов и методов блоттинга лигандов.

Концентрации NGF, BDNF и sCD-163 в спинномозговой жидкости и сыворотке будут проанализированы с помощью уже установленных методов, а спинномозговая жидкость будет исследована с помощью спектрометрии.

Клиническое обследование Клиническое обследование проводится как естественная часть обследования на деменцию. Это включает в себя сбор анамнеза и объективное обследование, компьютерную томографию и когнитивные тесты, включая MMSE (краткое обследование психического состояния) и ACE (когнитивное обследование Аденбрука). В случае сомнений нейрофизиолог проведет более расширенное обследование. Информация из клинического осмотра в форме медицинской карты будет использоваться для оценки возможности деменции в качестве диагноза, включая прогрессирование заболевания, и, таким образом, для оценки возможных нерегулируемых концентраций и/или активности IGF-I, IGF-II, NGF, BDNF и sCD-163 в спинномозговой жидкости.

Мощность. Биоактивность ИФР в спинномозговой жидкости у больных деменцией ранее не определялась. Экспериментальные данные показывают, что биоактивность ИФР-II у здоровых людей (n = 9) составляет 57 ± 13 нг/мл (среднее значение ± стандартное отклонение). Если разница в группе пациентов установлена ​​на уровне 26 нг/мл (̴ 2 x SD), то включение 10 человек в группу дает проекту мощность 90 % с использованием ANOVA и значительный уровень 5 %. Поэтому было принято решение включить в проект 15 пациентов.

Статистика Программа ANOVA будет использоваться для статистического анализа. В зависимости от нормального распределения данных будут использоваться параметрические или непараметрические тесты. Во всех статистических анализах будет использоваться уровень значимости 5%.

Перспектива Как упоминалось ранее, затраты на деменцию уже составляют 1% мирового ВВП, и ожидается, что распространенность деменции удвоится в течение следующих двадцати лет. Прогрессирующий характер заболевания означает, что, по оценкам, 43% случаев деменции нуждаются в уходе высокого уровня (эквивалентном дому престарелых). Таким образом, очевидно, что профилактика, отсроченное начало, замедленное прогрессирование и потенциальное излечение являются решающими факторами не только для благополучия пациентов и их родственников, но и для экономики систем здравоохранения. (2,17) Этот исследовательский проект основан на недавней теории слабоумия как заболевания в системе ИФР, но, в отличие от других исследований, мы можем измерять концентрации, а также биологическую активность. Это потенциально откроет дополнительные знания о динамике деменции и, таким образом, потенциально продемонстрирует дальнейшее понимание патогенеза и медицинских целей деменции.

Этические соображения Этические соображения в целом Тесты, проведенные на пациентах, участвующих в этом исследовательском проекте, включают люмбальную пункцию и образцы крови. Оба этих теста будут выполняться как часть диагностического обследования независимо от данного исследования.

Выполнение люмбальной пункции связано с некоторыми рисками, которые включают головную боль после люмбальной пункции с частотой 12%, но чаще всего встречаются у молодых пациентов. Чаще всего головная боль носит кратковременный характер и может быть излечена наложением кровяного пластыря. Использование иглы для люмбальной пункции может вызвать временную поясничную боль и накопление Этические соображения для пациентов с деменцией Заинтересованная группа пациентов вызывает расширенные этические соображения. Как упоминалось ранее, симптомы слабоумия вызывают потерю памяти, трудности с подбором правильных слов и пониманием того, что говорят люди. Таким образом, сомнительно, что пациенты могут принять независимое решение об участии в проекте (6).

Всем пациентам с деменцией будут проведены все тесты в рамках стандартной диагностической работы по поводу деменции. Поэтому это исследование не вводит никаких дополнительных исследований, защищающих этический аспект этого исследования. Принимая во внимание низкий риск, связанный с этим проектом, легкие формы деменции и высокую распространенность и серьезность заболевания, мы оцениваем этот проект как этически приемлемый. Кроме того, очень важно изучить патогенез и возможные мишени деменции.

Цель Будут опубликованы положительные, отрицательные, а также неубедительные результаты этого исследования. Результаты лягут в основу годового отчета об исследовании и статьи для публикации в англоязычном рецензируемом журнале.