Регистрация / Вход
Прислать материал

14.604.21.0073

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.604.21.0073
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН
Название доклада
Экспериментальное моделирование и разработка ранней диагностики болезни Паркинсона.
Докладчик
Угрюмов Михаил Вениаминович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель: Создание хронических моделей доклинической и ранней клинической стадий болезни Паркинсона и разработка методов комплексной ранней диагностики заболевания.
Задачи:
1. Создание хронической модели доклинической стадии болезни Паркинсона (БП) (деградация дофаминергической нигростриатной системы не достигает порогового уровня, при котором появляются первые нарушения двигательной активности) на мышах с помощью 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин (МФТП) и оценка гибели нейронов и компенсаторных механизмов в нигростриатной системе мозга.
2. Создание хронической модели ранней клинической стадии БП (деградация дофаминергической нигростриатной системы достигает порогового уровня, при котором появляются первые нарушения двигательной активности) на мышах с помощью МФТП и комплексная оценка гибели нейронов и компенсаторных механизмов в нигростриатной системе мозга.
3. Оценка функционального состояния отделов мозга за пределами нигростриатной системы и периферических органов на модели доклинической стадии БП.
4. Поиск биомаркеров в крови на моделях доклинической и ранней клинической стадий БП как основа для создания ранней диагностики БП.
5. Экспериментальная разработка провокационного теста диагностики БП на модели доклинической стадии.
6. Обоснование возможности разработки комплексной диагностики БП на доклинической стадии заболевания на основе биомаркеров и фармакологического провокационного теста.
Актуальность и новизна исследования
Болезнь Паркинсона (БП) является тяжелейшим нейродегенеративным заболеванием, диагностика которого возможна после появления моторных симптомов через 20-30 лет после начала патологического процесса при почти полной деградации нигростриатной системы, участвующей в регуляции двигательной функции. Стратегия борьбы с БП направлена на разработку ранней диагностики – задолго до проявления симптомов, и начало превентивного лечения, замедляющего деградацию нигростриатной системы.
В данном проекте создана инновационная технология диагностики БП на доклинической (асимптомной) стадии – провокационный фармакологический тест с помощью обратимого ингибитора синтеза дофамина – α-метил-п-тирозина (αМПТ). Несмотря на то, что провокационные тесты широко применяются для доклинической диагностики хронических заболеваний (кардиология, эндокринология и др.), они никогда не применялись для диагностики заболеваний мозга. В основе этой методологии лежит принцип обратимого кратковременного усиления функциональной недостаточности нигростриатной системы и доведение ее до порога, при котором кратковременно появляются моторные нарушения.
В отличие от широко разрабатываемых технологий ранней диагностики БП (поиск «относительно специфичных» биомаркеров), диагностика на основе провокационного теста является специфичной и требует несоизмеримо меньших финансовых и временных затрат. Диагностирование БП на доклинической стадии позволит сразу же использовать превентивную терапию, что приведет к продлению периода комфортной жизни больного.
Описание исследования

Хроническую модель доклинической стадии БП на мышах воспроизводили путем введения 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридина (МФТП, предшественник специфического токсина ДА-ергических нейронов) один раз в неделю в течение 5 недель. При этом концентрация ДА снижалась на 70% в стриатуме - месте проекций дофаминергических (ДА-ергических) нейронов через неделю после последней инъекции МФТП по сравнению с контролем, и у животных  отсутствовало нарушение моторного поведения.

Для разработки провокационного теста с целью выявления скрытой функциональной недостаточности нигростриатной ДА-ергической системы был использован α-метил-пара-тирозин (αМПТ) в дозе 50 мг/кг. Через 4 часа после введения αМПТ была проведена оценка двигательной активности животных в тесте «Открытое поле» и было определено содержание  ДА в нигростриатной системе с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимической детекцией. Также был проведен подсчет  количества тел и терминалей аксонов ДА-ергических нейронов в черной субстанции (место локализации тел нейронов) и стриатуме, выявленных иммуногистохимически, а также проведена оценка содержания тирозингидроксилазы - скорость-лимитирующего фермента синтеза ДА методом Вестерн блот. Для оценки долгосрочных эффектов αМПТ был проведен анализ моторного поведения животных через 1 и 7 суток после введения ингибитора. 

Результаты исследования

За отчетный период на хронической модели доклинической стадии БП был разработан принципиально новый подход диагностики этого заболевания – фармакологический провокационный тест. Несмотря на то, что провокационные тесты широко применяются для доклинической диагностики хронических заболеваний (кардиология, эндокринология и др.), они никогда не применялись для диагностики заболеваний мозга. Этот метод позволяет с помощью обратимого ингибитора синтеза ДА – α-метил-пара-тирозин (αМПТ) кратковременно усилить функциональную недостаточность нигростриатной ДА-ергической системы, доводя ее до порогового уровня, при котором кратковременно проявляются моторные нарушения. При этом у контрольных животных также происходит снижение уровня ДА, но не столь значительное, чем в опытной группе, что не сопровождается появлением нарушений моторного поведения.

Учитывая то, что основным показателем эффективности провокационного теста является временное появление моторных нарушений, у животных в опыте и в контроле через 5 недель введения соответственно МФТП или 0.9% NaCl оценивали двигательную активность. Показано, что после введения αМПТ двигательная функция была нарушена только у животных, которым предварительно в течение 5 недель вводили МФТП, т.е. у животных при моделировании доклинической стадии БП, но не в контроле.

Однако чтобы убедиться в том, что нарушения моторной функции после введения αМПТ на хронической модели доклинической стадии БП связано с усилением функциональной недостаточности нигростриатной системы был определен уровень ДА в стриатуме. Действительно, введение αМПТ животным в контрольной группе приводит к снижению концентрации ДА в стриатуме на 15%, в то время как введение ингибитора мышам на модели доклинической стадии БП приводит к снижению уровня ДА на 80%, т.е. до порогового значения.

Важно подчеркнуть, что снижение уровня ДА до порогового уровня при разработке фармакологического провокационного теста не связано ни с гибелью ДА-ергических нейронов нигростриатной системы, ни с изменением содержания тирозингидроксилазы в этих нейронах.

Более того, показано, что нарушение двигательной активности животных носит кратковременный характер и через сутки и даже ранее (9 часов), по предварительным данным нарушения пропадают у опытных животных.

Таким образом, был разработан фармакологический провокационный тест, основанный на использовании ингибитора синтеза ДА (αМПТ), позволяющий выявлять функциональную недостаточность нигростриатной ДА-ергической системы. Важно отметить, что методология нагрузочных тестов давно и широко используется в мировой практике для ранней (доклинической) диагностики хронических заболеваний во всех областях терапии, но никогда не применялась для диагностики хронических неврологических и психических заболеваний. 

Практическая значимость исследования
Разработка доклинической диагностики БП, созданная на основе трансляционной персонализированной и профилактической медицины, будет мощным стимулом для создания доклинической диагностики других фатальных хронических нейродегенеративных заболеваний, в первую очередь болезни Альцгеймера. Более того, появление доклинической диагностики БП откроет новое направление в фармакологии – поиск лекарственных веществ с нейропротекторными свойствами, эффективных именно на ранней стадии развития заболевания.
Наряду с широко используемой в мире методологией создания комплексной доклинической диагностики нейродегенеративных заболеваний на основе анализа периферических биомаркеров, впервые для диагностики неврологических и психических заболеваний будет использована оригинальная технология, разработанная авторами проекта. В основе этой технологии лежит использование провокационного теста, который позволит обратимо усилить скрытую функциональную недостаточность специфической регуляторной системы мозга до такой степени, что она проявится на короткое время в виде специфических клинических симптомов. Эта методология, широко используемая в других областях медицины, позволит резко сократить временные и финансовые затраты на постановку диагноза у больного на доклинической стадии развития заболевания. Это позволит продлить период бессимптомного течения заболевания, т.е. комфортной жизни больного неограниченно долго, возможно, до смерти, вызванной другой причиной. В этом случае будут многократно сокращены расходы на лечение и реабилитацию этих больных.
Разработанные хронические модели доклинической и ранней клинической стадий БП, а также фармакологический провокационный тест могут быть использованы:
(а) как новый подход в фундаментальных исследованиях к комплексной оценке молекулярных механизмов нейродегенерации и нейропластичности мозга;
(б) в фармакологии для скрининга лекарственных веществ, в первую очередь веществ с нейропротекторными свойствами;
(в) в неврологии для поиска биомаркеров в крови, для создания методологии отбора в группу риска развития БП людей;
(в) в неврологии для разработки комплексной диагностики БП на доклинической стадии.