Biomarker Koyak Berpotensi Untuk Diagnosis Penyakit Parkinson—Kajian PerintisⅡ
Mar 02, 2023
3. Keputusan
3.1. Pesakit dan Parameter Klinikal
Antara Mac 2019 dan Oktober 2019, 24 pesakit dengan iPD, tiga pembawa simptom mutasi E46K-SNCA, dan 27 subjek CT telah dimasukkan dalam kajian rintis ini, yang ciri-ciri amnya dibentangkan dalam Jadual 1. Purata tempoh penyakit pesakit PD ialah 9.36 tahun, dan mereka mengalami kecacatan motor dua hala ringan (skor UPDRS) dan skor Hoehn dan Yahr yang mencadangkan kerosakan motor ringan hingga sederhana. Satu ciri pesakit IPD ialah 40 peratus daripada mereka mempunyai blepharitis ringan hingga sederhana.
3.2. Data nLC MS/MS Sejumlah 560 protein koyakan telah dikenal pasti dalam sampel yang dianalisis di sini, oleh kajian proteomik terdahulu tentang koyakan, dan beberapa perubahan proteom koyak khusus kumpulan terbukti dalam pesakit PD berbanding CT. Protein dengan kelimpahan yang berbeza dengan kajian proteomik sebelumnya mengenai air mata, dan beberapa perubahan protein air mata khusus kumpulan terbukti dalam pesakit PD berbanding CT. Protein dengan kelimpahan yang berbeza dikesan dalam kedua-dua kumpulan, walaupun kebanyakan protein yang dinyahkawal selia dalam proteom air mata pesakit PD telah diekspresikan secara berlebihan. Analisis rangkaian STRING PPI telah dilakukan untuk menilai interaksi antara protein yang berbeza dengan ketara dalam pesakit PD dan CT (Rajah 1). Protein yang diekspresikan secara berlebihan dalam pesakit PD telah terlibat dalam interaksi yang jauh lebih banyak daripada yang dijangkakan, menunjukkan g bahawa peningkatan dalam protein tersebut mempunyai beberapa sambungan biologi (Rajah 1A). Walau bagaimanapun, hubungan yang lebih lemah diperhatikan antara protein yang dikurangkan, mewakili kelompok yang dibezakan (Rajah 1B). Kebanyakan protein yang dinyatakan secara berbeza boleh disetempatkan sama ada pada petak ekstrasel atau intrasel.
Untuk lebih memahami potensi peranan protein yang dinyatakan secara berbeza dalam konteks biologi, analisis anotasi berfungsi dilakukan dengan istilah ontologi gen (GO) yang berbeza. Akibatnya, protein deregulasi dilihat terlibat dalam proses biologi yang berbeza (Rajah 2): tindak balas imun (lipocalin 2-LCN 2, serpin B3-SPB3, peptida yang dirembeskan oleh sel dendritik folikel-FDSCP, cadherin-MFGM dan neutrofil gelatinase- lipocalin yang berkaitan—NGAL); apoptosis (olfactomedin-4—OLFM4, caspase-14—CASPE dan gamma-glutamyl cyclo transferase—GGCT); keradangan (Calprotectin-S100A8, S100A9); degradasi kolagen (myeloblastik—PRTN3 dan metalloproteinase 9—MMP9); sintesis protein (ribonukleoprotein nuklear heterogen A3—ROA3); pembezaan keratinosit (protein seperti calmodulin 5—CALML5); pengangkutan lipid (apolipoprotein D—APOD, apolipoprotein A2—APOA2 dan protein berkaitan lipoprotein berketumpatan rendah 2—LRP2); dan pertahanan (myeloperoxidase—MPO, defensin alpha 3—DEFA 3, glutathione peroxidase 3—GPX3, kitinase-3-seperti protein 2—CH3L2 dan lisozim C—LYSC).
Sekiranya pesakit PD dianggap bersama-sama, dan secara berasingan sebagai pesakit iPD dan pesakit dengan mutasi E46K-SNCA, protein air mata terkawal adalah jelas dalam ketiga-tiga kumpulan ini, dengan ekspresi mereka berbeza-beza dalam setiap (Rajah 3). Perlu diingatkan bahawa hanya tiga pesakit yang membawa mutasi E46K-SNCA telah dikaji, dan penyebaran data dari masa itu lebih besar. Protein yang sama lebih kuat dinyatakan dalam air mata pesakit dengan mutasi E46K-SNCA daripada air mata pesakit dengan iPD. Kesemua perbandingan ini dibuat pada nilai berbanding dengan sampel koyak CT.
Jadual 2 menunjukkan protein yang dikawal selia (lipat > 1.5) dan terkawal rendah (lipatan < 0.5) dalam kumpulan IPD dengan blepharitis jika dibandingkan dengan pesakit IPD tanpa blepharitis. Pesakit dengan mutasi E46K-SNCA tidak mengalami blepharitis.
Antara protein pemedih mata yang dinyahkawal selia dalam pesakit PD, sekumpulan enam protein menonjol, lima daripadanya diekspresikan secara berlebihan dalam kumpulan PD berbanding CT (prelamin A/C—LMNA, cathepsin D—CATD, acid ceramidase—ASAH1, endoplasma peralihan. retikulum ATPase-TERA dan cytoplasmic dynein 1-DYHC1), manakala salah satu daripadanya telah dikurangkan (tripeptidyl-peptidase 1-TPP1: Jadual 3). Protein ini dikaitkan dengan proses neurodegeneratif, terutamanya perubahan dalam autophagy lisosom, apoptosis, pengangkutan akson retrograde, dan proses demyelinating. Adalah menarik untuk diperhatikan hubungan protein ini dengan perubahan dalam fungsi lisosom. Daripada enam protein, tiga membentangkan keupayaan yang baik untuk mengklasifikasikan pesakit PD dan CT dengan betul, seperti yang ditunjukkan oleh nilai AUC lengkung ROC, dan ia berkaitan dengan perubahan dalam fungsi lisosom: CATD, ASAH1, dan DYHC1.
Analisis regresi logistik univariat mengenal pasti empat pembolehubah dengan kepentingan statistik pada=0.05: umur pesakit dan perubahan lipatan dalam protein CATD, ASAH1 dan DYHC1 (Jadual 4).
Selain itu, protein LMNA dan DYHC1 dilihat mempunyai kepentingan statistik pada=0.1. Model regresi logistik multivariate telah ditubuhkan dengan mempertimbangkan umur dan protein dengan sebarang tahap kepentingan. Walaupun model umum hanya menunjukkan kepentingan dalam kes protein CATD (Jadual 5), model itu mungkin telah dipengaruhi oleh bilangan sampel yang kecil yang tersedia, dan meningkatkan bilangan sampel yang dikaji mungkin mengenal pasti pembolehubah penting yang lain.
4. Perbincangan
Kajian ini dijalankan untuk menganalisis protein oleh spektrometri jisim kromatografi nano-cecair (nLC-MS/MS) dan memilih yang berkaitan dengan penyakit neurodegeneratif yang mempunyai kuasa diskriminasi yang lebih tinggi antara kumpulan PD dan TC yang dikaji. Beberapa carian untuk biomarker calon dalam air mata pesakit PD telah dilakukan dalam beberapa tahun kebelakangan ini; bagaimanapun, kesimpulannya ialah kajian pengesahan lanjut diperlukan untuk mencari biomarker diagnostik atau prognostik calon terbaik untuk patologi ini. Diagnosis PD pada masa ini berdasarkan kehadiran simptom motor dan bukan motor, termasuk gangguan tidur atau defisit penciuman. Gejala motor muncul terutamanya apabila kehilangan neuron dopaminergik mencapai sekitar 50-60 peratus.
Click to life extension cistanche untuk penyakit Parkinson
Oleh itu, mencapai diagnosis awal akan membuka jalan untuk mengubah suai perjalanan penyakit dan diharapkan melambatkan kecacatan teruk yang disebabkan oleh patologi ini. Isu ini telah menjadi aspek utama dalam penyelidikan PD, walaupun kekurangan biomarker yang sah mewakili halangan utama yang menghalang pengenalpastian pesakit dalam peringkat praklinikal atau prodromal, serta pemantauan evolusi penyakit dan kesan rawatan.
Atas sebab ini, kajian ini bertujuan untuk mencari biomarker PD yang boleh dipercayai dalam cecair bukan invasif, seperti air mata. Mata mempunyai banyak unsur saraf dan vaskular yang turut ditemui di dalam otak, menjadikannya ideal untuk penemuan biomarker baharu yang boleh digunakan untuk mendiagnosis PD atau penyakit neurodegeneratif lain, serta dalam penemuan sasaran terapeutik baharu. Di sini, air mata daripada pesakit PD dan CT diperoleh melalui kapilari kaca tanpa anestesia terlebih dahulu dan tanpa menyentuh permukaan okular. Kajian rintis terdahulu mengenai air mata pesakit telah dilakukan dengan sekumpulan air mata pesakit [19], dan analisis kami ialah analisis koyakan individu pertama yang akan membolehkan pengenalpastian penanda individu tertentu. Dengan menggunakan kapilari untuk mendapatkan sampel koyakan, kita mengelak daripada menyentuh epitelium konjunktiva, dengan itu mendiskriminasi protein yang terdapat dalam koyakan daripada protein konjunktiva, seperti yang berlaku dengan penggunaan jalur Schirmer. Dalam kajian kami, kami mendapati protein deregulasi yang ketara dalam pesakit PD.
Protein ini terlibat terutamanya dalam proses keradangan dan neurodegeneratif, apoptosis, dan tindak balas imun. Keradangan terdapat di mana-mana dalam penyakit neurodegeneratif, termasuk PD, dan kajian baru-baru ini telah mengenal pasti bahawa epitop sel T yang berasal dari syn lebih disukai diiktiraf dalam pesakit PD, serta sel T di kawasan sasaran PD, mungkin mencadangkan komponen autoimun PD [20]. ]. Neuron dianggap dilindungi daripada serangan autoimun, tetapi neuron dopaminergik terdedah kerana ia mempunyai protein pada permukaan selnya yang membantu sistem imun mengenali bahan asing [21]. Sel T berkemungkinan boleh mengelirukan neuron yang rosak akibat penyakit sebagai bahan asing, dan, akibatnya, Sulzer et al. mencadangkan model di mana sel T spesifik-syn menyebabkan kematian neuron dalam penyakit neurodegeneratif yang berkaitan dengan salah lipatan khusus protein ini. Dalam kajian kami, kumpulan protein deregulasi yang berkaitan dengan tindak balas imun, seperti LCN2, SPB3, dan FDSCP, antara lain, diperhatikan dalam sampel air mata. Walau bagaimanapun, imunoglobulin tertentu yang terlibat dalam tindak balas imun, seperti IgA2, tidak menunjukkan perbezaan ketara secara statistik antara kumpulan PD dan kumpulan CT.
Kajian lanjut diperlukan untuk menjelaskan sama ada hubungan antara tindak balas imun dan protein yang terdapat dalam air mata berkaitan secara langsung dengan PD. Neuroinflammation boleh ditakrifkan sebagai kejadian keradangan yang tidak spesifik di dalam otak, dan keseluruhan CNS mempunyai komponen neuroinflammatory, yang jelas dalam penyakit seperti Multiple Sclerosis (MS), aneurisma otak dan kemalangan serebrovaskular, epilepsi, AD dan PD, dan di mana aktiviti enzim merendahkan matriks ekstraselular (ECM) atau metalloprotease (MMPs) telah terlibat. MMP mengambil bahagian dalam banyak proses fisiologi dan patologi dalam otak dan darah. Penghalang darah-otak (BBB) dibentuk oleh kapilari endothelial yang memisahkan bekalan darah ke otak, dan fungsinya berada dalam tiga struktur yang penting untuk keutuhannya: sel endothelial kapilari otak, persimpangan ketat (TJs). ) antara sel-sel ini, dan membran bawah tanah. Endothelium adalah penghalang kepada sebatian hidrofilik kecil kerana TJs menutup jurang antara sel endothelial bersebelahan, menghalang laluan tidak terkawal zat terlarut antara sel-sel ini dan menukar endothelium otak menjadi penghalang yang agak tidak telap [22,23].
Walau bagaimanapun, membran bawah tanah menghubungkan sel-sel endothelial ini kepada pericytes dan astrocytes untuk membentuk unit neurovaskular yang memudahkan komunikasi antara sel. Membran ini adalah asas untuk BBB berfungsi dengan secukupnya dan, oleh itu, untuk homeostasis otak dan kesihatan amnya. Telah dicadangkan bahawa MMP secara khusus mengganggu TJ, dan mereka mencerna membran bawah tanah endothelium, dengan itu menyumbang kepada penyakit otak tertentu [24]. Walaupun secara teknikal sukar untuk menunjukkan aktiviti MMP dalam vivo, aktiviti MMP yang lebih kuat dikaitkan dengan kebolehtelapan BBB yang lebih besar berikutan kemalangan serebrovaskular dan semasa reperfusi dalam vivo [25]. Peningkatan dalam mRNA dan aktiviti MMP-2 dan MMP-9 telah diterangkan selepas reperfusi dalam tikus hipertensi dengan oklusi arteri serebrum medial (MCAO) [26]. Selain itu, kebocoran BBB juga dikesan dalam korteks piriform tikus ini, bersamaan dengan gangguan TJ, menunjukkan bahawa MMP ini mengubah integriti BBB dengan merendahkan protein TJ [26]. Oleh itu, dan walaupun menghadapi cabaran teknikal, terdapat beberapa bukti bahawa MMP mencerna protein TJ dan ECM dalam vivo.
Ekspresi dan aktiviti MMP-1, -2 dan -9 telah ditentukan dalam tisu otak postmortem daripada pesakit PD, dan sementara tiada perubahan diperhatikan dalam MMP-1 dan MMP -9 berbanding kawalan padanan umur, pengurangan 50 peratus dalam aktiviti MMP-2 terbukti dalam SN pesakit PD [27]. Adalah dicadangkan bahawa aktiviti MMP 2 yang lebih lemah dapat membantu neuron dopaminergik dan neurit mereka bertahan dalam SN [27]. Selain itu, MMP-3 juga telah dikaji tentang PD, yang berkemungkinan terlibat dalam pembelahan -syn. MMP{13}} membelah -syn yang telah dimurnikan secara in vitro dan pengagregatan penambahan -syn dengan kehadiran agregat MMP-3 yang akan merosakkan sel dopaminergik dalam PD. Secara ketara, MMP-1, -2 dan -9 dan MT1-MMP turut membelah -syn yang telah dimurnikan, walaupun kurang cekap berbanding MMP-3 [28]. MMP-3 nampaknya terlibat dalam neurodegenerasi dopaminergik, keradangan saraf dan integriti BBB dalam PD; walau bagaimanapun, kajian lanjut diperlukan untuk menjelaskan peranan semua MMP ini dalam PD dan sama ada perencatan khusus mereka boleh mewakili strategi terapeutik yang sah. Di sini, tahap MMP-9 adalah lebih tinggi dalam penurunan pesakit PD, kedua-dua pesakit iPD (2.8-kali ganda) dan mereka yang membawa mutasi E46K-SNCA (3-kali ganda).
Pesakit PD yang terakhir tidak mengalami blepharitis, dengan itu menunjukkan bahawa peningkatan kepekatan MMP-9 tidak begitu kuat dikaitkan dengan blepharitis seperti dengan patologi PD. Walau bagaimanapun, menganalisis kumpulan iPD secara berasingan, kami melihat bahawa terdapat lebihan MMP-9 yang lebih kuat dalam pesakit IPD dengan blepharitis, 3.08 kali ganda berbanding pesakit IPD tanpa blepharitis. Kami sebelum ini mengkaji sumbangan MMP ini kepada koyakan pada pesakit dengan patologi permukaan okular [29, 30]. Walau bagaimanapun, kajian lanjut diperlukan untuk menentukan sama ada peningkatan dalam MMP-9 berkaitan secara langsung dengan PD atau patologi permukaan okular yang boleh mengubah analisis koyakan.
Bukti terkumpul mengenai peranan penting metabolisme tenaga dalam penyakit neurodegeneratif, termasuk PD. Pecahan lipid yang tidak normal dan peroksidasi lipid telah dinilai dalam pesakit PD [31], dan, sebagai hasilnya, pecahan lipid telah dicadangkan sebagai biomarker pelindung yang mungkin bagi PD. Kajian epidemiologi terkini mengenai kohort prospektif atau dengan reka bentuk kawalan kes cuba menilai perkaitan antara pecahan lipid dan risiko PD [32-35]. Sesetengah kajian ini mempunyai saiz sampel yang kecil, manakala yang lain hanya memeriksa pecahan lipid tertentu, terutamanya kolesterol, atau dikawal untuk bilangan pembaur berpotensi yang terhad. Walaupun perkaitan yang konsisten telah dilihat antara tahap kolesterol yang lebih tinggi dan risiko PD yang lebih rendah, punca asasnya tidak diketahui, dan sama ada keputusan yang sama dilihat untuk pecahan lipid lain harus dinilai. Dalam sampel koyakan yang diuji di sini, ahli keluarga apolipoprotein (APO) nampaknya dinyahkawal selia, keluarga protein yang terlibat dalam banyak gangguan neurodegeneratif. Protein APOE mengambil bahagian dalam beberapa gangguan otak, termasuk AD, MS, lesi otak traumatik, dan penyakit Creutzfeldt-Jakob [36-38], meningkatkan kemungkinan ApoE juga boleh memainkan peranan penting dalam perkembangan PD. Tambahan pula, tahap kolesterol yang lebih tinggi telah dikesan di dalam otak model tetikus transgenik PD, dan sejak APO terlibat dalam mengekalkan homeostasis kolesterol, kemungkinan hubungan antara APO dan PD boleh wujud [39].
Walau bagaimanapun, beberapa kajian telah memberi tumpuan kepada peranan APO dalam PD. Dalam CNS, APO dihasilkan oleh sel glial dan ia diambil oleh neuron untuk digunakan dalam pertumbuhan akson dan untuk aktiviti sinaptik. Tambahan pula, ApoE dianggap mempunyai peranan neuroprotektif, menghalang apoptosis neuron dan sel ganglion retina (RGCs) [40]. Ekspresi APO dalam otak manusia dipengaruhi oleh jenis APO dan umur individu. Daripada APO yang berbeza, ApoE, ApoD, dan ApoJ adalah yang paling kuat dinyatakan dalam otak. Walau bagaimanapun, tahap ekspresi mereka boleh berubah pada peringkat kehidupan yang berbeza dan, sebagai contoh, terdapat 50 peratus lebih ApoE dalam otak neonatal berbanding orang dewasa, manakala terdapat kira-kira 10 kali lebih ApoD dan ApoJ dalam otak dewasa daripada dalam embrio. ApoD dinyatakan terutamanya dalam otak, saraf periferal, plasenta, paru-paru, ovari, dan limpa [41]. Dalam sampel air mata kami, ApoD nampaknya terlalu tertekan pada pesakit dengan PD. Sel glial yang dekat dengan SN pesakit PD mempunyai lebih ApoD, yang dianggap berkaitan dengan tekanan oksidatif, kerana ApoD melindungi sel daripada tekanan oksidatif, dan ekspresinya yang dipertingkatkan menghalang peroksidasi lipid [42].
Sesungguhnya, ekspresi ApoD dalam batang otak nampaknya melindungi daripada neurodegeneration, dan dalam otak yang rosak, neuron tidak menyatakan ApoD [41]. Oleh itu, ApoD dalam koyakan memerlukan kajian lanjut dalam pesakit PD dan mereka yang mempunyai penyakit neurodegeneratif lain untuk menilai sama ada ia mempunyai kesan neuroprotektif sebenar pada pesakit tersebut. Antara protein lain yang didapati deregulasi dalam kajian ini, sekumpulan kecil telah dipilih kerana penglibatan mereka dalam proses neurodegeneratif, khususnya dalam autophagy lisosom atau pengangkutan neuron. Laluan ubiquitin-proteasome (UPP) telah dicadangkan untuk memainkan peranan penting dalam degradasi -syn [43]; Walau bagaimanapun, terdapat bukti yang semakin meningkat bahawa lisosom juga boleh menjadi pengantara degradasi -syn [44,45]. Tanpa mengira laluan autophagy yang tepat di mana -syn memasuki lisosom, diandaikan bahawa ia cepat terdegradasi oleh "synucleinase" di bawah keadaan biasa. Dalam neuron dopaminergik, terdapat keseimbangan dinamik antara pelbagai bentuk konformasi dan keadaan oligomerik protein -syn, yang dimodulasi oleh faktor yang boleh mempercepatkan atau menghalang pengagregatan dan pembentukan fibril [46]. Pengenalpastian dan pencirian spesies toksik -syn masih tidak lengkap, dan banyak kajian telah memfokuskan kepada keadaan pengagregatan protein yang berbeza.
Kajian-kajian ini cuba untuk menentukan sama ada spesies toksik sepadan dengan protein fibrillar tidak larut yang terdapat terutamanya dalam LB atau, sebaliknya, dengan oligomer atau protofibril protein pra-fibril. Terdapat bukti yang semakin meningkat dalam vivo dan in vitro bahawa spesies oligomerik adalah isoform yang paling berkaitan secara patologi [47,48], malah telah dicadangkan bahawa LB boleh menjadi pelindung, mewakili satu bentuk agresif. Dalam keadaan fisiologi, -syn aktif pada sinaps dan ia terlibat dalam proses seperti pembentukan, pemerdagangan, dan gandingan vesikel sinaptik (SV). Ia juga dikaitkan dengan kitar semula SV dan penyimpanan dopamin.
Fosforilasi dan defosforilasi -syn memacu pengaktifan dan penyahaktifan protein ini, yang juga dikawal oleh autophagy lisosom dan degradasi proteasome yang didorong oleh ubiquitinylation [49]. Dalam keadaan patologi yang dicetuskan oleh rangsangan yang berbeza, -syn mengalami lipatan, mutasi, atau fosforilasi yang salah yang membawa kepada pengagregatannya, menjejaskan pembentukan dan gandingan vesikel lisosom tanpa menghasilkan autofagi lisosom, dan membawa kepada pemendapan dalam neuron dopaminergik, pembentukan LB. dan apoptosis [49]. Keputusan yang dibentangkan di sini menunjukkan bahawa, antara protein yang dinyahkawal selia dalam cecair air mata pesakit PD, kedua-dua pesakit iPD dan pembawa mutasi E46K-SNCA, terdapat dua protein yang berkaitan dengan autophagy lysosomal: CATD dan ASAH1. CATD ialah protease aspartil lisosom yang penting, dan, menariknya, kekurangan CATD dan ketidakaktifan enzimatiknya pada manusia mengakibatkan permulaan awal kemerosotan saraf yang progresif dan akhirnya membawa maut, yang diklasifikasikan sebagai salah satu daripada beberapa sindrom lipofuscinoses ceroid neuron (NCL) [50,51]. ]. In vitro, CATD menghasilkan proteolisis separa rekombinan -syn [52], dan keupayaan CATD untuk mengawal -syn telah dinilai dalam sel dopaminergik jenis liar dan mutan dalam kultur.
Selain itu, otak beberapa mamalia kekurangan CATD dengan NCL telah dikaji untuk menilai pemprosesan -syn endogen, dan, akibatnya, disimpulkan bahawa aktiviti enzimatik CATD memainkan peranan penting dalam metabolisme -syn. Protein ASAH1 ialah enzim lisosom yang menukarkan seramida lisosom kepada sphingosine. Perencatan ASAH1 meningkatkan tahap ceramide, juga mengurangkan jumlah -syn teroksida dan protein ubiquitinylated dalam neuron dopaminergik yang diperoleh daripada pesakit PD. Penurunan tahap seramida disebabkan oleh aktiviti ASAH1 yang dipertingkatkan boleh menyumbang kepada pengumpulan -syn intrasel kerana ia mengubah autofagi lisosom, mungkin menghalang pembebasan -syn ke ruang ekstraselular.
DYHC1 dan LMNA adalah dua protein lain yang berkaitan yang dinyahkawal selia dalam air mata pesakit dengan PD. DYHC1 ialah protein yang terlibat dalam pergerakan organel dalam sel dan pengangkutan retrograde dalam akson. Antara penyakit neurodegeneratif lain, ia terlibat dalam AD dan PD. Perubahan kepada DYHC1 menyebabkan pengangkutan yang lemah ke lokasi sinaptik biasa dan pelepasan protein yang lemah, seperti protease lisosom cathepsin D [53]. Urutan peristiwa yang dicadangkan ini akan menghasilkan lingkaran autocatalytic di mana proses yang membawa kepada perencatan pengangkutan akson dan pengeluaran fosforilasi -syn menjadi saling merangsang, memberikan penjelasan yang rasional untuk kehilangan sinaptik awal dalam striatum pesakit PD. Akhirnya, overexpression protein LMNA dalam koyakan PD telah terlibat dalam demielinasi, namun ini tidak berkaitan dengan PD setakat ini [54].
Walau bagaimanapun, ini adalah laluan yang patut dipertimbangkan dalam kajian akan datang. Kajian ini mempunyai beberapa batasan, seperti bilangan pesakit yang rendah, jadi ia harus dianggap sebagai kajian rintis, dan ini harus diambil kira semasa mentafsir keputusan. Di samping itu, adalah perlu untuk mengesahkan protein calon, bukan sahaja dalam kohort yang lebih besar tetapi juga untuk memeriksa sama ada ia muncul dalam cecair badan lain (iaitu, darah atau cecair serebrospinal). Ia juga penting untuk diingat bahawa kemungkinan mekanisme yang dicadangkan dalam artikel ini hanyalah hipotesis yang perlu disahkan dalam kajian lanjut. Di samping itu, perlu diingatkan bahawa, kerana carian pangkalan data mengambil kira urutan protein kanonik, tiada maklumat mengenai proteoform diperolehi. Walaupun ini boleh mewakili batasan dalam kekhususan keputusan, kami percaya bahawa maklumat yang diperoleh pada peringkat jujukan kanonik masih bernilai tinggi dan memberikan pandangan berharga tentang ciri-ciri molekul penyakit.
Walau bagaimanapun, kemungkinan bahawa proteoform tertentu mungkin bertanggungjawab untuk keputusan beranotasi harus diingat semasa mentafsir data.
5. Kesimpulan
Dalam kajian rintis ini, analisis proteomik mendedahkan bahawa protein tertentu telah dikawal dalam air mata pesakit PD, terutamanya yang terlibat dalam fungsi lisosom. Kepentingan kajian ini dalam mengenal pasti protein dalam koyakan yang terlibat dalam neurodegenerasi harus diserlahkan sebagai hubungan mereka dengan pesakit PD dengan fenotip penyakit yang agresif. Oleh kerana ini adalah kajian rintis, hanya bilangan pesakit yang terhad dikaji. Batasan kajian adalah perbezaan umur antara kumpulan kawalan dan kumpulan PD. Analisis dengan sampel air mata dalam subjek yang sihat tanpa patologi okular adalah rumit kerana, pada usia tertentu, sukar untuk mencari sukarelawan tanpa perubahan dalam filem pemedih mata. Percubaan masa depan dengan kohort pesakit yang lebih besar akan membolehkan kami mengenal pasti biomarker khusus untuk PD yang idealnya membantu meramalkan permulaan penyakit ini.
Walau bagaimanapun, kami memberikan bukti di sini bahawa proteom pesakit individu boleh dianalisis dengan hanya menggunakan jumlah air mata yang terhad. Dengan latihan yang baik, cara terbaik untuk mengeluarkan air mata untuk kajian proteomik ialah menggunakan kapilari kaca, dengan itu mengelakkan pencemaran sel yang mungkin berlaku apabila jalur Schirmer digunakan. Dalam kajian masa depan, kami berharap dapat mengesahkan keputusan yang dibentangkan di sini dan mengenal pasti endofenotip PD melalui profil proteomik air mata, yang boleh berfungsi untuk mencapai diagnosis awal PD.
Rujukan
1 George, JM The synucleins. Biol Genom. 2001, 3, 1–6. [CrossRef]
2. Love, S. Penyiasatan neuropatologi demensia: Panduan untuk pakar neurologi. J. Neurol. Pembedahan saraf. Psikiatri 2005, 76 (Suppl. 5), v8–v14. [CrossRef]
3. Spillatini, MG; Schmidt, ML; Lee, VM-Y.; Trojanowski, JQ; Jakes, R.; Goedert, M. -Synuclein dalam badan Lewy. Alam 1997, 388, 839–840. [CrossRef]
4. Atik, A.; Stewart, T.; Zhang, J. Alpha-Synuclein sebagai Biomarker untuk Penyakit Parkinson. Pathol Otak. 2016, 26, 410–418. [CrossRef] [PubMed]
5. Satake, W.; Nakabayashi, Y.; Mizuta, I.; Hirota, Y.; Ito, C.; Kubo, M.; Kawaguchi, T.; Tsunoda, T.; Watanabe, M.; Takeda, A.; et al. Kajian persatuan seluruh genom mengenal pasti varian biasa di empat lokus sebagai faktor risiko genetik untuk penyakit Parkinson. Nat. Genet. 2009, 41, 1303–1307. [CrossRef] [PubMed]
6. Polymeropoulos, MH; Higgins, JJ; Golbe, LI; Johnson, WG; Ide, SE; Di Iorio, G.; Sanges, G.; Stenroos, ES; Pho, LT; Schaffer, AA; et al. Pemetaan Gen untuk Penyakit Parkinson kepada Kromosom 4q21-q23. Sains 1996, 274, 1197–1199. [CrossRef] [PubMed]
7. Zarranz, JJ; Alegre, J.; Gomez-Esteban, JC; Lezcano, E.; Ros, R.; Ampuero, I.; Vidal, L.; Hoenicka, J.; Rodriguez, O.; Atarés, B.; et al. Mutasi baharu, E46K, -synuclein menyebabkan demensia badan Parkinson dan Lewy. Ann. Neurol. 2003, 55, 164–173. [CrossRef]
8. Archibald, NK; Clarke, MP; Mosimann, UP; Burn, DJ Gejala visual dalam penyakit Parkinson dan demensia penyakit Parkinson. Pergerakan Kekacauan. 2011, 26, 2387–2395. [CrossRef] [PubMed]
9. Safranow, K.; Nowacka, B.; Lubi ´nski, W.; Honzzarenko, K.; Potemkowski, A. Ciri-ciri Oftalmologi Penyakit Parkinson. Med Sci. Monit. 2014, 20, 2243–2249. [CrossRef] [PubMed]
10. Chesnokova, NB; Pavlenko, TA; Ugrumov, MV Gangguan oftalmik sebagai manifestasi penyakit Parkinson. Zhurnal Nevrologii i Psikhiatrii Imeni SS Korsakova 2017, 117, 124–131. [CrossRef] [PubMed]
11. Murueta-Goyena, A.; Del Pino, R.; Galdós, M.; Arana, B.; Acera, M.; Carmona-Abellán, M.; Fernández-Valle, T.; Tijero, B.; Lucas-Jiménez, O.; Ojeda, N.; et al. Ketebalan Retina Meramalkan Risiko Kemerosotan Kognitif dalam Penyakit Parkinson. Ann. Neurol. 2020, 89, 165–176. [CrossRef]
12. Nakahara, T.; Mori, A.; Kurauchi, Y.; Sakamoto, K.; Ishii, K. Interaksi Neurovaskular dalam Retina: Peranan Fisiologi dan Patologi. J. Pharmacol. Sci. 2013, 123, 79–84.3. [CrossRef]
13. Lopatina, EV; Penniyaynen, VA; Tsyrline, VA Kesan norepinephrine dan penyekat 1 -adrenoceptor terpilih pada pertumbuhan eksplan tisu retina. lembu jantan. Exp. biol. Med. 2012, 153, 48–50. [CrossRef] [PubMed]
14. Bowd, C.; Zangwill, LM; Weinreb, RN; Girkin, CA; Fazio, MA; Liebmann, JM; Belghith, A. Perbezaan Kaum dalam Kadar Perubahan Koheren Optik Spektrum-Domain Tomografi–Diukur Lebar Rim Minimum dan Ketebalan Lapisan Gentian Saraf Retina. Am. J. Oftalmol. 2018, 196, 154–164. [CrossRef] [PubMed] 15. Wisniewski, JR; Zougman, A.; Nagaraj, N.; Mann, M. Kaedah penyediaan sampel sejagat untuk analisis proteom. Nat. Kaedah 2009, 6, 359–362. [CrossRef]
16. Meier, F.; Geyer, PE; Musim sejuk, SV; Cox, J.; Kaedah pemerolehan Mann, M. BoxCar membolehkan proteomik satu pukulan pada kedalaman 10,000 protein dalam 100 minit. Nat. Kaedah 2018, 15, 440–448.3. [CrossRef] [PubMed]
17. Tyanova, S.; Temu, T.; Sinitcyn, P.; Carlson, A.; Hein, SAYA; Geiger, T.; Mann, M.; Cox, J. Platform pengiraan Perseus untuk analisis komprehensif data (prote)omik. Nat. Kaedah 2016, 13, 731–740. [CrossRef] [PubMed]
18. Perez-Riverol, Y.; Csordas, A.; Bai, J.; Bernal-Llinares, M.; Hewapathirana, S.; Kundu, DJ; Inuganti, A.; Griss, J.; Mayer, G.; Eisenacher, M.; et al. Pangkalan data PRIDE serta alatan serta sumber berkaitan pada 2019: Meningkatkan sokongan untuk data kuantifikasi. Asid Nukleik Res. 2019, 47, D442–D450. [CrossRef]
19. Boerger, M.; Funke, S.; Leha, A.; Roser, A.-E.; Wuestemann, A.-K.; Maass, F.; Bähr, M.; Grus, F.; Lingor, P. Analisis proteomik cecair pemedih mata mendedahkan corak khusus penyakit pada pesakit dengan penyakit Parkinson-Kajian perintis. Taman. Relat. Kekacauan. 2019, 63, 3–9. [CrossRef]
20. Arlehamn, CSL; Garretti, F.; Sulzer, D.; Sette, A. Peranan untuk sistem imun adaptif dalam penyakit Parkinson dan Alzheimer. Curr. Pendapat. Immunol. 2019, 59, 115–120. [CrossRef]
21. Sulzer, D.; Surmeier, DJ Neuronal kerentanan, patogenesis, dan penyakit Parkinson. Pergerakan Kekacauan. 2013, 28, 715–724. [CrossRef]
22. Martin, TA; Mansel, RE; Jiang, WG Kesan antagonis NK4 pada HGF / SF yang disebabkan oleh perubahan dalam rintangan transendothelial (TER) dan kebolehtelapan paraselular sel endothelial vaskular manusia. J. Sel. Fisiol. 2002, 192, 268–275. [CrossRef]
23. Zlokovic, BV Penghalang Darah-Otak dalam Kesihatan dan Gangguan Neurodegeneratif Kronik. Neuron 2008, 57, 178–201. [CrossRef]
24. Feng, S.; Cen, J.; Huang, Y.; Shen, H.; Yao, L.; Wang, Y.; Chen, Z. Matrix Metalloproteinase-2 dan -9 yang dirembeskan oleh Sel Leukemik Meningkatkan Kebolehtelapan Penghalang Darah-Otak dengan Mengganggu Protein Persimpangan Ketat. PLoS ONE 2011, 6, e20599. [CrossRef]
25. Gu, Y.; Zheng, G.-Q.; Xu, M.; Li, Y.; Chen, X.; Zhu, W.; Tong, Y.; Chung, SK; Liu, KJ; Shen, J. Caveolin-1 mengawal aktiviti metalloproteinase matriks pengantara oksida nitrat dan kebolehtelapan penghalang darah-otak dalam iskemia serebrum fokus dan kecederaan reperfusi. J. Neurochem. 2011, 120, 147–156. [CrossRef] [PubMed]
26. Yang, Y.; Estrada, EY; Thompson, JF; Liu, W.; Rosenberg, GA Gangguan Pengantaraan Metalloproteinase Matriks Protein Persimpangan Ketat dalam Salur Serebrum Diterbalikkan oleh Perencat Metalloproteinase Matriks Sintetik dalam Iskemia Fokus pada Tikus. J. Cereb. Metab Aliran Darah. 2007, 27, 697–709. [CrossRef] [PubMed]
27. Lorenzl, S.; Albers, DS; Narr, S.; Chirichigno, J.; Beal, M. Ungkapan MMP-2, MMP-9 dan MMP-1 dan Pengawal Selia Endogen mereka TIMP-1 dan TIMP-2 dalam Postmortem Brain Tissue of Parkinson penyakit. Exp. Neurol. 2002, 178, 13–20. [CrossRef] [PubMed]
28. Kim, ST; Kim, E.-M.; Choi, JH; Anak lelaki, HJ; Ji, IJ; Joh, TH; Chung, SJ; Hwang, O. Matrix metalloproteinase-3 menyumbang kepada kerentanan neuron dopaminergik nigral. Neurokim. Int. 2010, 56, 161–167. [CrossRef]
29. Acera, A.; Vecino, E.; Duran, JA Koyak Tahap MMP-9 sebagai Penanda Keradangan Permukaan Okular dalam Conjunctivochalasis. Menyiasat. Opthalmol. Vis. Sci. 2013, 54, 8285–8291. [CrossRef]
30. Recalde, JI; Duran, JA; Rodriguez-Agirretxe, I.; Soria, J.; Sanchez-Tena, MA; Pereiro, X.; Suarez, T.; Acera, A. Perubahan dalam tahap biomarker koyakan dalam keratoconus selepas kolagen kornea pautan silang. Mol. Vis. 2019, 25, 12–21. [PubMed]
31. Dexter, DT; Carter, CJ; Wells, FR; Javoy-Agid, F.; Agid, Y.; Lees, A.; Jenner, P.; Marsden, CD Basal Lipid Peroxidation dalam Substantia Nigra Meningkat dalam Penyakit Parkinson. J. Neurochem. 1989, 52, 381–389. [CrossRef] [PubMed]
32. Huang, X.; Abbott, RD; Petrovitch, H.; Penghantar surat, RB; Ross, GW Kolesterol LDL rendah dan peningkatan risiko penyakit Parkinson: Hasil prospektif daripada Kajian Penuaan Honolulu-Asia. Pergerakan Kekacauan. 2008, 23, 1013–1018. [CrossRef] [PubMed]
33. Huang, X.; Alonso, A.; Guo, X.; Umbach, DM; Lichtenstein, ML; Ballantyne, CM; Penghantar surat, R.; Mosley, TH; Chen, H. Statin, kolesterol plasma, dan risiko penyakit Parkinson: Kajian prospektif. Pergerakan Kekacauan. 2015, 30, 552–559. [CrossRef]
34. Ma, VR; Gurevich, T.; Giladi, N.; El-Ad, B.; Tsamir, J.; Hemo, B.; Peretz, C. Kolesterol serum yang lebih tinggi dan penurunan risiko penyakit Parkinson: Kajian kohort tanpa statin. Pergerakan Kekacauan. 2018, 33, 1298–1305.
35. Zhang, L.; Wang, X.; Wang, M.; Sterling, NW; Du, G.; Lewis, MM; Yao, T.; Penghantar surat, RB; Li, R.; Huang, X. Tahap Kolesterol Beredar Mungkin Berhubung dengan Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Risiko Parkinson. Depan. Neurol. 2017, 8, 501. [CrossRef]
36. Tamam, Y.; Tasdemir, N.; Yalman, M.; Tamam, B. Persatuan genotip apolipoprotein E dengan prognosis dalam pelbagai sklerosis. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2011, 15, 1122–1130.
37. Ponsford, J.; McLaren, A.; Schönberger, M.; Burke, R.; Rudzki, D.; Olver, J.; Ponsford, M. Persatuan antara Apolipoprotein E dan Keparahan Kecederaan Otak Traumatik dan Hasil Fungsian dalam Sampel Pemulihan. J. Neurotrauma 2011, 28, 1683–1692. [CrossRef]
38. Amouyel, P.; Kumpulan Penyelidikan Perancis mengenai Epidemiologi Encephalopathies Spongiform Manusia; Vidal, O.; Laplanche, J.-L.; Launay, J. Apolipoprotein E alel sebagai faktor kerentanan utama untuk penyakit Creutzfeldt-Jakob. Lancet 1994, 344, 1315–1318. [CrossRef]
39. Koob, AO; Ubhi, K.; Paulsson, JF; Kelly, J.; Rockenstein, E.; Mante, M.; Adame, A.; Masliah, E. Lovastatin memperbaiki pengumpulan dan pengoksidaan synuclein dalam model tikus transgenik -sinukleinopati. Exp. Neurol. 2010, 221, 267–274. [CrossRef]
40. Hayashi, H.; Campenot, RB; Vance, DE; Vance, JE Apolipoprotein E-Mengandungi Lipoprotein Melindungi Neuron daripada Apoptosis melalui Laluan Isyarat yang Melibatkan Protein Berkaitan Reseptor Lipoprotein Ketumpatan Rendah-1. J. Neurosci. 2007, 27, 1933–1941. [CrossRef]
41. Navarro, A.; Mendez, E.; Diaz, C.; del Valle, E.; Martinez-Pinilla, E.; Ordonez, C.; Tolivia, J. Ekspresi sepanjang hayat apolipoprotein D dalam batang otak manusia: Korelasi dengan pengurangan neurodegenerasi berkaitan usia. PLoS ONE 2013, 8, e77852. [CrossRef] [PubMed]
42. Elliott, DA; Weickert, CS; Garner, B. Apolipoprotein dalam otak: Implikasi untuk gangguan neurologi dan psikiatri. Clin. Lipidol. 2010, 5, 555–573. [CrossRef] [PubMed]
43. Leroy, E.; Anastasopoulos, D.; Konitsiotis, S.; Lavedan, C.; Polymeropoulos, MH Penghapusan dalam gen Parkin dan heterogeniti genetik dalam keluarga Yunani dengan penyakit Parkinson awal. Hum. Genet. 1998, 103, 424–427. [CrossRef] [PubMed]
44. Shin, Y.; Klucken, J.; Patterson, C.; Hyman, BT; McLean, PJ Penamat karboksil pendamping bersama Hsp70-protein berinteraksi (CHIP) mengantara keputusan degradasi alpha-synuclein antara laluan proteasomal dan lisosom. J. Biol. Kimia. 2005, 280, 23727–23734. [CrossRef] [PubMed]
45. Webb, JL; Ravikumar, B.; Atkins, J.; Skepper, JN; Rubinsztein, DC Alpha-Synuclein didegradasi oleh kedua-dua autophagy dan proteasome. J. Biol. Kimia. 2003, 278, 25009–25013. [CrossRef]
46. Dehay, B.; Bourdenx, M.; Gorry, P.; Przedborski, S.; Vila, M.; Hunot, S.; Singleton, A.; Olanow, CW; Peniaga, KM; Bezard, E.; et al. Menyasarkan alpha-synuclein untuk rawatan penyakit Parkinson: Pertimbangan mekanistik dan terapeutik. Neurol Lancet. 2015, 14, 855–866. [CrossRef] 47. Bengoa-Vergniory, N.; Roberts, RF; Wade-Martins, R.; Alegre-Abarrategui, J. Alpha-synuclein oligomer: Harapan baru. Acta Neuropathol. 2017, 134, 819–838. [CrossRef]
48. Rockenstein, E.; Nuber, S.; Overk, CR; Ubhi, K.; Mante, M.; Patrick, C.; Adame, A.; Trejo-Morales, M.; Gerez, J.; Picotti, P.; et al. Pengumpulan alpha-synuclein yang terdedah kepada oligomer memburukkan lagi degenerasi sinaptik dan neuron dalam vivo. Otak 2014, 137, 1496–1513. [CrossRef]
49. Datta, I.; Ganapathy, K.; Razdan, R.; Bhonde, R. Lokasi dan Bilangan Astrosit Menentukan Kemandirian dan Fungsi Neuron Dopaminergik Di Bawah 6-Tekanan OhDA yang Ditengahkan Melalui Pelepasan BDNF Berbeza. Mol. Neurobiol. 2017, 55, 5505–5525. [CrossRef]
50. Partanen, S.; Haapanen, A.; Kielar, C.; Pontikis, C.; Alexander, N.; Inkinen, T.; Saftig, P.; Gillingwater, TH; Cooper, JD; Tyynela, J. Perubahan sinaptik dalam sistem thalamocortical tikus kekurangan D cathepsin: Model ceroid-lipofuscinosis neuron kongenital manusia. J. Neuropatol. Exp. Neurol. 2008, 67, 16–29. [CrossRef]
51. Siintola, E.; Partanen, S.; Stromme, P.; Haapanen, A.; Haltia, M.; Maehlen, J.; Lehesjoki, AE; Tyynela, J. Cathepsin D kekurangan mendasari kongenital neuron manusia ceroid-lipofuscinosis. Otak 2006, 129, 1438–1445. [CrossRef] [PubMed]
52. Cullen, V.; Lindfors, M.; Ng, J.; Paetau, A.; Swinton, E.; Kolodziej, P.; Boston, H.; Saftig, P.; Woulfe, J.; Feany, MB; et al. Tahap ekspresi Cathepsin D mempengaruhi pemprosesan alpha-synuclein, pengagregatan dan ketoksikan dalam vivo. Mol. Brain 2009, 2, 5. [CrossRef] [PubMed]
53. Chu, J.; Thomas, LM; Watkins, SC; Francai, L.; Nunez, G.; Salter, RD Sitolisin yang bergantung kepada kolesterol mendorong pembebasan pantas IL-1beta matang daripada makrofaj murine dalam cara yang bergantung kepada keradangan NLRP3 dan cathepsin B. J. Leukoc. biol. 2009, 86, 1227–1238. [CrossRef]
54. Padiath, QS; Fu, YH Leukodistrofi dominan autosomal yang disebabkan oleh pertindihan lamin B1 kajian kes klinikal dan molekul bagi fungsi dan penyakit nuklear yang diubah. Kaedah Sel Biol. 2010, 98, 337–357.
untuk maklumat lanjut:ali.ma@wecistanche.com
