Potenzielle Tränen-Biomarker für die Diagnose der Parkinson-Krankheit – eine PilotstudieⅡ

3. Ergebnisse

3.1. Patienten und klinische Parameter

Zwischen März 2019 und Oktober 2019 wurden 24 Patienten mit iPD, drei symptomatische Träger der E46K-SNCA-Mutation und 27 CT-Probanden in diese Pilotstudie aufgenommen, deren allgemeine Merkmale in Tabelle 1 dargestellt sind. Die mittlere Krankheitsdauer der PD-Patienten war 9,36 Jahre alt, und sie hatten eine leichte bilaterale motorische Behinderung (UPDRS-Score) und Hoehn- und Yahr-Scores, die auf eine leichte bis mittelschwere motorische Beeinträchtigung hindeuteten. Ein Merkmal von IPD-Patienten war, dass 40 Prozent von ihnen eine leichte bis mittelschwere Blepharitis hatten.

3.2. nLC-MS/MS-Daten Insgesamt 560 Tränenproteine ​​wurden in den hier analysierten Proben durch frühere proteomische Studien an Tränen identifiziert, und mehrere gruppenspezifische Veränderungen des Tränenproteoms waren bei den PD-Patienten im Vergleich zu den CTs offensichtlich. Proteine ​​mit unterschiedlicher Häufigkeit bei früheren Proteomikstudien an Tränen und mehrere gruppenspezifische Veränderungen des Tränenproteoms waren bei den Parkinson-Patienten im Vergleich zu den CTs offensichtlich. Proteine ​​mit unterschiedlicher Häufigkeit wurden in beiden Gruppen nachgewiesen, obwohl die meisten der deregulierten Proteine ​​im Tränenproteom von Parkinson-Patienten überexprimiert waren. Eine Analyse des STRING-PPI-Netzwerks wurde durchgeführt, um die Wechselwirkungen zwischen Proteinen zu bewerten, die sich bei den PD-Patienten und den CTs signifikant unterschieden (Abbildung 1). Proteine, die bei Parkinson-Patienten überexprimiert wurden, waren an signifikant mehr Wechselwirkungen beteiligt als erwartet, was darauf hindeutet, dass die Zunahme dieser Proteine ​​in einem biologischen Zusammenhang steht (Abbildung 1A). Es wurden jedoch schwächere Beziehungen zwischen den herunterregulierten Proteinen beobachtet, die einen differenzierten Cluster darstellen (Abbildung 1B). Die meisten der differentiell exprimierten Proteine ​​konnten entweder in den extrazellulären oder intrazellulären Kompartimenten lokalisiert werden.

Um die potenzielle Rolle der differentiell exprimierten Proteine ​​in einem biologischen Kontext besser zu verstehen, wurden funktionelle Annotationsanalysen mit verschiedenen Begriffen der Genontologie (GO) durchgeführt. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass deregulierte Proteine ​​an verschiedenen biologischen Prozessen beteiligt sind (Abbildung 2): die Immunantwort (Lipocalin 2 – LCN 2, Serpin B3 – SPB3, von follikulären dendritischen Zellen sezerniertes Peptid – FDSCP, Cadherin – MFGM und neutrophile Gelatinase- assoziiertes Lipocalin – NGAL); Apoptose (Olfactomedin-4 – OLFM4, Caspase-14 – CASPE und Gamma-Glutamyl-Cyclotransferase – GGCT); Entzündung (Calprotectin-S100A8, S100A9); Kollagenabbau (myeloblastisch – PRTN3 und Metalloproteinase 9 – MMP9); Proteinsynthese (heterogenes nukleares Ribonukleoprotein A3 – ROA3); Keratinozyten-Differenzierung (Calmodulin-ähnliches Protein 5 – CALML5); Lipidtransport (Apolipoprotein D – APOD, Apolipoprotein A2 – APOA2 und Low-density-lipoprotein-related protein 2 – LRP2); und Verteidigung (Myeloperoxidase – MPO, Defensin alpha 3 – DEFA 3, Glutathionperoxidase 3 – GPX3, Chitinase -3--ähnliches Protein 2 – CH3L2 und Lysozym C – LYSC).

Betrachtet man die PD-Patienten alle zusammen und separat als iPD-Patienten und Patienten mit der E46K-SNCA-Mutation, so waren in allen drei dieser Gruppen hochregulierte Tränenproteine ​​mit unterschiedlicher Expression erkennbar (Abbildung 3). Es sollte beachtet werden, dass nur drei Patienten mit der E46K-SNCA-Mutation untersucht wurden und die Streuung der Daten von da an größer war. Dieselben Proteine ​​wurden in den Tränen von Patienten mit der E46K-SNCA-Mutation stärker exprimiert als in den Tränen von Patienten mit iPD. Alle diese Vergleiche wurden mit den Werten relativ zu denen der CT-Tränenproben durchgeführt.

Tabelle 2 zeigt die Proteine, die in der IPD-Gruppe mit Blepharitis hochreguliert (fach > 1,5) und herunterreguliert (fach < 0,5) waren, verglichen mit IPD-Patienten ohne Blepharitis. Patienten mit der E46K-SNCA-Mutation entwickelten keine Blepharitis.

Unter den bei PD-Patienten deregulierten Tränenproteinen stach eine Gruppe von sechs Proteinen hervor, von denen fünf in der PD-Gruppe im Vergleich zu den CTs überexprimiert waren (Prelamin A/C – LMNA, Cathepsin D – CATD, saure Ceramidase – ASAH1, transitorisches endoplasmatisches Retikulum-ATPase – TERA und zytoplasmatisches Dynein 1 – DYHC1), während eines davon herunterreguliert war (Tripeptidyl-Peptidase 1 – TPP1: Tabelle 3). Diese Proteine ​​wurden mit neurodegenerativen Prozessen assoziiert, hauptsächlich Veränderungen in der lysosomalen Autophagie, Apoptose, retrogradem axonalem Transport und demyelinisierenden Prozessen. Es war interessant, die Beziehung dieser Proteine ​​zu Veränderungen in der lysosomalen Funktion festzustellen. Von den sechs Proteinen zeigten drei eine gute Fähigkeit, PD-Patienten und CTs korrekt zu klassifizieren, was sich in den AUC-Werten der ROC-Kurven widerspiegelt, und sie standen in Zusammenhang mit Veränderungen der lysosomalen Funktion: CATD, ASAH1 und DYHC1.

Die univariate logistische Regressionsanalyse identifizierte vier Variablen mit statistischer Signifikanz bei=0,05: das Alter der Patienten und die fache Änderung der CATD-, ASAH1- und DYHC1-Proteine ​​(Tabelle 4).

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die LMNA- und DYHC1-Proteine ​​bei=0.1 statistisch signifikant sind. Ein multivariates logistisches Regressionsmodell wurde erstellt, indem Alter und Proteine ​​mit beliebigem Signifikanzniveau berücksichtigt wurden. Während das allgemeine Modell nur im Fall des CATD-Proteins Signifikanz zeigte (Tabelle 5), wurde das Modell wahrscheinlich durch die geringe Anzahl an verfügbaren Proben beeinflusst, und eine Erhöhung der Anzahl an untersuchten Proben könnte durchaus andere signifikante Variablen identifizieren.

4. Diskussion

Die vorliegende Studie wurde durchgeführt, um Proteine ​​durch Nanoflüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (nLC-MS/MS) zu analysieren und diejenigen auszuwählen, die mit neurodegenerativen Erkrankungen in Zusammenhang stehen und eine höhere Trennschärfe zwischen den untersuchten PD- und TC-Gruppen aufwiesen. In den letzten Jahren wurden mehrere Suchen nach Biomarker-Kandidaten in den Tränen von Parkinson-Patienten durchgeführt; Die Schlussfolgerung war jedoch, dass weitere Validierungsstudien erforderlich waren, um den besten Kandidaten für einen diagnostischen oder prognostischen Biomarker für diese Pathologie zu finden. Die Diagnose von PD basiert derzeit auf dem Vorhandensein von motorischen und nicht-motorischen Symptomen, einschließlich Schlafstörungen oder olfaktorischen Defiziten. Motorische Symptome treten vor allem dann auf, wenn der Verlust an dopaminergen Neuronen etwa 50–60 Prozent erreicht.

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Daher wird das Erreichen einer frühen Diagnose den Weg ebnen, um den Krankheitsverlauf zu verändern und hoffentlich die durch diese Pathologie verursachte schwere Behinderung zu verzögern. Dieses Problem ist zu einem Schlüsselaspekt in der Parkinson-Forschung geworden, obwohl das Fehlen gültiger Biomarker ein großes Hindernis darstellt, das die Identifizierung von Patienten in präklinischen oder prodromalen Stadien sowie die Überwachung der Entwicklung der Krankheit und der Auswirkungen von Behandlungen verhindert.

Aus diesem Grund hat sich die vorliegende Studie auf die Suche nach einem zuverlässigen Biomarker für PD in einer nicht-invasiven Flüssigkeit wie Tränen begeben. Das Auge hat viele neurale und vaskuläre Elemente, die auch im Gehirn zu finden sind, was es ideal für die Entdeckung neuer Biomarker macht, die zur Diagnose von Parkinson oder anderen neurodegenerativen Erkrankungen sowie zur Entdeckung neuer therapeutischer Ziele verwendet werden könnten. Hier wurden Tränen von PD- und CT-Patienten durch Glaskapillaren ohne vorherige Anästhesie und ohne Berührung der Augenoberfläche gewonnen. Frühere Pilotstudien zu Patiententränen wurden mit einer Gruppe von Patiententränen durchgeführt [19], und unsere Analyse ist die erste individuelle Tränenanalyse, die die Identifizierung spezifischer individueller Marker ermöglichen wird. Durch die Verwendung von Kapillaren zur Gewinnung der Tränenproben vermeiden wir die Berührung des Bindehautepithels und unterscheiden so die in der Träne gefundenen Proteine ​​​​von Bindehautproteinen, wie dies bei der Verwendung von Schirmer-Streifen der Fall ist. In unserer Studie fanden wir signifikant deregulierte Proteine ​​bei Parkinson-Patienten.

Diese Proteine ​​sind hauptsächlich an entzündlichen und neurodegenerativen Prozessen, Apoptose und Immunantworten beteiligt. Entzündungen sind allgegenwärtig bei neurodegenerativen Erkrankungen, einschließlich PD, und neuere Studien haben festgestellt, dass -syn-abgeleitete T-Zell-Epitope vorzugsweise bei PD-Patienten erkannt werden, ebenso wie T-Zellen in PD-Zielregionen, was möglicherweise auf eine Autoimmunkomponente von PD hindeutet [20 ]. Es wurde angenommen, dass Neuronen vor Autoimmunangriffen geschützt sind, aber dopaminerge Neuronen sind anfällig, weil sie Proteine ​​auf ihrer Zelloberfläche haben, die dem Immunsystem helfen, fremde Substanzen zu erkennen [21]. T-Zellen können möglicherweise krankheitsgeschädigte Neuronen mit fremden Substanzen verwechseln, weshalb Sulzer et al. schlugen ein Modell vor, in dem -syn-spezifische T-Zellen den neuronalen Tod bei neurodegenerativen Erkrankungen verursachen, die mit einer spezifischen Fehlfaltung dieses Proteins einhergehen. In unserer Studie wurden in Tränenproben Gruppen von deregulierten Proteinen im Zusammenhang mit der Immunantwort beobachtet, wie unter anderem LCN2, SPB3 und FDSCP. Bestimmte Immunglobuline, die an der Immunantwort beteiligt sind, wie IgA2, zeigten jedoch keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen der PD-Gruppe und der CT-Gruppe.

Weitere Studien sind erforderlich, um aufzuklären, ob diese Beziehung zwischen der Immunantwort und den in Tränenflüssigkeit gefundenen Proteinen in direktem Zusammenhang mit der Parkinson-Erkrankung steht. Neuroinflammation kann als unspezifisches entzündliches Ereignis im Gehirn definiert werden, und das gesamte ZNS hat eine neuroinflammatorische Komponente, die sich in Krankheiten wie Multipler Sklerose (MS), Gehirnaneurysmen und zerebrovaskulären Unfällen, Epilepsie, AD und PD zeigt an denen die Aktivität von Enzymen, die die extrazelluläre Matrix (ECM) abbauen, oder Metalloproteasen (MMPs) beteiligt ist. MMPs sind an vielen physiologischen und pathologischen Prozessen im Gehirn und Blut beteiligt. Die Blut-Hirn-Schranke (BBB) ​​wird von den Endothelkapillaren gebildet, die die Blutzufuhr zum Gehirn trennen, und ihre Funktion liegt in drei Strukturen, die für ihre Integrität entscheidend sind: die Endothelzellen der Gehirnkapillaren, die Tight Junctions (TJs ) zwischen diesen Zellen und der Basalmembran. Das Endothel ist eine Barriere für kleine hydrophile Verbindungen, da die TJs die Lücken zwischen den benachbarten Endothelzellen abdichten, den unkontrollierten Durchgang von gelösten Stoffen zwischen diesen Zellen verhindern und das Gehirnendothel in eine relativ undurchlässige Barriere umwandeln [22,23].

Die Basalmembran verbindet diese Endothelzellen jedoch mit Perizyten und Astrozyten, um die neurovaskuläre Einheit zu bilden, die die Kommunikation zwischen den Zellen erleichtert. Diese Membran ist grundlegend für die angemessene Funktion der BBB und somit für die Homöostase des Gehirns und seine allgemeine Gesundheit. Es wurde vorgeschlagen, dass MMPs spezifisch TJs stören und die Basalmembran des Endothels verdauen, wodurch sie zu bestimmten Hirnerkrankungen beitragen [24]. Während es technisch schwierig ist, MMP-Aktivität in vivo nachzuweisen, war eine stärkere MMP-Aktivität mit einer größeren BBB-Permeabilität nach einem zerebrovaskulären Unfall und während einer Reperfusion in vivo verbunden [25]. Ein Anstieg der MMP-2- und MMP-9-mRNA und -Aktivität wurde nach Reperfusion bei hypertensiven Ratten mit medialem zerebralem Arterienverschluss (MCAO) beschrieben [26]. Darüber hinaus wurde im piriformen Cortex dieser Ratten auch eine BBB-Leckage nachgewiesen, in Verbindung mit der Zerstörung von TJs, was darauf hinweist, dass diese MMPs die BBB-Integrität durch den Abbau von TJ-Proteinen verändern [26]. Daher und trotz der technischen Herausforderungen gibt es einige Hinweise darauf, dass MMPs TJ- und ECM-Proteine ​​in vivo verdauen.

Die Expression und Aktivität von MMP-1, -2 und -9 wurden im postmortalen Hirngewebe von PD-Patienten bestimmt, und es wurden keine Veränderungen bei MMP-1 und MMP beobachtet -9 im Vergleich zu altersangepassten Kontrollen war eine 50-prozentige Reduktion der MMP-2-Aktivität im SN der PD-Patienten ersichtlich [27]. Es wurde vorgeschlagen, dass die schwächere MMP 2-Aktivität den dopaminergen Neuronen und ihren Neuriten helfen könnte, im SN zu überleben [27]. Darüber hinaus wurde MMP-3 auch in Bezug auf PD untersucht, die möglicherweise an der Spaltung von -syn beteiligt sein könnte. MMP-3 spaltet gereinigtes -syn in vitro und die Aggregation von -syn erhöht sich in Gegenwart von MMP-3-Aggregaten, die für dopaminerge Zellen bei PD besonders schädlich wären. Bedeutsamerweise spalten MMP-1, -2 und -9 sowie MT1-MMP auch gereinigtes -syn, wenn auch weniger effizient als MMP-3 [28]. MMP-3 scheint an dopaminerger Neurodegeneration, Neuroinflammation und BHS-Integrität bei PD beteiligt zu sein; Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um die Rolle all dieser MMPs bei PD zu klären und ob ihre spezifische Hemmung eine gültige therapeutische Strategie darstellen könnte. Hier waren die MMP-9-Spiegel in der Träne von PD-Patienten höher, sowohl bei iPD-Patienten (2,8--fach) als auch bei denen, die die E46K-SNCA-Mutation (3--fach) trugen.

Die letztgenannten PD-Patienten entwickelten keine Blepharitis, was darauf hindeutet, dass der Anstieg der MMP-9-Konzentrationen nicht so stark mit der Blepharitis assoziiert ist wie mit der Pathologie der PD. Bei separater Analyse der iPD-Gruppen sehen wir jedoch, dass bei IPD-Patienten mit Blepharitis eine stärkere MMP-9-Überexpression vorliegt, 3,08-mal so hoch wie bei IPD-Patienten ohne Blepharitis. Wir haben zuvor den Beitrag dieses MMP zum Tränenfluss bei Patienten mit Pathologien der Augenoberfläche untersucht [29,30]. Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um festzustellen, ob der Anstieg von MMP-9 in direktem Zusammenhang mit PD oder Pathologien der Augenoberfläche steht, die die Tränenanalyse verändern könnten.

Es häufen sich die Beweise für die wichtige Rolle des Energiestoffwechsels bei neurodegenerativen Erkrankungen, einschließlich Parkinson. Abnormale Lipidfraktionen und Lipidperoxidation wurden bei PD-Patienten untersucht [31], und als Ergebnis wurden Lipidfraktionen als mögliche schützende Biomarker von PD vorgeschlagen. Neuere epidemiologische Studien an einer prospektiven Kohorte oder mit Fall-Kontroll-Designs versuchten, die Assoziationen zwischen Lipidfraktionen und dem PD-Risiko zu bewerten [32–35]. Einige dieser Studien hatten kleine Stichprobengrößen, während andere nur bestimmte Lipidfraktionen, hauptsächlich Cholesterin, untersuchten oder auf eine begrenzte Anzahl potenzieller Confounder kontrollierten. Obwohl ein konsistenter Zusammenhang zwischen höheren Cholesterinspiegeln und einem geringeren Risiko für Parkinson festgestellt wurde, ist die zugrunde liegende Ursache unbekannt, und es sollte bewertet werden, ob ähnliche Ergebnisse für andere Lipidfraktionen beobachtet werden. In den hier getesteten Tränenproben scheinen Mitglieder der Familie der Apolipoproteine ​​(APO) dereguliert zu sein, einer Proteinfamilie, die an vielen neurodegenerativen Erkrankungen beteiligt ist. Das APOE-Protein ist an mehreren Hirnerkrankungen beteiligt, darunter AD, MS, traumatische Hirnläsionen und die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit [36–38], was die Möglichkeit erhöht, dass ApoE auch eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung von PD spielen kann. Darüber hinaus wurden im Gehirn eines transgenen Mausmodells von PD höhere Cholesterinspiegel nachgewiesen, und da APOs an der Aufrechterhaltung der Cholesterinhomöostase beteiligt sind, könnte eine mögliche Assoziation zwischen APOs und PD bestehen [39].

Allerdings haben sich nur wenige Studien auf die Rolle von APOs bei PD konzentriert. Im ZNS werden APOs von Gliazellen produziert und von Neuronen aufgenommen, um beim Axonwachstum und für synaptische Aktivität verwendet zu werden. Darüber hinaus wird angenommen, dass ApoE eine neuroprotektive Rolle spielt, indem es die Apoptose von Neuronen und retinalen Ganglienzellen (RGCs) verhindert [40]. Die Expression von APOs im menschlichen Gehirn wird durch die Art von APO und das Alter des Individuums beeinflusst. Von den verschiedenen APOs werden ApoE, ApoD und ApoJ am stärksten im Gehirn exprimiert. Ihre Expressionsniveaus können sich jedoch in verschiedenen Lebensphasen ändern, und zum Beispiel gibt es im Gehirn von Neugeborenen 50 Prozent mehr ApoE als im Gehirn eines Erwachsenen, während im Gehirn von Erwachsenen etwa 10-mal mehr ApoD und ApoJ vorhanden sind als im Gehirn von Erwachsenen in der des Embryos. ApoD wird hauptsächlich in Gehirn, peripheren Nerven, Plazenta, Lunge, Eierstock und Milz exprimiert [41]. In unseren Tränenproben scheint ApoD bei Patienten mit Parkinson überexprimiert zu sein. Gliazellen in der Nähe des SN von PD-Patienten haben mehr ApoD, von dem angenommen wird, dass es mit oxidativem Stress zusammenhängt, da ApoD die Zellen vor oxidativem Stress schützt und seine verstärkte Expression die Lipidperoxidation hemmt [42].

Tatsächlich scheint die Expression von ApoD im Hirnstamm vor Neurodegeneration zu schützen, und in geschädigten Gehirnen exprimieren Neuronen kein ApoD [41]. Daher rechtfertigt ApoD in der Träne weitere Studien bei Parkinson-Patienten und Patienten mit anderen neurodegenerativen Erkrankungen, um zu beurteilen, ob es bei solchen Patienten eine echte neuroprotektive Wirkung hat. Unter anderen Proteinen, die in der vorliegenden Studie als dereguliert befunden wurden, wurde eine kleine Gruppe aufgrund ihrer Beteiligung an neurodegenerativen Prozessen ausgewählt, insbesondere an der lysosomalen Autophagie oder dem neuronalen Transport. Es wurde vorgeschlagen, dass der Ubiquitin-Proteasom (UPP)-Weg eine Schlüsselrolle beim Abbau von -syn spielt [43]; Es gibt jedoch zunehmend Hinweise darauf, dass das Lysosom auch den Abbau von -syn vermitteln kann [44,45]. Unabhängig vom genauen Autophagie-Weg, über den -syn in das Lysosom gelangt, wird angenommen, dass es unter normalen Bedingungen schnell durch "Synucleinase" abgebaut wird. In dopaminergen Neuronen besteht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen den verschiedenen Konformationsformen und oligomeren Zuständen des -syn-Proteins, das durch Faktoren moduliert wird, die die Aggregation und Bildung von Fibrillen beschleunigen oder hemmen können [46]. Die Identifizierung und Charakterisierung der toxischen -syn-Spezies ist noch unvollständig, und viele Studien haben sich auf verschiedene Stadien der Proteinaggregation konzentriert.

Diese Studien versuchten zu bestimmen, ob die toxische Spezies den unlöslichen fibrillären Proteinen entspricht, die hauptsächlich in den LBs gefunden werden, oder umgekehrt den präfibrillären Proteinoligomeren oder Protofibrillen. Es gibt zunehmend Hinweise in vivo und in vitro, dass oligomere Spezies die pathologisch relevantesten Isoformen sind [47,48], und es wurde sogar vorgeschlagen, dass LBs schützend sein könnten, da sie eine Form von Aggresom darstellen. Unter physiologischen Umständen ist -syn an Synapsen aktiv und an Prozessen wie der Bildung, dem Transport und der Kopplung von synaptischen Vesikeln (SVs) beteiligt. Es ist auch mit dem Recycling von SVs und der Speicherung von Dopamin verbunden.

Die Phosphorylierung und Dephosphorylierung von -syn treiben die Aktivierung und Deaktivierung dieses Proteins voran, das auch durch lysosomale Autophagie und den durch Ubiquitinylierung getriebenen Proteasomabbau kontrolliert wird [49]. Unter pathologischen Bedingungen, die durch verschiedene Stimuli hervorgerufen werden, erfährt -syn eine falsche Faltung, Mutation oder Phosphorylierung, die zu seiner Aggregation führt, was die Bildung und Kopplung von lysosomalen Vesikeln beeinflusst, ohne lysosomale Autophagie zu erzeugen, und zu seiner Ablagerung in dopaminergen Neuronen führt, der Bildung von LBs und Apoptose [49]. Die hier vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass es unter den Proteinen, die in der Tränenflüssigkeit von PD-Patienten, sowohl iPD-Patienten als auch Trägern der E46K-SNCA-Mutation, dereguliert sind, zwei Proteine ​​gibt, die mit der lysosomalen Autophagie in Verbindung stehen: CATD und ASAH1. CATD ist eine wichtige lysosomale Aspartylprotease, und interessanterweise führt ein CATD-Mangel und seine enzymatische Inaktivierung beim Menschen zu einem frühen Beginn einer fortschreitenden und schließlich tödlichen Neurodegeneration, die als eines von mehreren neuronalen Ceroid-Lipofuszinosen (NCL)-Syndromen klassifiziert wird [50,51 ]. In vitro erzeugt CATD eine partielle Proteolyse von rekombinantem -syn [52], und die Fähigkeit von CATD, -syn zu regulieren, wurde in Kultur von Wildtyp- und Mutanten-dopaminergen Zellen bewertet.

Darüber hinaus wurden die Gehirne mehrerer CATD-defizienter Säugetiere mit NCL untersucht, um die endogene -syn-Prozessierung zu beurteilen, und folglich wurde der Schluss gezogen, dass die enzymatische Aktivität von CATD eine wichtige Rolle im Metabolismus von -syn spielt. Das ASAH1-Protein ist ein lysosomales Enzym, das lysosomales Ceramid in Sphingosin umwandelt. Die Hemmung von ASAH1 erhöht die Ceramidspiegel und reduziert auch die Menge an oxidiertem -syn und die des ubiquitinylierten Proteins in dopaminergen Neuronen, die von PD-Patienten stammen. Eine Abnahme der Ceramidspiegel aufgrund einer erhöhten ASAH1-Aktivität kann zur Akkumulation von intrazellulärem -syn beitragen, da es die lysosomale Autophagie verändert und möglicherweise die Freisetzung von -syn in den extrazellulären Raum hemmt.

DYHC1 und LMNA sind zwei weitere relevante Proteine, die in den Tränen von Patienten mit Parkinson dereguliert sind. DYHC1 ist ein Protein, das an der Bewegung von Organellen innerhalb der Zelle und am retrograden Transport in Axonen beteiligt ist. Neben anderen neurodegenerativen Erkrankungen ist es an AD und PD beteiligt. Die Veränderungen von DYHC1 verursachen einen schlechten Transport zu seiner normalen synaptischen Position und eine schlechte Proteinclearance, wie die der lysosomalen Protease Cathepsin D [53]. Diese vorgeschlagene Abfolge von Ereignissen würde eine autokatalytische Spirale erzeugen, in der die Prozesse, die zur Hemmung des axonalen Transports und der Produktion von phosphoryliertem -syn führen, sich gegenseitig stimulieren, was eine rationale Erklärung für den frühen synaptischen Verlust im Striatum von PD-Patienten liefert. Schließlich wurde die Überexpression des LMNA-Proteins im PD-Riss mit der Demyelinisierung in Verbindung gebracht, dies wurde jedoch bisher nicht mit PD in Verbindung gebracht [54].

Dies ist jedoch ein Weg, der in zukünftigen Studien berücksichtigt werden sollte. Diese Studie weist einige Einschränkungen auf, wie z. B. die geringe Anzahl der eingeschlossenen Patienten, sodass sie als Pilotstudie betrachtet werden sollte, und dies sollte bei der Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden. Darüber hinaus wäre es notwendig, die Kandidatenproteine ​​nicht nur in einer größeren Kohorte zu validieren, sondern auch zu prüfen, ob sie in anderen Körperflüssigkeiten (z. B. Blut oder Liquor) vorkommen. Es ist auch wichtig zu bedenken, dass die in diesem Artikel vorgeschlagenen möglichen Mechanismen nur Hypothesen sind, die in weiteren Studien verifiziert werden müssten. Außerdem ist anzumerken, dass, da die Datenbankrecherchen kanonische Proteinsequenzen berücksichtigten, keine Informationen zu Proteoformen gewonnen wurden. Obwohl dies eine Einschränkung der Spezifität der Ergebnisse darstellen könnte, glauben wir, dass die auf kanonischer Sequenzebene gewonnenen Informationen immer noch von großem Wert sind und wertvolle Einblicke in die molekularen Eigenschaften der Krankheit liefern.

Bei der Interpretation der Daten sollte jedoch die Möglichkeit berücksichtigt werden, dass bestimmte Proteoformen für die annotierten Ergebnisse verantwortlich sind.

5. Schlussfolgerungen

In dieser Pilotstudie zeigte die proteomische Analyse, dass bestimmte Proteine ​​in den Tränen von Parkinson-Patienten hochreguliert waren, hauptsächlich solche, die an der lysosomalen Funktion beteiligt sind. Die Bedeutung dieser Studie für die Identifizierung von Proteinen in der Träne, die an der Neurodegeneration beteiligt sind, sollte als ihre Beziehung zu Parkinson-Patienten mit einem aggressiven Krankheitsphänotyp hervorgehoben werden. Da es sich um eine Pilotstudie handelte, wurde nur eine begrenzte Anzahl von Patienten untersucht. Eine Einschränkung der Studie ist der Altersunterschied zwischen der Kontrollgruppe und der PD-Gruppe. Die Analyse mit Tränenproben bei gesunden Probanden ohne Augenpathologien ist kompliziert, da es in einem bestimmten Alter schwierig ist, Probanden ohne Veränderungen im Tränenfilm zu finden. Zukünftige Studien mit größeren Patientenkohorten werden es uns ermöglichen, spezifische Biomarker für PD zu identifizieren, die idealerweise helfen würden, den Ausbruch dieser Krankheit vorherzusagen.

Dennoch liefern wir hier den Beweis, dass das Proteom einzelner Patienten analysiert werden kann, indem nur eine begrenzte Menge an Tränenflüssigkeit verwendet wird. Bei guter Ausbildung ist der beste Weg, Tränen für proteomische Studien zu extrahieren, die Verwendung einer Glaskapillare, wodurch die Zellkontamination vermieden wird, die bei der Verwendung von Schirmer-Streifen auftreten kann. In zukünftigen Studien hoffen wir, die hier vorgestellten Ergebnisse zu validieren und Endophänotypen von PD durch das Tränenproteomprofil zu identifizieren, was dazu dienen könnte, eine frühe Diagnose von PD zu erreichen.

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für weitere Informationen:ali.ma@wecistanche.com