Болезнь Паркинсона

Болезнь Паркинсона

д.б.н. Шадрина Мария Игоревна

Хроническое нейродегенеративное заболевание

Болезнь Паркинсона - хроническое нейродегенеративное заболевание, связанное с нарушением деятельности базальных ганглиев головного мозга.

Впервые описано в 1817 году английским врачом Джеймсом Паркинсоном в статье «Эссе о дрожательном параличе»

Но - описания аналогичного заболевания есть в «Аюрведе» и в китайском медицинском трактате «Nei Jing»

Дорожная карта

«Дорожная карта» при болезни паркинсона.

Клинические проявления

Главные клинические проявления при болезни Паркинсона.

Классическая тетрада моторных признаков гипокинезия (брадикинезия и олигокинезия); мышечная ригидность (повышение тонуса скелетных мышц по пластическому типу); тремор покоя (голова, губы, подбородок, конечности); постуральная неустойчивость (неспособность удерживать равновесие при изменении позы, шаркающая походка и поза просителя). Немоторные симптомы (когнитинвные нарушения, психотические явления, депрессия, нарушения сна и др. )

Эпидемиология болезни Паркинсона

В мире в целом насчитывается около 6 миллионов пациентов с болезнью Паркинсона В России, по разным (и, скорее всего, неполным) данным, насчитывается от 117000 до 338000 больных БП Второе по частоте встречаемости нейродегенеративное заболевание (после болезни Альцгеймера) Этнические отличия в частоте заболевания (от 15\100000 в Китае до 100-250\100000 в Европе и США до 600\100000 в Аргентине) В среднем в Европе идиопатическим паркинсонизмом страдает не менее 1% лиц в возрасте старше 50 лет и 2-4% лиц с возрасте старше 65 лет Мужчины и женщины болеют с одинаковой частотой Ожидается, что в следующие 50 лет число пациентов будет расти за счет повышения продолжительности жизни и «омоложения» заболевания Но старение само по себе - не причина болезни Паркинсона

«Дорожная карта» при болезни паркинсона

Тельца Леви

- главная гистопатологическая характеристика БП. Главный компонент - альфа-синуклеин, кроме него в состав телец входит более 10 белков НО: Далеко не всегда у пациентов с БП при аутопсии находят тельца Леви; Тельца Леви находят не только при БП.

Снижение уровня дофамина

При БП из-за гибели ДА-ергических нейронов в SN происходит снижение уровня дофамина в черной субстанции и стриатуме.

Нигростриатная ДА

система контролирует активность ГАМК и глутаматергических синапсов неостриатума, которые в свою очередь активируют таламокортикальные сети и регулируют моторное поведение.

Процесс дегенерации

При болезни Паркинсона тельца Леви в первую очередь наблюдаются в области черной субстанции - где они связаны с дегенерацией дофаминергических нейронов.

Но процесс дегенерации не ограничивается ДА-ергическими нейронами в SN и других отделах мозга и распространяется со временем на НА-ергические нейроны в голубом пятне ствола мозга и НТ-ергические нейроны ядра шва, а также на нейроны периферической нервной системы в сердце, ЖКТ и других внутренних органах

Клинические признаки

Cчитается, что характерные для БП клинические признаки проявляются при гибели приблизительно 60% дофаминергических нейронов компактной части черной субстанции и 80%-ном снижении уровня дофамина в полосатом теле.

Стадии развитии

болезни Паркинсона по Хену и Яру (сверху) и по Брааку (снизу).

Карта

«Дорожная карта» при болезни паркинсона.

Болезнь Паркинсона носит спорадический характер

В большинстве случаев болезнь Паркинсона носит спорадический характер и обусловлена взаимодействием генетической конституции организма и факторов внешней среды Семейные моногенные формы составляют не более 10-15% всех случаев заболевания - но именно они стали ключом к пониманию этиопатогенеза болезни Паркинсона.

Факторы среды

в патогенезе болезни Паркинсона.

Риск развития заболевания повышен при: проживании в сельской местности; употреблении сырой воды; работе в сельском хозяйстве; Скорее всего это эффект пестицидов и гербицидов Риск развития заболевания снижен у - курильщиков - кофеманов и чаеманов

Первый ген болезни Паркинсона

– ген SNCA (Polymeropoulos et al, 1967).

Только мутация А53Т найдена более чем в одной семье Дупликации и трипликации - примерно 2% всех семейных случаев БП

Ген паркина

PARK2 - главный ген АР формы болезни Паркинсона.

Распределение делеций

А.

Б

Распределение делеций и дупликаций в гене PARK2 у спорадических больных БП из России с ранним (А) и поздним (Б) началом развития заболевания.

Шанс развития болезни Паркинсона

Относительный шанс развития болезни Паркинсона у носителей делеций и дупликаций экзонов гена PARK2 из России.

Относительный шанс развития болезни Паркинсона у носителей делеций и дупликаций экзонов гена PARK2 из России.

Относительный шанс развития болезни Паркинсона у носителей делеций и дупликаций экзонов гена PARK2 из России.

Относительный шанс развития болезни Паркинсона у носителей делеций и дупликаций экзонов гена PARK2 из России.

Относительный шанс развития болезни Паркинсона у носителей делеций и дупликаций экзонов гена PARK2 из России.

Наличие делеций и дупликаций (N(%))

Отсутствие делеций и дупликаций (N(%))

Отношение шансов (95% ДИ)

P value

Общая выборка спорадических больных

28 (7,9%)

325 (92,1%)

8,53 (1,14-63,52)

0,0095

Группа больных с ранним началом развития

21 (12,4%)

149 (87,6%)

13,95 (1,85-105,96)

0,0004

Группа больных с поздним началом развития

7 (3,8%)

176 (96,2%)

3,94 (0,48-32,48)

0,27

Популяционная выборка

1 (1%)

99 (99%)

-

-

Перенос убиквитина

Идентифицирован в 1997 г. (Tohru, et. al., Nature) 12 экзонов, 465 AA E3 убиквитин лигаза.

Непосредственной функцией паркина является перенос убиквитина с убиквитин-конъюгирующего фермента (Е2) на специфичные субстраты.

Белок с мисфолдингом

«Дорожная карта» при болезни паркинсона

Генетические причины развития БП

Ген киназы

с лейцин богатыми повторами LRRK2 - основной ген AД формы болезни Паркинсона.

Мультфункциональная серин-треонин киназа

может принимать участие в контроле за обменом синаптических везикул, росте и ветвлении аксонов и функционировании аппарата Гольджи, лизосом и митохондрий.

PINK1

Еще одна cерин-треонин киназа с митохондриальной локализацией - PINK1.

Молекулярный шаперон

Ген DJ-1.

Индуцируемый оксидантным стрессом молекулярный шаперон ThiJ/Pfp1 семейства Окисление остатка Cys-106 с образованием сульфоновой кислоты ведет к транслокации DJ-1 в митохондрии Непрямым образом регулирует уровень глутатиона в клетке

Белки

У дрозофилы белки паркин, PINK1 и DJ-1 необходимы для нормального функционирования митохондрий.

Corti О. Et al 2011

Паркин

и PINK1 участвуют в регуляции процесса митохондриальной аутофагии.

Malkus K. et al 2009

Гены болезни

Основные - да.

Все ли гены болезни паркинсона выявлены ?

Но поиск продолжается

Редкие гены семейных форм

Полногеномный ассоциативный анализ (gwas) при спорадической бп

Several new loci

A Two-Stage Meta-Analysis Identifies Several New Loci for Parkinson’s Disease International Parkinson’s Disease Genomics Consortium(IPDGC) PLOS Genetics, 2011.

Переход к комплексному анализу

данные GWAS дифференциальное метилирование ДНК транскриптом мозга транскриптом периферической крови протеом мозга протеом периферической крови.

Широкое использование моделей болезни Паркинсона

Генетические модели Получены трансгенные мыши, дрозофилы, нематоды с различными вариантами генов SNCA, PARK2, DJ-1, LRRK-2 Токсические модели 6-гидроксидофамин Ротенон МРТР.

Схема эксперимента

по моделированию паркинсонизма с использование 6-ГДА и последующего анализа изменения транскриптома в черной субстанции у крыс паркинсон-подобным фенотипом.

База данных

Проанализировано 24500 генов крысы. 131 ген, достоверно изменивший экспрессию в черной субстанции через 2 недели после введения токсина. 698 генов, достоверно изменивших экспрессию в черной субстанции через 4 недели после введения токсина. Для дальнейшего анализа панели дифференциально экспрессирующихся генов была использована база данных DAVID.

Белковые продукты

Изменили экспрессию гены, белковые продукты, которых принимают участие в : процессах нейропротекции процессах нормального функционирования сомы и дендритов нейронов.

Функциональная кластеризация дифференциально экспрессирующихся генов в черной субстанции через 4 недели после введения 6-ГДА

Отобранные гены

Ген нейромедина (NMU), который является нейропептидом. Точная функция белка не известна. Установлено, что он может играть важную роль в энергетическом обмене, будучи вовлечен в процессы регуляции аппетита. Ген PPT1 кодирует тиоэстеразу 1 пальмитоилированных белков, которая принимает непосредственное участие лизосомальной деградации белков Ген GRM1 кодирует метаботропный рецептор глутамата, который является одним из участников глутаматэргической системы. Ген PVALB, который кодирует парвальбумин, имеющий высокое сродство с кальций связывающими белками, такими как кальмодулин. Это сходство предполагает, его важную роль в гомеостазе кальция. Ген WFS1 кодирует вольфрамин, который является мембранным гликопротеином эндоплазматического ретикулума и предположительно участвует в формировании синаптических везикул.

«Дорожная карта» при болезни паркинсона

Современные лекарственные методы

лечения БП: мишени и препараты.

Перспективы

Общая проблема - нет восстановления архитектоники ДА-ергической системы мозга

Клеточная терапия Эмбриональные стволовые клетки Фетальная нервная ткань ДА-нейроны на основе iPS Трансгенные «кассеты» для синтеза ДА и\или введения генов нейротрофинов

Ранняя диагностика

И в итоге самое главное – РАННЯЯ ДИАГНОСТИКА.

В принципе есть идеальный метод диагностики дисфункции ДА-нейронов - ПЭТ или ОФЭКТ сканирование с флюро-DOPA

Но этот метод не пригоден для массового скрининга

Массовый скрининг

быстро - просто - относительно дешево.

Нарушение обоняния Обстипация (запоры) Нарушения сна (парадоксальный сон без мышечной атонии) Изменение ЭЭГ Биохимические маркеры периферической крови (метаболиты дофамина, гормоны гипофиза, специфические белки (альфа-синуклеин) Провокационные тесты (выявление латентного тремора, временное блокирование тирозин гидроксилазы и др.)

Пороговый цикл амплификации

R = 2 –(??Ct).

где (??Ct)= =(Сt(x)-Ct(r))-(Сt(x0)-Ct(r0)), где Ct(х) и Ct(х0) - пороговый цикл амплификации для гена-кандидата в исследуемой группе и контрольной группе здоровых добровольцев соответственно, Ct(r) и Ct(r0) - то же для гена сравнения

БП - больные БП ЦА- больные с церебральным атеросклерозом НЗ – больные с различными неврологическими болезнями За единицу принят уровень экспрессии анализируемых генов в группе неврологически здоровых добровольцев.

Изменение экспрессии гена

Изменение экспрессии гена

Изменение экспрессии гена

Заболевание

GSK3B

SNCA

ST13

Болезнь Паркинсона

—

??

—

Церебральный атеросклероз

??

?

??

Неврологические заболевания

~?

?

?

Отдел молекулярных основ генетики

Спасибо за внимание.

Отдел молекулярных основ генетики человека Института молекулярной генетики РАН Шадрина М.И. , Семенова Е.С., Филатова Е.В., Алиева А.Х., Сломинский П.А.

Отделение нейрогенетики ГУ Центр Неврологии РАМН Иллариошкин С.Н., Иванова-Смоленская И.А.

Непостоянство генома

ПРИГЛАШАЕМ НА V ШКОЛУ ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ ГЕНЕТИКЕ «НЕПОСТОЯНСТВО ГЕНОМА» Декабрь 2012 года, пансионат «Звенигородский» РАН Все подробности - на сайте molgenschool.ru.