д.б.н. Шадрина Мария Игоревна

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» ПРИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

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 (когнитивные 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 до больных БП Второе по частоте встречаемости нейродегенеративное заболевание (после болезни Альцгеймера) Этнические отличия в частоте заболевания (от 15\ в Китае до \ в Европе и США до 600\ в Аргентине) В среднем в Европе идиопатическим паркингсонизмом 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

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

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

При болезни Паркинсона тельца Леви в первую очередь наблюдаются в области черной субстанции - где они связаны с дегенерацией дофамингреческих нейронов Но процесс дегенерации не ограничивается ДА-ерническими 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

Cчитается, что характерные для БП клинические признаки проявляются при гибели приблизительно 60% дофамингреческих 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)

«ДОРОЖНАЯ КАРТА» ПРИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

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 паркингга PARK2 - главный ген АР формы болезни Паркинсона

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

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%)--

Идентифицирован в 1997 г. (Tohru, et. al., Nature) 12 экзонов, 465 AA E3 убиквитин лигаза Непосредственной функцией паркингга является перенос убиквитина с убиквитин- конъюгирующего фермента (Е2) на специфичные субстраты.

Тельца Леви Детоксикация Нерастворимые белковые агрегаты Мутации - синуклеина Соматически е мутации, гены предрасположенности, средовые факторы Мутации паркингга Мутации UCH-L1 - SYN Нарушение активности протеасомного комплекса Гибель нейронов 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

R1441C/G/ H Y1699 C G2019 S Y1699 C Связывание с GTP и гидролиз Взаимодейств ие Фосфорилирование, авто фосфорилирование Предположительно отвечает за взаимодействие белка с мембраной Каталитический центр Предположительно отвечает за взаимодействие белка с мембраной Уменьшение GTP- разной активности Увеличение кинразной активности AR M WD4 0 CO R MAPKK K RO C LR R AN K Мультфункциональная серин-треонин киназа, может принимать участие в контроле за обменом синаптических везикул, росте и ветвлении аксонов и функционировании аппарата Гольджи, лизосом и митохондрий

Еще одна cерин-треонин киназа с митохондриальной локализацией - PINK1

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

У дрозофилы белки паркинг, 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

ВСЕ ЛИ ГЕНЫ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА ВЫЯВЛЕНЫ ? ОСНОВНЫЕ - ДА НО ПОИСК ПРОДОЛЖАЕТСЯ РЕДКИЕ ГЕНЫ СЕМЕЙНЫХ ФОРМ ПОЛНОГЕНОМНЫЙ АССОЦИАТИВНЫЙ АНАЛИЗ (GWAS) ПРИ СПОРАДИЧЕСКОЙ БП

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

ПЕРЕХОД К КОМПЛЕКСНОМУ АНАЛИЗУ данные GWAS дифференциальное метилирование ДНК транскриптом мозга транскриптом периферической крови протезом мозга протезом 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 паркингсонизма с использование 6-ГДА и последующего анализа изменения транскриптом в черной субстанции у крыс паркингсон-подобным фенотипом.

Проанализировано 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

Функциональная кластеризация дифференциально экспрессирующихся генов в черной субстанции через 4 недели после введения 6-ГДА И ЗМЕНИЛИ ЭКСПРЕССИЮ ГЕНЫ, БЕЛКОВЫЕ ПРОДУКТЫ, КОТОРЫХ ПРИНИМАЮТ УЧАСТИЕ В : процессах нейропротекции процессах нормального функционирования сомы и дендритов нейронов.

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 вольфрам ин, который является мембранным гликопротеином эндоплазматического ретикулума и предположительно участвует в формировании синаптических везикул. ОТОБРАННЫЕ ГЕНЫ

«ДОРОЖНАЯ КАРТА» ПРИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

Современные лекарственные методы лечения БП: мишени и препараты

ПЕРСПЕКТИВЫ Клеточная терапия Эмбриональные стволовые клетки Фетальная нервная ткань ДА-нейроны на основе iPS Трансгенные «кассеты» для синтеза ДА и\или введения генов нейротрофинов Общая проблема - нет восстановления архитектоники ДА-эргатической системы мозга

И в итоге самое главное – РАННЯЯ ДИАГНОСТИКА В принципе есть идеальный метод диагностики дисфункции ДА-нейронов - ПЭТ или ОФЭКТ сканирование с флюрой-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.)

где (ΔΔCt)= =(Сt(x)-Ct(r))-(Сt(x0)-Ct(r0)), где Ct(х) и Ct(х 0) - 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 R = 2 –(ΔΔCt) 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 ЗаболеваниеGSK3BSNCAST13 Болезнь Паркинсона Церебральный атеросклероз Неврологические заболевания ~

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. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

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