RU2703430C1 - Method for prediction of developing neurodegenerative diseases, underlying the pathogenesis of which is gamma-synucleinopathy - Google Patents

Method for prediction of developing neurodegenerative diseases, underlying the pathogenesis of which is gamma-synucleinopathy Download PDF

Info

Publication number
RU2703430C1
RU2703430C1 RU2018144174A RU2018144174A RU2703430C1 RU 2703430 C1 RU2703430 C1 RU 2703430C1 RU 2018144174 A RU2018144174 A RU 2018144174A RU 2018144174 A RU2018144174 A RU 2018144174A RU 2703430 C1 RU2703430 C1 RU 2703430C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iop
neurodegenerative diseases
mice
synucleinopathy
synuclein
Prior art date
Application number
RU2018144174A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Аркадьевна Павленко
Михаил Сергеевич Кухарский
Андрей Владимирович Григорьев
Ольга Валерьевна Безнос
Наталья Борисовна Чеснокова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Минздрава России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Минздрава России) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Минздрава России)
Priority to RU2018144174A priority Critical patent/RU2703430C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2703430C1 publication Critical patent/RU2703430C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/16Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for measuring intraocular pressure, e.g. tonometers
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, namely to neurology and ophthalmology, and can be used for prediction of development of neurodegenerative diseases in mice, in the basis of pathogenesis of which lies γ-synucleinopathy. An intraocular pressure (IOP) is determined before and after the instillation in the conjunctival cavity of melatonin 0.1 %, or haloperidol 0.2 %, or dopamine 10 %. If the IOP decreases more than 4 mm Hg for more than 1 hour, developing neurodegenerative diseases are predicted along γ-synucleinopathy.
EFFECT: method provides formation of risk groups of developing neurodegenerative diseases and determination of possible tactics of preventive measures due to definition of IOP in mice before and after single instillation of one of regulators of dopaminergic system: dopamine, haloperidol, melatonin.
1 cl, 3 dwg, 3 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к медицине, в частности к неврологии и офтальмологии, и предназначено для раннего прогнозирования и выявление групп риска развития нейродегенеративных заболеваний (НДЗ), в основе патогенеза которых лежит γ-синуклеинопатия.The present invention relates to medicine, in particular to neurology and ophthalmology, and is intended for early prediction and identification of risk groups for the development of neurodegenerative diseases (NDD), which are based on γ-synucleinopathy.

Синуклеины участвуют в патогенезе ряда распространенных НДЗ, для которых характерно образование в тканях нервной системы больных специфического типа патогистологических включений, содержащих неправильно сформированные агрегаты синуклеинов. Синуклеины - это небольшие растворимые высоко гомологичные белки, гены которых в норме экспрессируются преимущественно в нервной ткани и описаны только у позвоночных. Семейство синуклеинов включает три белка: α-синуклеин, β-синуклеин и γ-синуклеин (Нинкина Н.Н., Бухман В.Л. Синуклеины: иметь или не иметь? // Генетика. - 2000. - V. 36. - №11. - Р. 1487-1491.; Brenz Verca M.S., Bahi A., Boyer F., Wagner G.C., Dreyer J.L. Distribution of alpha- and gamma-synucleins in the adult rat brain and 100 their modification by high-dose ***e treatment // Eur J Neurosci. - 2003. - V. 18. - №7. - P. 1923-38.; Surguchov A. Molecular and cellular biology of synucleins // Int Rev Cell Mol Biol. - 2008. - V. 270. - P. 225-317).Synucleins are involved in the pathogenesis of a number of common NDD, which are characterized by the formation in the tissues of the nervous system of patients of a specific type of histopathological inclusions containing improperly formed synuclein aggregates. Synucleins are small soluble highly homologous proteins whose genes are normally expressed primarily in the nervous tissue and are described only in vertebrates. The synuclein family includes three proteins: α-synuclein, β-synuclein and γ-synuclein (Ninkina N.N., Bukhman V.L. Synucleins: to have or not to have? // Genetics. - 2000. - V. 36. - No. 11. - P. 1487-1491 .; Brenz Verca MS, Bahi A., Boyer F., Wagner GC, Dreyer JL Distribution of alpha- and gamma-synucleins in the adult rat brain and 100 their modification by high-dose ***e treatment // Eur J Neurosci. - 2003. - V. 18. - No. 7. - P. 1923-38 .; Surguchov A. Molecular and cellular biology of synucleins // Int Rev Cell Mol Biol. - 2008. - V. 270 . - P. 225-317).

Синуклеинопатии, в основе которых лежит патологическая агрегация синуклеинов, относятся к НДЗ - относительно медленно развивающихся болезней с преимущественным поражением нервной системы.Synucleinopathies, which are based on pathological aggregation of synucleins, are NDD, a relatively slowly developing disease with a predominant lesion of the nervous system.

В норме γ-синуклеин обнаруживается в периферических отделах центральной нервной системы. Он был детектирован в нервных окончаниях первичных сенсорных и двигательных нейронов, в их телах, в нейронах симпатической нервной системы, в обонятельном эпителии. Получены многочисленные данные об участии γ-синуклеина в различных клеточных процессах, в том числе, в работе синапсов. Показано, что γ-синуклеин участвует в рециркуляции синаптических везикул и функционировании моноаминергической нейромедиаторной передачи, также получены данные, указывающие на его возможную шаперонную активность (О.А. Лыткина, Т.В. Тарасова, И.В. Хританкова, П.К. Анохин, М.С. Кухарский, А.А. Устюгов, член-корреспондент РАН С.О. Бачурин, Связывание гамма-синуклеина с синаптическими везикулами происходит без взаимодействия с белками SNAR-комплекса, Доклады академии наук, 2014, том 456, №5, с. 610-612). На модели мышей с генетической инактивацией γ-синуклеина выявлено развитие синаптической дисфункции, приводящее к нейродегенеративным процессам. Агрегированный γ-синуклеин является компонентом в составе атипических включений в дегенерирующих нейронах в аутопсийном материале головного мозга больных с нейродегенеративными расстройствами: деменции с тельцами Леви, болезнью Галлервордена-Шпатца, при болезни Паркинсона, в составе белковых включений клеточных депозитов у больных с боковым амиотрофическим склерозом, как разновидности болезни двигательного нейрона, а также при глаукоме у человека (Galvin J.E., Giasson В., Hurtig H.I., Lee V.M., Trojanowski J.Q. Neurodegeneration with brain iron accumulation, type 1 is characterized by alpha-, beta-, and gamma-synuclein neuropathology // Am J Pathol. - 2000. - V. 157. - №2. - P. 361-8.; Galvin J.E., Uryu K., Lee V.M., Trojanowski J.Q. Axon pathology in

Figure 00000001
disease and Lewy body dementia hippocampus contains alpha-, beta-, and gamma-synuclein // Proc Natl Acad Sci USA. - 1999. - V. 96. - №23. - P. 13450-5, Peters O., Millership S., Shelkovnikova T.A., Soto I., Keeling L., Hann A., Marsh-Armstrong N., Buchman V.L., Ninkina N. Selective pattern of motor system damage in gamma-synuclein transgenic mice mirrors the respective pathology in amyotrophic lateral sclerosis // Neurobiol Dis. - 2012. - V. 48. - P. 124-131). Имеются сведения о важной роли γ-синуклеина в различных патологиях сетчатки и зрительного нерва (Surguchov A, McMahan В, Masliah E, Irina Surgucheva. 2001a. Synucleins in ocular tissues. J Neurosci Res 65:68-77.). Есть мнение, что γ-синуклеин является объединяющим звеном патогенеза глаукомы и других НДЗ. Например, выявлено снижение иммунореактивности γ-синуклеина в слое нервных волокон сетчатки у пациентов с болезнью Альцгеймера (БА) (Surguchov A, McMahan В, Masliah Е, Irina Surgucheva. 2001а. Synucleins in ocular tissues. J Neurosci Res 65:68-77., Buchman V.L., Adu J., Pinon L.G., Ninkina N.N., Davies A.M. Persyn, a member of the synuclein family, influences neurofilament network integrity // Nat Neurosci. - 1998. - V. 1. - №2. - P. 101-3., Surguchov A., McMahan В., Masliah E., Surgucheva I. Synucleins in ocular tissues // J Neurosci Res. - 2001. - V. 65. - №1. - P. 68-77.). Известно, что глаукома имеет многообразную этиологию, но агрегированный γ-синуклеин является компонентом в составе атипических включений в дегенерирующих нейронах, расположенных в сетчатке в аутопсийном материале при разных видах глаукомы у человека и в зрительном нерве у мышей с глаукомой. (Surgucheva L, McMahan В., Ahmed F., Tomarev S., Wax M.B., Surguchov A. Synucleins in glaucoma: implication of gamma-synuclein in glaucomatous alterations in the optic nerve // J Neurosci Res. - 2002. - V. 68. - №1. - P. 97-106).Normally, γ-synuclein is found in the peripheral parts of the central nervous system. It was detected in the nerve endings of the primary sensory and motor neurons, in their bodies, in the neurons of the sympathetic nervous system, in the olfactory epithelium. Numerous data have been obtained on the participation of γ-synuclein in various cellular processes, including the work of synapses. It was shown that γ-synuclein is involved in the recirculation of synaptic vesicles and the functioning of monoaminergic neurotransmitter transmission; data were also obtained indicating its possible chaperone activity (O.A. Lytkina, T.V. Tarasova, I.V. Khritankova, P.K. Anokhin, M.S. Kukharsky, A.A. Ustyugov, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences S.O. Bachurin, The binding of gamma synuclein to synaptic vesicles occurs without interaction with proteins of the SNAR complex, Doklady Akademii Nauk, 2014, Volume 456, No. 5, p. 610-612). On the model of mice with genetic inactivation of γ-synuclein, the development of synaptic dysfunction was revealed, leading to neurodegenerative processes. Aggregated γ-synuclein is a component in the atypical inclusions in degenerating neurons in the autopsy material of the brain of patients with neurodegenerative disorders: dementia with Levi bodies, Hallerwarden-Spatz disease, in Parkinson's disease, as part of protein inclusions of cell deposits in patients with amyotrophic lateral sclerosis as a variety of motor neuron disease, as well as in human glaucoma (Galvin JE, Giasson B., Hurtig HI, Lee VM, Trojanowski JQ Neurodegeneration with brain iron accumulation, type 1 is characterized by alpha-, beta-, and gamma -synuclein neuropathology // Am J Pathol. - 2000. - V. 157. - No. 2. - P. 361-8 .; Galvin JE, Uryu K., Lee VM, Trojanowski JQ Axon pathology in
Figure 00000001
disease and Lewy body dementia hippocampus contains alpha-, beta-, and gamma-synuclein // Proc Natl Acad Sci USA. - 1999. - V. 96. - No. 23. - P. 13450-5, Peters O., Millership S., Shelkovnikova TA, Soto I., Keeling L., Hann A., Marsh-Armstrong N., Buchman VL, Ninkina N. Selective pattern of motor system damage in gamma -synuclein transgenic mice mirrors the respective pathology in amyotrophic lateral sclerosis // Neurobiol Dis. - 2012. - V. 48. - P. 124-131). There is evidence of the important role of γ-synuclein in various pathologies of the retina and optic nerve (Surguchov A, McMahan B, Masliah E, Irina Surgucheva. 2001a. Synucleins in ocular tissues. J Neurosci Res 65: 68-77.). There is an opinion that γ-synuclein is a unifying link in the pathogenesis of glaucoma and other NDD. For example, a decrease in the immunoreactivity of γ-synuclein in the layer of retinal nerve fibers in patients with Alzheimer's disease (AD) (Surguchov A, McMahan B, Masliah E, Irina Surgucheva. 2001a. Synucleins in ocular tissues. J Neurosci Res 65: 68-77. , Buchman VL, Adu J., Pinon LG, Ninkina NN, Davies AM Persyn, a member of the synuclein family, influences neurofilament network integrity // Nat Neurosci. - 1998. - V. 1. - No. 2. - P. 101 -3., Surguchov A., McMahan B., Masliah E., Surgucheva I. Synucleins in ocular tissues // J Neurosci Res. - 2001. - V. 65. - No. 1. - P. 68-77.). Glaucoma is known to have a diverse etiology, but aggregated γ-synuclein is a component of atypical inclusions in degenerating neurons located in the retina in autopsy material for different types of glaucoma in humans and in the optic nerve in mice with glaucoma. (Surgucheva L, McMahan B., Ahmed F., Tomarev S., Wax MB, Surguchov A. Synucleins in glaucoma: implication of gamma-synuclein in glaucomatous alterations in the optic nerve // J Neurosci Res. - 2002. - V. 68. - No. 1. - P. 97-106).

Таким образом, нарушение метаболизма γ-синуклеина обнаружено при таких НДЗ как: болезнь Альцгеймера, болезнь Галлервордена-Шпатца, деменция с тельцами Леви, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз, а также глаукома.Thus, a violation of the metabolism of γ-synuclein was found in cases of NDD such as Alzheimer's disease, Hallervorden-Spattz disease, dementia with Levi bodies, Parkinson's disease, amyotrophic lateral sclerosis, as well as glaucoma.

НДЗ являются распространенными заболеваниями, и диагноз их ставится на стадиях, когда процесс становится необратимым. В последние годы наблюдается рост НДЗ в связи с увеличением продолжительности жизни, ухудшением экологии и т.д. Так, по данным Организации Здравоохранения, в 2009 г.только болезнью Паркинсона и болезнью Альцгеймера в мире страдало более 40 миллионов человек, а к 2040 г.их число может превысить 100 миллионов, а страдающих глаукомой в мире доходит до 80-100 миллионов человек, причем в ближайшие 10 лет этот показатель увеличится на 10 миллионов человек. (Overk C.R., Masliah Е. Pathogenesis of synaptic degeneration in

Figure 00000002
disease and Lewy body disease, Biochem. Pharmacol. 2014, Vol. 88, P. 508-516, "Нейродегенеративные заболевания: от генома до целостного организма", под ред. М.В. Угрюмова, Москва, 2014, том 1, с. 22-44, «Глаукома. Национальное руководство» (под ред. проф. Е.А. Егорова) // М.: ГЭОТАР-Медиа. - 2013. - 824 с.). От 16% до 20% всех случаев заболевания глаукомой заканчиваются слепотой (Либман Е.С. Инвалидность вследствие патологии органа зрения (в кн. Офтальмология. Национальное руководство) / Под ред. С.Э. Аветисова, Е.А. Егорова, Л.К. Мошетовой, В.В. Нероева, Х.П. Тахчиди // М.: «ГЭОТАР-Медиа». - 2008. - С. 19-25.). Большинство НДЗ на определенном этапе развития сопровождается появлением деменции (Яхно Н.Н., Преображенский И.С., Захаров В.В. и др., Распространенность когнитивных нарушений при неврологических заболеваниях, Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика, 2012, №2, с. 30-35.). Проблема НДЗ является одной из наиболее актуальных и важных проблем в медицине, имеющей большое медико-социальное значение ввиду высокой распространенности и тяжести исходов заболеваний, нередко ведущих к инвалидности и потере трудоспособности. Эффективность лечения основывается на своевременном выявлении данных заболеваний. На данный момент не существует доступных диагностических методов, позволяющих выявлять группы риска развития НДЗ, связанных с нарушением функции γ-синуклеина. Поскольку диагноз НДЗ ставится при появлении клинических признаков заболевания, когда процесс становится практически необратимым, то изучение ранних доклинических стадий проводится на модели с инактивированным геном, кодирующим γ-синуклеин. Поэтому актуально оценить возможность развития данных заболеваний на ранних стадиях.NDD are common diseases, and their diagnosis is made at the stages when the process becomes irreversible. In recent years, there has been an increase in NDZ due to an increase in life expectancy, environmental degradation, etc. So, according to the Health Organization, in 2009, more than 40 million people in the world alone suffered from Parkinson’s and Alzheimer's disease, and by 2040 their number could exceed 100 million, and glaucoma sufferers in the world reach 80-100 million people, and in the next 10 years, this figure will increase by 10 million people. (Overk CR, Masliah E. Pathogenesis of synaptic degeneration in
Figure 00000002
disease and Lewy body disease, Biochem. Pharmacol 2014, Vol. 88, P. 508-516, "Neurodegenerative diseases: from the genome to the whole organism," ed. M.V. Ugryumova, Moscow, 2014, Volume 1, p. 22-44, “Glaucoma. National leadership ”(under the editorship of prof. EA Yegorov) // M .: GEOTAR-Media. - 2013 .-- 824 p.). From 16% to 20% of all cases of glaucoma end in blindness (Libman E.S. Disability due to pathology of the organ of vision (in the book. Ophthalmology. National Guide) / Edited by S.E. Avetisov, E.A. Egorova, L. K. Moshetova, V.V. Neroeva, H.P. Tahchidi // M .: “GEOTAR-Media.” - 2008. - P. 19-25.). Most NDD at a certain stage of development is accompanied by the appearance of dementia (Yakhno N.N., Preobrazhensky I.S., Zakharov V.V. et al., Prevalence of cognitive impairment in neurological diseases, Neurology, neuropsychiatry, psychosomatics, 2012, No. 2, p. . 30-35.). The problem of NDD is one of the most urgent and important problems in medicine, which is of great medical and social importance due to the high prevalence and severity of disease outcomes, often leading to disability and disability. The effectiveness of treatment is based on the timely detection of these diseases. At the moment, there are no available diagnostic methods to identify risk groups for the development of NDD associated with impaired γ-synuclein function. Since the diagnosis of NDD is made when clinical signs of the disease appear, when the process becomes practically irreversible, the study of the early preclinical stages is carried out on a model with an inactivated gene encoding γ-synuclein. Therefore, it is relevant to assess the possibility of developing these diseases in the early stages.

Модель с инактивированным геном, кодирующим γ-синуклеин (γ-KO) адекватна НДЗ у человека, связанных с нарушением метаболизма γ-синуклеина. Показано, что у мышей с γ-KO развивается нарушение нейромедиаторной передачи, в том числе дофаминергической. У животных с данным генотипом происходит нейродегенеративный процесс и в оптическом нерве, формирующийся с возрастом, возможно, связанный с синаптической дисфункцией (Surgucheva I., McMahan В., Ahmed F., Tomarev S., Wax M.B., Surguchov A. Synucleins in glaucoma: implication of gamma-synuclein in glaucomatous alterations in the optic nerve // J Neurosci Res. - 2002. - V. 68. - №1. - P. 97-106]. Нарушение нейротрансмиссии и синаптической дисфункции в дофаминергической системе, в частности может влиять на регуляцию ВГД (Pescosolido N., Parisi F., Russo P., Buomprisco G., Nebbioso M., Role of dopaminergic receptors in glaucomatous disease modulation. Biomed Res Int. 2013; 2013:193048. doi: 10.1155/2013/193048).A model with an inactivated gene encoding γ-synuclein (γ-KO) is adequate for human IDD associated with impaired γ-synuclein metabolism. It was shown that mice with γ-KO develop impaired neurotransmitter transmission, including dopaminergic transmission. In animals with this genotype, a neurodegenerative process also occurs in the optical nerve, which forms with age, possibly associated with synaptic dysfunction (Surgucheva I., McMahan B., Ahmed F., Tomarev S., Wax MB, Surguchov A. Synucleins in glaucoma: implication of gamma-synuclein in glaucomatous alterations in the optic nerve // J Neurosci Res. - 2002. - V. 68. - No. 1. - P. 97-106]. Impairment of neurotransmission and synaptic dysfunction in the dopaminergic system, in particular, may influence the regulation of IOP (Pescosolido N., Parisi F., Russo P., Buomprisco G., Nebbioso M., Role of dopaminergic receptors in glaucomatous disease modulation. Biomed Res Int. 2013; 2013: 193048. doi: 10.1155 / 2013 / 193048).

Уровень ВГД у животных с γ-KO, а также влияние различных препаратов на изменение ВГД на данной модели и при γ-синуклеинопатиях у людей ранее не исследовали.The level of IOP in animals with γ-KO, as well as the effect of various drugs on the change in IOP in this model and with γ-synucleinopathies in humans, have not been previously studied.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа прогнозирования развития нейродегенеративных заболеваний при γ-синуклеинопатии.The objective of the invention is to develop a method for predicting the development of neurodegenerative diseases with γ-synucleinopathy.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является формирование групп риска развития НДЗ и определение возможной тактики превентивных мероприятий.The technical result of the invention is the formation of risk groups for the development of NDD and the determination of possible tactics of preventive measures.

Технический результат достигается за счет определения ВГД у мышей до и после однократной инсталляции одного из регуляторов дофаминергической системы: Дофамина, Галоперидола, Мелатонина.The technical result is achieved by determining IOP in mice before and after a single installation of one of the regulators of the dopaminergic system: Dopamine, Haloperidol, Melatonin.

Предлагаемые нами регуляторы дофаминергической системы вызывают кратковременное снижение ВГД в группе риска. Использование нескольких препаратов, которые применяются в клинической практике для терапии НДЗ, позволяет более надежно определить риск возникновения НДЗ, а также выработать тактику дальнейшего лечения. Нами был проведен поиск препаратов - регуляторов не только дофаминергической системы, но и других регуляторов вегетативной нервной системы, влияющих на продукцию или отток внутриглазной жидкости, воздействие которых может по-разному влиять на ВГД в норме и при γ-синуклеинопатии. Были исследованы: Мезатон, Атропин, Ирифрин, Мелатонин, Дофамин, Галоперидол. Из них были отобрали препараты, в ответ на введение которых ВГД у мышей с γ-KO и у здоровых мышей ВГД менялось по-разному.The dopaminergic system regulators that we offer cause a short-term decrease in IOP in the risk group. The use of several drugs that are used in clinical practice for the treatment of NDD, allows you to more reliably determine the risk of NDD, as well as develop tactics for further treatment. We searched for drugs - regulators of not only the dopaminergic system, but also other regulators of the autonomic nervous system that affect the production or outflow of intraocular fluid, the effects of which can have different effects on IOP in normal conditions and with γ-synucleinopathy. Were investigated: Mesatone, Atropine, Irifrin, Melatonin, Dopamine, Haloperidol. Drugs were selected from them, in response to the introduction of which the IOP in mice with γ-KO and in healthy mice, the IOP changed differently.

В работе использованы линии генетически модифицированных мышей с γ-KO на генетическом фоне C57B16J (Charles River Laboratories, США). Контрольные животные, не содержащие модификаций генома (WT), были на том же генетическом фоне.Lines of genetically modified mice with γ-KO against the genetic background of C57B16J (Charles River Laboratories, USA) were used in the work. Control animals that did not contain genome modifications (WT) were on the same genetic background.

Исследование проводили у 15 мышей (30 глаз) с γ-KO, и у 20 контрольных мышей (40 глаз) того же возраста. Предварительно мы определили, что возраст мышей влияет на ВГД, поэтому все исследования мы проводили на молодых животных (3-4 мес.).The study was performed in 15 mice (30 eyes) with γ-KO, and in 20 control mice (40 eyes) of the same age. Previously, we determined that the age of the mice affects IOP, so we conducted all studies on young animals (3-4 months).

Мышам в оба глаза проводили инсталляции с помощью дозатора по 10 мкл препарата (Мелатонина 0,1%, Дофамин 10%, Галоперидол 0,2%). Применение каждого препарата воспроизводили трижды после двухнедельного перерыва. В группе с γ-KO и контрольной группе мышей проводили сравнение эффекта препарата. Измерение ВГД с помощью автоматического электронного тонометра Tonovet (Icare, Финляндия) у животных проводили утром до и после инсталляций препаратов через каждые 30 минут в течение 2 часов, предварительно анестезировали животных (Авертин 1%, 0,3 мл). Предварительно мы выявили, что анестезия не влияет на уровень ВГД у здоровых и у мышей с γ-KO.In mice in both eyes, installations were carried out using a pipette of 10 μl of the preparation (Melatonin 0.1%, Dopamine 10%, Haloperidol 0.2%). The use of each drug was repeated three times after a two-week break. In the group with γ-KO and the control group of mice, the effect of the drug was compared. IOP was measured using a Tonovet automatic electronic blood pressure monitor (Icare, Finland) in animals in the morning before and after drug installations every 30 minutes for 2 hours, animals were pre-anesthetized (Avertin 1%, 0.3 ml). Previously, we found that anesthesia does not affect the IOP level in healthy and in mice with γ-KO.

Сравнение реакции ВГД на инстилляции регуляторов дофаминергической системы у мышей с γ-KO и у здоровых мышей.Comparison of IOP response to instillation of dopaminergic system regulators in mice with γ-KO and in healthy mice.

После инстилляции Мелатонина 0,1% у мышей с γ-KO через 60 мин отмечалось достоверное снижение ВГД на 5-6 мм рт.ст. (р<0,02) и в течение, по крайней мере, 2-х часов снижение ВГД составляло 5 мм рт.ст. (90 мин р<0,002, 120 мин р<0,001). В группе контроля ВГД снизилось незначительно на 2 мм рт.ст. через 30 мин, через 2 часа вернулось к исходному значению (фиг. 1).After instillation of Melatonin 0.1% in mice with γ-KO after 60 min, a significant decrease in IOP by 5-6 mm Hg was observed. (p <0.02) and for at least 2 hours the reduction in IOP was 5 mm Hg. (90 min p <0.002, 120 min p <0.001). In the control group, IOP decreased slightly by 2 mmHg. after 30 minutes, after 2 hours, it returned to its original value (Fig. 1).

После инстилляции Галоперидола 0,2% в группе с γ-KO наблюдалось достоверное снижение ВГД через 30 мин, равнялось 5 мм рт.ст. (р<0,02) и в течение 2-х часов снижение ВГД составляло 5-6 мм рт.ст. При этом в группе контроля ВГД снижалось незначительно на 3 мм рт.ст. и через 2 часа вернулось к исходному (фиг. 2).After the instillation of Haloperidol 0.2% in the group with γ-KO, a significant decrease in IOP after 30 minutes was observed, equal to 5 mm Hg. (p <0.02) and within 2 hours the decrease in IOP was 5-6 mm Hg. Moreover, in the control group, the IOP decreased slightly by 3 mm Hg. and 2 hours later returned to the original (Fig. 2).

После инстилляции Дофамина 10% у мышей с γ-KO отмечалось достоверное снижение ВГД через 30 мин - 6 мм рт.ст. (р<0,000002), через 60 и 90 минут ВГД - 5 мм рт.ст. (р<0,03, р<0,002), напротив небольшого снижения ВГД в группе контроля на 1 мм рт.ст. через 30 мин, при этом возврат к исходным значениям ВГД в этой группе наблюдался уже через 1 час (фиг. 3).After dopamine instillation of 10% in mice with γ-KO, a significant decrease in IOP after 30 min - 6 mm Hg was observed. (p <0.000002), after 60 and 90 minutes of IOP - 5 mm Hg (p <0.03, p <0.002), on the contrary, a small decrease in IOP in the control group by 1 mm Hg after 30 min, while the return to the initial values of IOP in this group was observed after 1 hour (Fig. 3).

Таким образом, результаты исследования показали, что у мышей с γ-KO реакция на инсталляцию регуляторов дофаминергической системы отличается от здоровых мышей. При наличии нарушенного метаболизма γ-синуклеина после инсталляций Мелатонина, Галоперидола и Дофамина ВГД длительно и существенно снижается (более чем на 4-5 мм рт.ст.) по сравнению с контрольными животными.Thus, the results of the study showed that in mice with γ-KO, the reaction to the installation of regulators of the dopaminergic system is different from healthy mice. In the presence of impaired γ-synuclein metabolism after installations of Melatonin, Haloperidol and Dopamine, IOP decreases for a long time and significantly (by more than 4-5 mm Hg) compared with control animals.

Способ осуществляют следующим образом. Определяют внутриглазное давление (ВГД) до и после инстилляции в конъюнктивальную полость Мелатонина 0,1% или Галоперидола 0,2%, или Дофамина 10%. При снижении ВГД более чем на 4 мм рт.ст. продолжительностью более 1 часа прогнозируют развитие нейродегенеративных заболеваний, в основе патогенеза которых лежит γ-синуклеинопатия.The method is as follows. Determine intraocular pressure (IOP) before and after instillation in the conjunctival cavity of Melatonin 0.1% or Haloperidol 0.2%, or Dopamine 10%. With a decrease in IOP by more than 4 mm Hg lasting more than 1 hour, the development of neurodegenerative diseases is predicted, the basis of the pathogenesis of which is γ-synucleinopathy.

Пример №1. Мышь №4546 с γ-KO, №4402 контроль. Инсталляция мелатонина 0,1% раствор в 0,05 М фосфатном буфере рН 7,4, содержащем 10% диметилсульфаксид (ДМСО).Example No. 1. Mouse No. 4546 with γ-KO, No. 4402 control. Installation of melatonin 0.1% solution in 0.05 M phosphate buffer pH 7.4 containing 10% dimethyl sulfaxide (DMSO).

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

После инстилляции мелатонина 0,1% ВГД у мыши №4546 с γ-KO было снижено в течение 2 часов на 5-9 мм рт.ст., не достигая исходного уровня. При этом пик снижения ВГД был через 60-90 мин на 8-9 мм рт.ст. ВГД у контрольной мыши №4402 снижалось через 30-60 мин на 2-4 мм рт.ст., через 2 часа наблюдалось небольшое повышение ВГД на 1 -2 мм рт.ст.After instillation of melatonin, 0.1% IOP in mouse No. 4546 with γ-KO was reduced within 5 hours by 5–9 mm Hg, not reaching the initial level. In this case, the peak reduction in IOP was in 60-90 minutes at 8-9 mm Hg. IOP in control mouse No. 4402 decreased after 30-60 minutes by 2-4 mm Hg, after 2 hours there was a slight increase in IOP by 1 -2 mm Hg.

Пример №2. Мышь №5116 с γ-KO, №4388 контроль. Инсталляция препарата Галоперидола 0,2%.Example No. 2. Mouse No. 5116 with γ-KO, No. 4388 control. Installation of the drug Haloperidol 0.2%.

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

После инстилляции Галоперидола 0,2% ВГД у мыши №5116 с γ-KO было снижено в течение 30-90 мин на 4-7 мм рт.ст. Наблюдались ассиметричные изменения уровня ВГД через 2 часа: в OD осталось на низком уровне, в OS вернулось практически к исходному уровню. У контрольной мыши №4388 понижение ВГД оказалось менее значительным на 2-4 мм рт.ст., чем у мыши с γ-KO, при этом в начале наблюдения в OD наблюдалось повышение ВГД на 2 мм рт.ст.After the instillation of Haloperidol, 0.2% of IOP in mouse No. 5116 with γ-KO was reduced by 4–7 mm Hg for 30–90 min. Asymmetric changes in the IOP level were observed after 2 hours: in OD it remained at a low level, in OS it returned almost to the initial level. In control mouse No. 4388, the decrease in IOP was less significant by 2-4 mm Hg than in the mouse with γ-KO, and at the beginning of observation in OD, an increase in IOP by 2 mm Hg was observed.

Пример №3. Мышь №4546 с γ-KO, №4388 контроль. Инсталляция раствора дофамина 10% в 0,05 М фосфатном буфере рН 7,4.Example No. 3. Mouse No. 4546 with γ-KO, No. 4388 control. Installation of a 10% dopamine solution in 0.05 M phosphate buffer pH 7.4.

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

После инстилляции дофамина 10% ВГД у мыши №4546 с γ-KO было снижено в течение 30-60 мин на 4-6 мм рт.ст. Через 2 часа уровень ВГД не вернулся к исходному уровню, снижен на 1-2 мм рт.ст. У контрольной мыши №4388 ВГД повысилось через 60-90 мин на 4-5 мм рт.ст. При этом через 120 мин ВГД осталось повышенное на 2-3 мм рт.ст.After dopamine instillation, 10% IOP in mouse No. 4546 with γ-KO was reduced by 4-6 mm Hg for 30-60 minutes. After 2 hours, the IOP level did not return to the initial level, reduced by 1-2 mm Hg. In control mouse No. 4388, the IOP increased after 60-90 minutes by 4-5 mm Hg. At the same time, after 120 min the IOP remained elevated by 2-3 mm Hg.

Учитывая, что модель с γ-KO у мышей адекватна γ-синуклеинопатиям у людей, данный способ предлагается использовать в качестве прогностического теста для выявления γ-синуклеинопатий, что важно для раннего прогноза развития НДЗ.Given that the model with γ-KO in mice is adequate to γ-synucleinopathies in humans, this method is proposed to be used as a prognostic test for the detection of γ-synucleinopathies, which is important for an early prognosis of the development of NDD.

Таким образом, предложенный способ позволяет прогнозировать развитие НДЗ при γ-синуклеинопатии, а, следовательно, формировать группы риска для динамического наблюдения и выбора превентивных лечебных мероприятий.Thus, the proposed method allows to predict the development of NDD with γ-synucleinopathy, and, therefore, to form risk groups for dynamic monitoring and selection of preventive treatment measures.

Claims (1)

Способ прогнозирования развития нейродегенеративных заболеваний у мышей, в основе патогенеза которых лежит γ-синуклеинопатия, включающий определение внутриглазного давления (ВГД) до и после инсталляции в конъюнктивальную полость мелатонина 0,1%, или галоперидола 0,2%, или дофамина 10%, и при снижении ВГД более чем на 4 мм рт.ст. продолжительностью более 1 часа прогнозируют развитие нейродегенеративных заболеваний при γ-синуклеинопатии.A method for predicting the development of neurodegenerative diseases in mice, the pathogenesis of which is γ-synucleinopathy, including determining the intraocular pressure (IOP) before and after installation in the conjunctival cavity of melatonin 0.1%, or haloperidol 0.2%, or dopamine 10%, and with a decrease in IOP by more than 4 mm Hg lasting more than 1 hour, the development of neurodegenerative diseases is predicted with γ-synucleinopathy.
RU2018144174A 2018-12-13 2018-12-13 Method for prediction of developing neurodegenerative diseases, underlying the pathogenesis of which is gamma-synucleinopathy RU2703430C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144174A RU2703430C1 (en) 2018-12-13 2018-12-13 Method for prediction of developing neurodegenerative diseases, underlying the pathogenesis of which is gamma-synucleinopathy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144174A RU2703430C1 (en) 2018-12-13 2018-12-13 Method for prediction of developing neurodegenerative diseases, underlying the pathogenesis of which is gamma-synucleinopathy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2703430C1 true RU2703430C1 (en) 2019-10-16

Family

ID=68280433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018144174A RU2703430C1 (en) 2018-12-13 2018-12-13 Method for prediction of developing neurodegenerative diseases, underlying the pathogenesis of which is gamma-synucleinopathy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2703430C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805942C1 (en) * 2022-12-28 2023-10-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" Method for assessing risk of developing neurodegenerative processes in astronauts

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003069332A2 (en) * 2002-02-14 2003-08-21 The University Of Lancaster Detection and/or monitoring of synuclein-related diseases
AU2011219414B2 (en) * 2010-02-26 2014-11-20 Bioarctic Neuroscience Ab Protofibril-binding antibodies and their use in therapeutic and diagnostic methods for Parkinson's disease, dementia with Lewy bodies and other alpha-synucleinopathies

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003069332A2 (en) * 2002-02-14 2003-08-21 The University Of Lancaster Detection and/or monitoring of synuclein-related diseases
AU2011219414B2 (en) * 2010-02-26 2014-11-20 Bioarctic Neuroscience Ab Protofibril-binding antibodies and their use in therapeutic and diagnostic methods for Parkinson's disease, dementia with Lewy bodies and other alpha-synucleinopathies

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SURGUCHEVA I. et al. Gamma-synuclein as a marker of retinal ganglion cells. Mol Vis. 2008, 14, p.1540-1548. *
SURGUCHEVA I. et al. Synucleins in glaucoma: implication of gamma-synuclein in glaucomatous alterations in the optic nerve. J Neurosci Res. 2002, 68(1), p.97-106. *
WILDING C. et al. γ-Synuclein Antibodies Have Neuroprotective Potential on Neuroretinal Cells via Proteins of theMitochondrial Apoptosis Pathway. PLoS ONE. 2014, 9(3): e90737, doi:10.1371/journal.pone.0090737. *
КОХАН В.С. и др. Направленная инактивация гена, кодирующего гамма-синуклеин, влияет на уровень тревожности и исследовательской активности мышей. Журнал высшей нервной деятельности, 2011, том 61, N1, стр.85-93. *
НИНКИНА Н.Н. Молекулярно-клеточные механизмы патогенеза болезни двигательного нейрона: роль гамма-синуклеина. М., 2012, Автореф. диссер., стр.49. *
НИНКИНА Н.Н. Молекулярно-клеточные механизмы патогенеза болезни двигательного нейрона: роль гамма-синуклеина. М., 2012, Автореф. диссер., стр.49. КОХАН В.С. и др. Направленная инактивация гена, кодирующего гамма-синуклеин, влияет на уровень тревожности и исследовательской активности мышей. Журнал высшей нервной деятельности, 2011, том 61, N1, стр.85-93. WILDING C. et al. γ-Synuclein Antibodies Have Neuroprotective Potential on Neuroretinal Cells via Proteins of theMitochondrial Apoptosis Pathway. PLoS ONE. 2014, 9(3): e90737, doi:10.1371/journal.pone.0090737. SURGUCHEVA I. et al. Gamma-synuclein as a marker of retinal ganglion cells. Mol Vis. 2008, 14, p.1540-1548. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805942C1 (en) * 2022-12-28 2023-10-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" Method for assessing risk of developing neurodegenerative processes in astronauts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Javaid et al. Visual and ocular manifestations of Alzheimer’s disease and their use as biomarkers for diagnosis and progression
Perez et al. β-amyloid deposition and functional impairment in the retina of the APPswe/PS1ΔE9 transgenic mouse model of Alzheimer’s disease
Weidenheim et al. Neuropathology of Cockayne syndrome: Evidence for impaired development, premature aging, and neurodegeneration
Tzekov et al. Vision function abnormalities in Alzheimer disease
Yazici et al. The biomechanical properties of the cornea in patients with systemic lupus erythematosus
Pradel et al. Involvement of L1. 1 in memory consolidation after active avoidance conditioning in zebrafish
Singh et al. Use of ocular biomarkers as a potential tool for early diagnosis of Alzheimer's disease
Ouseph et al. Vision loss in juvenile neuronal ceroid lipofuscinosis (CLN3 disease)
Francisco et al. Keeping an eye on congenital disorders of O‐glycosylation: A systematic literature review
Liu et al. Hypothesis of optineurin as a new common risk factor in normal-tension glaucoma and Alzheimer’s disease
Zhang et al. The E50K optineurin mutation impacts autophagy-mediated degradation of TDP-43 and leads to RGC apoptosis in vivo and in vitro
Zmyslowska et al. Optical coherence tomography and magnetic resonance imaging visual pathway evaluation in Wolfram syndrome
Grotegut et al. Intravitreal S100B injection triggers a time-dependent microglia response in a pro-inflammatory manner in retina and optic nerve
Onodera et al. General considerations in ocular toxicity risk assessment from the toxicologists’ viewpoints
Watanabe et al. Diverse effects of pan-ROCK and ROCK2 inhibitors on 2 D and 3D cultured human trabecular meshwork (HTM) cells treated with TGFβ2
Mathur et al. A study of whirlin isoforms in the mouse vestibular system suggests potential vestibular dysfunction in DFNB31-deficient patients
RU2703430C1 (en) Method for prediction of developing neurodegenerative diseases, underlying the pathogenesis of which is gamma-synucleinopathy
US20210315920A1 (en) Treatment of glaucoma
Saccà et al. Visual defects and ageing
Wu et al. Enlarged optic nerve axons and reduced visual function in mice with defective microfibrils
Mizusawa et al. Spinocerebellar ataxias
Smith et al. Estimating three-dimensional outflow and pressure gradients within the human eye
WO2020218488A1 (en) Eye disease marker
Habiba et al. A sequential deposition of amyloid beta oligomers, plaques and phosphorylated tau occurs throughout life in the canine retina
US20240074899A1 (en) Silicone Oil-Induced Glaucomatous Neurodegeneration in Non-human Primate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201214