Cerebrospinal Fluid Biomarkers For Parkinson's Disease and L-DOPA-induced Dyskinesia

Parkinson’s sygdom (PS) er den næsthyppigste neurodegenerative lidelse efter Alzheimer’s sygdom. Sygdommen er karakteriseret ved en gradvis udvikling af bevægeforstyrrelser i form af langsomme bevægelser, hvilerysten, rigiditet og postural instabilitet. Dette er relateret til en degeneration af dopaminerge neuroner i substantia nigra, pars compacta (SNpc). Udover dette lider patienterne også af tiltagende autonome symptomer som f.eks. savlen, urininkontinens, forstoppelse og ortostatisk hypotension. Risikoen for PS stiger markant med alderen, og ca.1% af befolkningen over 60 år har PS. Udviklingen af sygdommen kan potentielt være begyndt mere end 10 år før udviklingen af bevægeforstyrrelser, da mere end 30% af de dopaminerge neuroner i SNpc er skadet før man udvikler bevægeforstyrrelser. Der findes ingen behandling, som kan bremse sygdommen, og den bedste symptomatiske behandling med stoffet L-DOPA, som erstatter den manglende dopamin i striatum, mister gradvist sin effekt efter flere års behandling. Udover at patienterne begynder at opleve daglige markante svingninger i effekten af L-DOPA, vil de også udvikle flere bivirkninger til behandlingen. Dette er blandt andet potentielt invaliderende ufrivillige bevægelser, kaldet L-DOPA-inducerede dyskinesier (LID). Samlet set er der et behov for tidligere diagnosticering af PS, en bedre forståelse af patogenesen bag LID samt at identificere patienter med risiko for at udvikle LID.
Målene med denne afhandling er: 1) At identificere diagnostiske biomarkør-kandidater i cerebrospinalvæsken (CSV) og blodplasma fra patienter med PS. 2) At identificere LID biomarkør-kandidater i CSF og blodplasma fra patienter med PS.
I dette projekt inkluderede vi 26 patienter med PS og 16 kontroller. Udover udtagning af CSV og blodprøvetagning blev PS-patienterne også klinisk vurderet. Dette blev gjort vha. en vurderingsskala for sværhedsgraden af bevægeforstyrrelse (MDS-UPDRS part III) samt sværhedsgraden af dyskinesi (UDysRS ojektiv score). Vurderingsskaler for kognitiv formåen blev også brugt til PS-patienterne (MOCA, MMSE). 8 PS-patienter modtog ikke behandling med L-DOPA, 18 patienter blev behandlet med L-DOPA, hvoraf 10 havde LID. Prøverne blev analyseret ved brug af high-performance liquid chromatography (HPLC), liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS), western blotting, enzyme linked immune-assays (ELISA), Multiplex og fluorescence-assays.
Flere mulige diagnostiske biomarkør-kandidater blev identificeret: Koncentrationen af proteinet α-synuclein (α-syn) var nedsat i CSV, og der var en øget α-syn tetramer/monomer-ratio. Aktiviteten i CSV af enzymet glucocerebrosidase var markant nedsat hos PS-patienter. Ved hjælp af den muligt præfibrillære amyloide markør, L-Tryptophanol (Trol), fandt vi en signifikant nedsat Trol-score i CSV og øget Trol-score i plasma hos PS-patienter. Både CSV Trol/plasma-Trol-ratio og CSV Trol/CSV total protein-ratio medførte en bedre skelnen mellem PS og kontroller. Koncentrationen af flere katekolaminer var også signifikant nedsat hos PS-patienter, som ikke fik L-DOPA.
Patienter med LID havde signifikante forandringer i tryptofan- og katekolamin-metabolismen og en øget fosforylering af enzymet extracellular signal-regulated kinase (ERK 1/2).
Disse fund kan bidrage til en bedre forståelse af de sygdomsmekanismer, som giver PS og LID. For at bekræfte brugbarheden af disse mulige biomarkører er der brug for longitudinelle studier inklusive alders-matchede raske kontroller, flere PS-patienter og PS-patienter med mere alvorlig LID.