Uvod
Parkinsonova bolezen (PB) je druga najbolj pogosta nevrodegenerativna bolezen možganov. Njena glavna patofiziološka značilnost je propad dopaminergičnih nevronov nigrostriatne poti, ki se kaže z motnjo gibanja. Osnovni princip zdravljenja je nadomeščanje dopamina. Najpogosteje predpisana zdravila so levodopa in agonisti dopamina. Zdravljenje je učinkovito, vendar pogosto povzroča motorične in nemotorične neželene učinke. Najpogosteje se pojavljajo motorična nihanja in diskinezije. Motorična nihanja so izmenjevanje faz dobrega in slabega motoričnega stanja. Diskinezije pa se kažejo kot nehoteni zgibki. Ti neželeni učinki se večinoma pojavljajo po nekaj letih zdravljenja z levodopo, redkeje že po nekaj mesecih. Nemotorični neželeni učinki, kot so prekomerna dnevna zaspanost in napadi spanja, vidne halucinacije, slabost/bruhanje, ortostatska hipotenzija, periferni edemi in motnja kontrole impulzov, pa se lahko pojavijo tako po zdravljenju z levodopo kot tudi po agonistih dopamina. Nekaj dejavnikov tveganja za pojav neželenih učinkov je že znanih. Kljub temu se pojava neželenih učinkov in časa do pojava le-teh ne da napovedati. Genetska variabilnost dopaminergične poti in poti, ki vplivajo na pojav in potek bolezni, bi lahko služila kot temelj za raziskovanje in identifikacijo farmakogenetskih označevalcev teh neželenih učinkov.
Dopaminergična pot je najbolj okvarjena pot v patogenezi PB. Zaradi genetskih polimorfizmov v genih za presnovne encime (DDC, COMT, MAOB), prenašalce (SLC6A3, SLC18A2, SLC7A5, SLC22A1), receptorje (DRD1-5) in druge molekule (SV2C) se bolniki razlikujejo glede sposobnosti sinteze dopamina, njegovega prenosa, presnove in signaliziranja. Kar nekaj farmakogenetskih študij je raziskovalo in tudi pokazalo povezave med polimorfizmi posameznih nukleotidov zgoraj omenjenih genov in odgovorom na dopaminergično zdravljenje.
Odgovor na dopaminergično zdravljenje bi lahko bil povezan tudi z genetsko variabilnostjo v poteh, ki vplivajo na nastanek in potek bolezni. Vnetje in oksidativni stres sta biološki poti, ki pomembno vplivata na razvoj PB. Posamezni polimorfizmi genov IL1β, TNF in IL6 so že bili povezani s tveganjem za PB. Genetska variabilnost in/ali aktivnost inflamasoma NALP3, glutation peroksidaze 1 (GPX1), katalaze (CAT), superoksid dismutaze 2 (SOD2) in NO sintaze (NOS1) sta že bili povezani s tveganjem za pojav PB. Prav tako sta s tveganjem povezani genetska variabilnost nevrorazvojne poti (BDNF, NOTCH4, NRG1) in poti apoptoze (BIRC5).
Genetska variabilnost dopaminergične poti v povezavi z odgovorom na dopaminergično zdravljenje je bila že dobro preučena, vendar so študije običajno preiskovale le posamezne gene. Poti, ki vplivajo na razvoj in potek bolezni, bi prav tako lahko vplivale na odgovor na zdravljenje, vendar takšne študije do sedaj še niso bile objavljene.
Namen in hipoteze
Etiologija neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja ni povsem jasna. Nekateri klinični in farmakogenetski dejavniki so že bili identificirani kot potencialni označevalci teh neželenih učinkov. Vendar pa celostna obravnava genetske variabilnosti (i) dopaminergične in (ii) vnetne poti, (iii) poti oksidativnega stresa, (iv) razvoja, proliferacije in diferenciacije nevronov in (v) apoptoze še ni bila opravljena. Namen naše študije je bil s pristopom obravnave celotnih bioloških poti odkriti nove potencialne genetske označevalce neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja. Želeli smo tudi oblikovati klinične in klinično-farmakogenetske modele za napoved časa do pojava motoričnih komplikacij po začetku zdravljenja z levodopo.
V študiji smo preverili naslednje hipoteze:
• Genetska variabilnost v poteh transporta, presnove in delovanja dopamina, levodope in drugih dopaminergičnih zdravil vpliva na pojav in/ali čas do pojava neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja Parkinsonove bolezni.
• Genetska variabilnost v različnih molekularnih poteh, ki lahko prispevajo k razvoju in poteku bolezni, lahko vpliva na pojav in/ali čas do pojava neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja Parkinsonove bolezni.
• S klinično farmakogenetskim modelom lahko ovrednotimo sočasen vpliv izbranih genetskih polimorfizmov in kliničnih dejavnikov na pojav neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja Parkinsonove bolezni.
Preiskovanci in metode
Izvedli smo retrospektivno študijo, v katero smo vključili 231 bolnikov s PB na dopaminergičnem zdravljenju. Bolnike smo vključevali na Nevrološki kliniki Univerzitetnega kliničnega centra Ljubljana med oktobrom 2016 in aprilom 2018. Vključitveni kriteriji so bili naslednji: (i) diagnoza PB, (ii) dostopni klinični podatki in (iii) vsaj tri mesece trajajoče zdravljenje z levodopo in/ali dopaminskimi agonisti v času vključitve v študijo. Protokol študije je odobrila Komisija za medicinsko etiko Republike Slovenije (KME 42/05/16). V študijo so bili vključeni samo bolniki, ki so soglašali s sodelovanjem v študiji, in so ob vključitvi v študijo podpisali pristanek po predhodni poučitvi.
Vsakemu bolniku so ob odvzemu krvi za druge laboratorijske preiskave odvzeli tudi vzorec periferne venske krvi za izolacijo DNA. Genotipizirali smo 37 polimorfizmov posameznih nukleotidov 23 genov iz petih različnih bioloških poti: (i) dopaminergična in (ii) vnetna pot, poti (iii) oksidativnega stresa, (iv) razvoja, proliferacije in diferenciacije nevronov in (v) apoptoze.
Številske spremenljivke smo predstavili z mediano in intervalom med 25. in 75. percentilom. Za predstavitev porazdelitve kategoričnih spremenljivk smo uporabili frekvence. S χ2 testom smo preverili, če genotipi ustrezajo Hardy-Weinbergovemu ravnovesju. Z logistično regresijo smo preverili povezave med polimorfizmi in neželenimi učinki. Povezave med kliničnimi in genetskimi dejavniki ter preučevanimi spremenljivkami smo opisali z razmerjem obetov, 95 % intervalom zaupanja in p vrednostjo. Kot referenco smo uporabili bolj pogosto zastopan alel. Coxov regresijski model sorazmernih tveganj smo uporabili pri ugotavljanju povezave med polimorfizmi in časom do pojava neželenih učinkov. Povezave med kliničnimi in genetskimi dejavniki ter časom do pojava neželenih učinkov smo opisali z razmerjem tveganj, 95 % intervalom zaupanja in p vrednostjo. Za izdelavo modelov smo uporabili Coxovo regresijo z LASSO (ang. Least Absolute Shrinkage and Selection Operator) penalizacijo. Ocenili smo tudi napovedne vrednosti modelov s pomočjo površine pod krivuljo (AUC) časovno odvisne ROC (lastnost delovanja sprejemnika, ang. receiver operating characteristics) krivulje. Določili smo tudi senzitivnost in specifičnost modelov. V točki, kjer je bila vsota senzitivnosti in specifičnosti najvišja, smo določili pražno vrednost za identifikacijo bolnikov s povišanim tveganjem za zgodnejši pojav neželenega učinka. Statistično analizo smo opravili s programskim paketom IBM SPSS (verzija 21.0) in v programskem okolju R.
Rezultati
V sklopu prve študije smo preučevali povezave med genetsko variabilnostjo dopaminergične poti in pojavom neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja. Opazili smo nekaj pomembnih povezav, in sicer: vidne halucinacije so bile povezane z aleli COMT rs165815 C (OR=0,34; 95%CI=0,16-0,72; p=0,004), DRD3 rs6280 C (OR=1,88; 95%CI=1,00-3,54; p=0,049) in z genotipom DRD3 rs6280 CC (OR=3,31; 95%CI=1,37-8,03; p=0,008); ortostatska hipotenzija z alelom DDC rs921451 C (OR=1,86; 95%CI=1,07-3,23; p=0,028) in z genotipi DDC rs921451 CT (OR=2,30; 95%CI=1,26-4,20; p=0,007), DDC rs3837091 AGAG- (OR=1,94; 95%CI=1,07-3,51; p=0,028) in SLC22A1 rs628031 AA (OR=2,57; 95%CI=1,11-5,95; p=0,028); periferni edemi z genotipom SLC22A1 rs628031 AA (OR=4,00; 95%CI=1,62-9.88; p=0,003); motnja kontrole impulzov z genotipom SLC22A1 rs628031 AA (OR=3,16; 95%CI=1,03-9,72; p=0,045); diskinezije z genotipom SLC22A1 rs628031 GA (OR=0,48; 95%CI=0,24-0,98; p=0,043) in z alelom SLC22A1 rs628031 A (OR=0,48; 95%CI=0,25-0,92; p=0,027).
Pri analizi genetske variabilnosti vnetne poti smo zaznali le eno povezavo, ki nakazuje statistično neznačilen trend, in sicer je bila ortostatska hipotenzija povezana z alelom IL1β rs1143623 C (OR=0,57; 95%CI=0,32-1,00, p=0,050) in z genotipom IL1β rs1143623 GC (OR=0,51; 95%CI=0,28-0,93, p=0,028).
Genetska variabilnost poti oksidativnega stresa je prav tako pokazala nekaj pomembnih povezav s pojavom nekaterih neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja, in sicer: med perifernimi edemi in alelom CAT rs1001179 A (OR=0,32; 95%CI=0,15-0,68, p=0,003) in genotipom CAT rs1001179 GA (OR=0,32; 95%CI=0,15-0,69, p=0,004); med prekomerno dnevno zaspanostjo in napadi spanja in alelom NOS1 rs2682826 A (OR=1,75; 95%CI=1,00-3,06, p=0,048) in genotipom NOS1 rs2682826 AA (OR=3,75; 95%CI=1,23-11,45, p=0,020); med slabostjo/bruhanjem in alelom SOD2 rs4880 T (OR=0,49; 95%CI=0,25-0,94, p=0,031) in genotipom SOD2 rs4880 CT (OR=0,48, 95%CI=0,24-0,98, p=0,045); med motnjo kontrole impulzov in alelom NOS1 rs2682826 A (OR=2,59; 95%CI=1,09-6,19, p=0,032) in genotipom NOS1 rs2682826 GA (OR=2,74, 95%CI=1,13-6,64, p=0,025).
Klinični in genetski dejavniki, ki so bili povezani s časom do pojava motoričnih komplikacij po začetku zdravljenja z levodopo, so bili sledeči: starost ob diagnozi (HR=0,97; 95%CI=0,96-0,99; p<0,001), čas od diagnoze do začetka zdravljenja z levodopo (HR=1,36; 95%CI=1,25-1,49; p<0,001), NOS1 rs2293054 (GG: Ref.; AA: HR=0,36; 95%CI=0,13-1,00; p=0,051), DRD2 rs1799732 (CC: Ref.; --: HR=8,89; 95%CI=1,19-66,18; p=0,033) in DRD3 rs6280 (TT: Ref.; CC: HR=2,04; 95%CI=1,16-3,60; p=0,014).
Klinični in genetski dejavniki, ki so bili povezani s časom do pojava diskinezij po začetku zdravljenja z levodopa, so bili sledeči: starost ob diagnozi (HR=0,96; 95%CI=0,95-0,98; p<0,001), zdravljenje z antagonisti adrenergičnih receptorjev beta (HR=0,60; 95%CI=0,36-1,00; p=0,051), čas od diagnoze do začetka zdravljenja z levodopo (HR=1,23; 95%CI=1,11-1,37, p<0,001), CAT rs1001179 (GG: Ref.; AA: HR=2,60; 95%CI=1,17-5,79; p=0,019), SOD2 rs4880 (CC: Ref.; TT: HR=0,54; 95%CI=0,30-0,98; p=0,043), SLC22A1 rs628031 (GG: Ref.; GA: HR=0,63; 95%CI=0,40-1,00; p=0,048; AA: HR=0,53; 95%CI=0,29-0,99; p=0,047), DRD2 rs1799732 (CC: Ref.; --: HR=8,66; 95%CI=1,16-64,86; p=0,036) in NRG1 rs3735781 (AA: Ref.; GA: HR=0,65; 95%CI=0,41-1,99; p=0,051).
Klinično-farmakogenetski model za napoved časa do pojava motoričnih nihanj je vseboval naslednje dejavnike: starost ob diagnozi (HR=0,99), čas od diagnoze do začetka zdravljenja z levodopo (HR=1,24), COMT rs165815 (HR=0,90), DRD3 rs6280 (HR=1,03) in BIRC5 rs9904341 (HR=0,95). Oblikovali smo tudi ROC krivuljo za oceno napovedne vrednosti po petih letih zdravljenja (AUC=0,70, senzitivnost=52,2 %, specifičnost=82,3 %). Za primerjavo smo oblikovali tudi ROC krivuljo po petih letih zdravljenja za klinični model (AUC=0,68; senzitivnost=48,4 %, specifičnost=81,9 %).
Klinično-farmakogenetski model za napoved časa do pojava diskinezij je vseboval naslednje dejavnike: ženski spol (HR=1,07), starost ob diagnozi (HR=0,97), tremorozna oblika PB (HR=0,88), zdravljenje z antagonisti adrenergičnih receptorjev beta (HR=0,95), uživanje alkohola (HR=0,99), čas od postavitve diagnoze do začetka zdravljenja z levodopo (HR=1,15), CAT rs1001179 (HR=1,27), SOD2 rs4880 (HR=0,95), NOS1 rs2293054 (HR=0,99), COMT rs165815 (HR=0,92) in SLC22A1 rs628031 (HR=0,80). Oblikovali smo tudi ROC krivuljo za oceno napovedne vrednosti po petih letih zdravljenja (AUC=0,68, senzitivnost=54,1 %, specifičnost=66,1 %). Za primerjavo smo oblikovali tudi ROC krivuljo po petih letih zdravljenja za klinični model (AUC=0,71; senzitivnost=79,8 %, specifičnost=48,4 %).
Razprava
V študiji smo raziskali vpliv 34 polimorfizmov posameznih nukleotidov iz petih različnih bioloških poti in nekaterih kliničnih parametrov na pojav in/ali čas do pojava neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja PB.
Genetska variabilnost gena COMT se je izkazala za povezano z znižanim tveganjem za razvoj vidnih halucinacij. Ta polimorfizem v povezavi s tem fenotipom še ni bil preučevan. Je pa povezava z vidnimi halucinacijami že bila opisana pri polimorfizmu COMT rs4680. Genetska variabilnost gena DDC se je izkazala za povezano s povišanim tveganjem za pojav ortostatske hipotenzije. Oba polimorfizma, ki sta bila preučevana, znižata aktivnost encima, kar lahko privede do znižane koncentracije noradrenalina in posledične vazodilatacije. Ta mehanizem bi lahko prispeval k nastanku ortostatske hipotenzije ob dopaminergičnem zdravljenju. Nadalje se je SLC22A1 rs628031 izkazal za potencialnega genetskega označevalca različnih neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja. Ugotovili smo, da je ta polimorfizem prenašalca levodope povezan s povišanim tveganjem za pojav ortostatske hipotenzije, perifernih edemov in motnje kontrole impulzov. Ta polimorfizem pa je tudi pomembno zmanjšal tveganje za pojav diskinezij. Glede na te rezultate lahko zaključimo, da ima polimorfizem SLC22A1 rs628031 verjetno precej pomemben vpliv na splošno delovanje dopaminergičnih zdravil. Ugotovili smo tudi, da DRD3 rs6280 poveča tveganje za pojav vidnih halucinacij, kar lahko razložimo s tem, da ta polimorfizem vpliva na znotrajcelično signalizacijo preko povečanja vezavne afinitete receptorja DRD3.
Naše preučevanje vnetnih poti je pokazalo le eno, sicer nesignifikantno, a vseeno zanimivo povezavo med IL1β rs1143623 in pojavom ortostatske hipotenzije. Nekaj študij je že preučevalo povezave med vnetjem in ortostatsko hipotenzijo, vendar je naša študija prva, ki je pokazala povezanost z genetsko komponentno. Taisti polimorfizem pa se je tudi izkazal za pomembnega pri vplivu na tveganje za pojav PB.
Polimorfizem CAT rs1001179 je bil statistično značilno povezan s pojavom perifernih edemov. Mehanizem nastanka perifernih edemov kot neželenega učinka dopaminergičnega zdravljenja še ni znan, vendar ta rezultat lahko nakazuje povezanost z oksidativnim stresom. Opazili smo tudi, da polimorfizem NOS1 rs2682826 vpliva na povišano tveganje za pojav prekomerne dnevne zaspanosti in napadov spanja in za pojav motnje kontrole impulzov. Genotip NOS1 se je že izkazal za povezanega s spalnim ciklom. Ta polimorfizem pa je tudi že bil povezan s pojavom različnih psihiatričnih motenj, kot sta depresija in anksioznost. SOD2 rs4880 je v naši študiji zmanjšal tveganje za pojav slabosti/bruhanja. Nekatere študije so že pokazale povezanost oksidativnega stresa v enteričnem živčnem sistemu s pojavom gastrointestinalnih komplikacij.
Oblikovali smo tudi klinične in klinično-farmakogenetske modele za napoved časa do pojava motoričnih komplikacij po začetku zdravljenja z levodopo. Ti modeli bi lahko služili za oblikovanje algoritmov za identifikacijo bolnikov s povišanim tveganjem za zgodnejši pojav motoričnih komplikacij. Izkazalo se je, da se klinični in klinični-farmakogenetski modeli po napovedni vrednosti med seboj klinično pomembno ne razlikujejo. Pri napovedi časa do pojava motoričnih komplikacij med obema modeloma ni bilo razlik v AUC, specifičnosti in senzitivnosti. Pri napovedi časa do pojava diskinezij pa se je izkazalo, da ima klinično-farmakogenetski model višjo specifičnost v primerjavi s kliničnim modelom. To pomeni, da je verjetnost dejanskega pojava neželenega učinka v primeru pozitivnega rezultata višja pri klinično-farmakogenetskem modelu. V splošnem so modeli v večini primerov pravilno napovedali pojav neželenega učinka v prvih petih letih zdravljenja z levodopo.
Zaključki
Pokazali smo, da genetska variabilnost vpliva na pojav in čas do pojava neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja.
Potrdili oz. vsaj delno potrdili smo naslednje hipoteze:
• Polimorfizmi posameznih nukleotidov v genih dopaminergične poti vplivajo na pojav nekaterih neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja PB.
• Polimorfizem vnetne poti IL1β rs1143623 je povezan s pojavom ortostatske hipotenzije kot neželenega učinka dopaminergične terapije PB, vendar ta povezava ni statistično pomembna.
• Polimorfizmi posameznih nukleotidov v genih poti oksidativnega stresa vplivajo na pojav nekaterih nemotoričnih neželenih učinkov dopaminergičnega zdravljenja PB.
• Klinično-farmakogenetski modeli omogočajo ovrednotenje sočasnega vpliva izbranih kliničnih in genetskih dejavnikov na čas do pojava motoričnih komplikacij po začetku zdravljenja z levodopo.
|