Pákáski Magdolna SZTE, ÁOK Pszichiátriai Klinika
Arterioszklerotikus demencia = Szenilis demencia Multi-infarktusos demencia (Hachinski javaslatára) Post-stroke demencia BNO: Kortikális Kevert, kortikális és szubkortikális Multi-infarktusos demencia DSM-5 Enyhe vaszkuláris neurokognitív zavar Súlyos vaszkuláris neurokognitív zavar
Jellinger, 2013
Agyi erek ateroszklerózisa Arterioszklerózis: agyi kisér betegség Cerebrális amiloid angiopátia
A nagy és közepes méretű artériák degeneratív megbetegedése Ateroszklerózis Intima proliferáció Koleszterin akkumuláció Ateroszklerotikus plakk elmeszesedés trombózis ruptúra nagyobb infarktus embolizáció
arteriosclerosis, lypohialinozis, arteriolosclerosis Nincs meszesedés Lacunáris infarktus, mikroinfarktus Jellemző lokalizációk: Bazális ganglionok artériái perifériás fehérállomány Leptomeningeális artériák Thalamust ellátó artériák Cerebelláris fehérállomány Agytörzs Vérzés, mikrovérzés Kortikális erekre nem jellemző a kisérbetegség
Amyloid b peptid lerakódás a leptomeningeális és agyi erek falában, a bazális membránhoz közel v. a simaizomrétegben Következmény Érfal ruptúra Kapilláris okklúzió hemorrágia mikrovérzés véráramlási zavar Jellemző lokalizációk mikroinfarktus Legkorábban a leptomeningeális és neokortikális artériák Később az allokortikális régió erei (hippokampusz, entorinális és cinguláris kéreg, amygdala) Hipotalamusz, cerebellum, agytörzs
Lokalizáció szerint: Kortikális multi-infarktusos Stratégiai infarktusos Gyrus angularis Thalamus Nucleus caudatus Pallidum Szubkortikális vaszkuláris enkefalopátia
Nagy infarktus (> 1 cm) Lacunaris infarktus (0,5-1 cm) Mikroinfarktus (< 0,5 cm) Lokalizáció: kortikális és szubkortikális területeken Thal és mtsai, 2012
Tünet Kortikális Szubkortikális Memóriazavar megőrzés felidézés Rövid távú memória korán, előhívás segítséggel nem javul Hosszú távú memória fokozatosan romlik nem romlik előhívás segítséggel javul Gondolkodászavar korán absztrakt/kategorikus Számolás zavara +++ +/- Exekutív funkciók zavara +/- +++ Vizuospaciális készség +++ + Agnosia, apraxia, aphasia +++ + (enyhe anómia) Depresszió ritka gyakori BPSD tünetek késői stádiumban gyakori ritka Járás/testtartás késői stádiumig normális korán károsodott Hyperkinesisek nincsenek v. myoclonus tremor, dystonia, chorea Izomtónus normális hiper/hipotónia
Szubkortikális enkefalopátia
A periventricularis fehérállományt ellátó medullaris arteriák hyalinisatiója, a media koncentrikus megvastagodása, az intima fibrosisa és proliferációja A konfluens elváltozások axonvesztett és demyelinizált területeknek felelnek meg, gyakran infarktusokkal.
Neuropszichológiai tesztekkel igazolt dementia. Az alábbi három közül legalább egy: vaszkuláris rizikófaktor vagy szisztémás vaszkuláris betegség (pl. hypertonia, diabetes mellitus, ischaemiás szívbetegség, arrythmia, pangásos szívelégtelenség). fokális cerebrovaszkuláris betegség szubkortikális funkciózavar (például járászavar, rigiditás, incontinentia).
Radiológiailag: CT-vizsgálattal kétoldali leukoaraiosis, vagy MR vizsgálattal kétoldali és többgócú/diffúz, szubkortikális fokozott T2- jelintenzitású, 2 2 mm-esnél nagyobb laesiók.
Post-stroke demencia (statikus forma) Post-stroke demencia (progresszív forma) Többszörös stroke ot követő demencia Prestroke demencia Stroke-tól független demencia Szubklinikai CV betegséget követő demencia Szubklinikai CV betegséget követő progresszív demencia Progresszív demencia szubklinikai CV betegséggel
Az okklúzió időbeli lefolyása Infarktusos mag* Penumbra A szövetkárosodás részlegesen reverzibilis, ha a keringés 3 órán belül visszaáll Az agyszövet elektromosan néma, de a funkciója megmaradhat Normál szövet Agyi vérellátás ml/ 100 mg agyszövet < 10 10-18 40-60 ischémiás penumbra Infarktus* * Intracelluláris acidózis, ATP hiány, membránfunkció zavar, szövetelhalás
Excitotoxicitás: Ionegyensúly zavar neurotranszmitter felszabadulás, Gátolt glutamát reuptake NMDA/AMPA receptor kötés Ca influx proteáz aktiváció membrán degradáció Excitotoxicitá s Periinfarktusos depolarizáció Periinfarktusos depolarizáció: Az infarktusos mag expanzióját segíti elő a penumbra rovására Hypothermia, NMDA és glicin antagonisták csökkentik az ischémiás léziót.
Stroke-ot követően génexpressziós változásokat a következő kórélettani folyamatokban és transzkripciós osztályokban mutattak ki. Gyulladás Immunfolyamatok Apoptózis Nekrózis Ion egyensúly Oxidatív metabolizmus Neurotranszmitter funkció Közvetlen korai gének Protein chaperon Nem kódoló mrns-ek
stroke TNF-a mrns 4 óra IL-6 mrns 18 óra TNF-b1 mrns 96 óra Proinflammatórikus citokinek tumor nekrózis faktor a (TNF-a) interleukin-1 (IL-1) interleukin-12 (IL-12) interleukin-18 (IL-18) interferon g (IFN-g) granulocita makrofág kolónia stimuláló faktor (GM-CSF) interleukin-6 (IL-6) Antiinflammatórikus citokinek interleukin-4 (IL-4) interleukin-10 (IL-10) interleukin-13 (IL-13) interferon-a (IFN-a) transzformáló növekedési faktor-b (TNFb)
Glutamát Oxidatív stressz Glutamát receptorok P Proteoszómális degradáció Ikkináz p65 p50 p65 p50 p65 IkB p50 NF-kB Aerob glikolízis Laktát termelés Sejtmag membrán NF-kB target gének NF-kB kötőhelyek Sejt túlélés Sejt károsodás
Súlyos ischémia Mérsékelt és enyhe ischémia Ischémiás nekrózis Apoptózis Sejt túlélés és gyógyulás A nekrózis a sejtek irreverzíbilis károsodása, gyors és kiterjedt pusztulása, amelyet reaktív leukocytainfiltráció vesz körül és hegesedés követ. A nekrotizáló sejtekben aspecifikus génaktiváció van és új fehérje képzõdésétõl függetlenül is végbemegy. Aktív, energiát (ATP-t) igénylő folyamat, mely lassabb, mint a nekrózis. Az apoptózis folyamata döntési fázisra és azt követő végrehajtási fázisra oszlik. Az apoptózist okozó proapoptotikus gének (például a bax, a bad, a bak) és az apoptózist gátló antiapoptotikus gének (például a bcl-2, a bcl-xl) termékei különféle heterodimerek képzésével módosítják egymás hatását, és döntõ tényezõi annak, hogy a sejt tovább él vagy pedig elpusztul.
Gén alap Fibroblast Növekedési Faktor (bfgf) Ideg Növekedési Faktor (NGF) Agyi Eredetű Neurotróf Faktor (BDNF) Neurotrofin 3 Inzulin Növekedési Faktor I és II GluR2, GluR3 AMPA/kainát receptor alegységek Glutamát metabotróp receptor alegységek mglur2, mglur4 mglur5 GABA A receptor enkefalin tachykininek hősokk fehérjék Változás Nő Nő Nő Csökken Nő Csökken Nő Csökken Csökken striatumban nő striatumban nő Nő
A hipoxia, mint endoplazmás retikulum (ER) stressz, 3 ER stressz receptor aktivációját stimulálja: a protein kináz RNS (PKR)-szerű ER kináz (PERK), az aktivált transzkripciós faktor 6 (ATF6) és az inozitol-függő enzim 1 (Ire1) receptorokat, melyek involváltak az UPR folyamatában.. A PERK foszforilálja az eukarióta iniciációs faktor 2a alegységét (eif2a), ezúton gátolja fehérjék transzlációját, s ugyanakkor lehetővé teszi az eif2a-tól független ATF4 transzlációját, mely aktiválja a chaperonokat, pl a GRP78-at. Az ATF6 specifikus proteolízisen megy keresztül, mely aktivációhoz vezet. Az ATF6 target génje az X-box kötő fehérje-1 (XBP1). Az IRE1 katalizálja az XBP1 mrns alternatív splicing folyamatát az aktív XBP1 transzkripciós faktor expresszióját eredményezve.
A chaperonok az endoplazmás retikulumban zajló fehérje érésben játszanak kulcsfontosságú szerepet, melyekhez nem-kovalens kötéssel kapcsolódnak. Legismertebb képviselőjük a 78-glükóz regulálta protein (GRP78) más néven immunglobulin binding protein (IBP), mely a 70 kda molekula súlyú hősokkfehérjék csoportjába tartozik. Reperfúzió Patkányok a. cerebri media okklúzióját követően a reperfúzió során a cortexben a HSP70 szint növekedés. A GRP78 mrns expresszió növekedés az ER dysfunkcióra utal.
Glutamát Receptor Harmadlagos messenger Közvetlen Korai Gének Másodlagos messenger Ca ++ camp IP 3 DAG PKA, PKC DNS-kötő fehérje Repair mechanizmus Apoptózis AS metabolit G Elsődleges messenger: glutamát felszabadulás Ca ++
Citokinek: IL-6, IL-1b Adhéziós molekulák: ICAM-1, P-selectin, E-selectin mirns Kemokinek: MIP-1a, MCP-1 Komplement komponensek: CC3, CC4 Szabadgyök-képző enzimek: COX2, INOS
MiRNS-ek: apoptózis vs neuroprotekció In vivo a. cerebri media okklúzió In vitro ischémia modell: oxigén-glükóz depriváció mir-15b expresszió erőteljesen mir-15a expresszió mir-497 expresszió Inverz korreláció TARGET: Bcl-2 protein szint TARGET: Bcl-2 protein szint Apoptózis Neuroprotekció
Vad típusú (WT) és mir- 223 knockout (KO) egerek hippokampusz NMDA receptor NR2B alegység AMPA receptor GLUR2 alegység kifejeződését szelektíven represszálta. Harraz és mtsai, 2012
Overexpresszió adeno asszociált virális vektorral (AAV) kisebb lézió Excitotoxicitás aktiválás: NMDA injektálás egér striátumba MiR-223 (AAV-miR-223) Kontroll: non-target mir (AAV-NT) Mindkét kísérleti körülményben a lézió nagysága ott volt kisebb, ahol a mir-223 expressziója nagyobb volt. Excitotoxicitás aktiválás Vad típusú egér (WT) mir-223 knockout egér (KO) kisebb lézió Következtetés: mir-223 neuroprotektív
mir-181: target fehérje GRP78 egerek átmeneti a. cerebri media okklúzióját követően: lézió penumbra lézió Western blot penumbra reperfúzió Kísérletes okklúziót követően a reperfúzió során az ischémiás lézió területén emelkedett, a penumbra területén csökkent a mir-181 expressziója. A lézió területén megemelkedett mir-181 transzlációs blokkot okozva csökkentette a GRP78 fehérje szintet, viszont a penumbrában - ahol a túlélés lehetséges a neuroprotektív hatású GRP78 kifejeződése emelkedett. lézió RT-PCR penumbra (Ouyang és mtsai, 2012)
1. DNS metiláció az ún. CPG szigetekben történik, vagyis a CPG bázispárokban gazdag régiókban, mivel ezek demetiláltak. A DNS metiláció funkciója a transzkripció gátlása, a génexpresszió szabályozása. A metilációt a DNS metil transzferáz (Dnmt) enzimek végzik. 2. Hiszton acetiláció során a hiszton N-termilásán lévő lizin molekulák H atomja acetil gyökre cserélődik a hiszton nettó pozitív töltése, a DNS-hez való affinitása. Ezt a reakciót a hiszton acetil transzferáz (HAT) katalizálja. 3. A hiszton deacetiláz (HDAC) enzimek ellenkező hatásúak, eltávolítják az acetil gyököket a hisztonról, stabilizálják a hiszton-dns kölcsönhatást és gátolják a DNS-ről történő transzkripciót. A hiperacetilált hisztonok a transzkripcionálisan aktív DNS szakaszokra, míg a hipoacetilált hisztonok a nem transzkriptálódó DNS-ekre jellemzőek. Schweitzer és mtsai, 2010
Az ischémia globális transzkripcionális represszióhoz vezet, mely epigenetikai szinten a DNS metiláció (me) megnövekedésében és a hiszton 3 (H3) és hiszton 4 (H4) jelentős deacetilálásában tükröződik A represszált gének a neuronokban a GLUR2, valamint a thrombospondin 1 (TSP1) és ennek angiogén antagonistája a vaszkuláris endotheliális növekedési faktor (VEGF). A globális represszió ellenére a gyulladásos és apoptótikus folyamatok fokozódnak. A gyulladás induktorai a TNFa, IL-b, Cox2 és a nitrogén oxid szintáz (inos). A proapoptótikus Bcl-2 család tagjai is upreguláltak: a Bcl-2 asszociált X protein (BAX), a Bcl-2 asszociált halál promóter (BAD), a Bcl-2 like protein 11 (BIM) továbbá a különböző kaszpázok.
A transzkripció manipulálása epigenetikai szinten protektív hatású lehet. A DNS metiláció globális mennyisége megnő az ischémiás inzultus következtében vad típusú egerekben. Heterozigóta mutáns egerekben, (egyik Dnmt1 allél hiánya) ez a növekedés elmarad. A heterozigóta mutáns egerek rezisztensek az ischémiás károsodással szemben. A Dnmt1 teljes hiánya esetén, homozigóta mutáns egerekben a protektív hatás viszont már nem érvényesül, az agyi infarktus mérete a vad típusú egerekéhez hasonló. (Endres és mtsai, 2001)
Hiszton deacetilázok (HDAC-k) Cink függő HDAC-k (HDAC-I) HDAC 1-3, 8 NAD-függő HDAC-k (HDAC-II) HDAC 4-7, 9 HDAC IV HDAC11 HDAC-I gátlók: elősegítik a neuronális progenítor sejtek differenciálódását + védik a neuronokat a káros inzultustól. Hidroxamát vegyületek pl suberoil anilid hidroxámsav (SAHA) Ischémia (egerek a. cerebri media okklúzió) Az ischémiás magban HDAC expresszió változás nincs HDAC 3,6, 11 expresszió a stroke után 1 órán belül a cortexben HDAC 1, 2, 3 expresszió a stroke után még 1 héttel is
A HDAC gátló hatással rendelkező SAHA-t perifériás T-sejtes non-hodgkin lymphomák kezelésében már törzskönyvezték. Hatásait ischémiás károsodásban még csak állatkísérletekben vizsgálták. A HDAC gátlók az excitootoxicitás csökkentésében szerepet játszó a-szinuklein és gelszolin expressziót upregulálják. A protektív anti-oxidáns-válasz gének aktiválódnak, mint pl. a nukleáris faktor 2 (NRF2, a hem oxigenáz 1 (HO1), a NADPH dehidrogenáz quinon 1 (NQO1) és a glutamin cisztein ligáz(gclc). Az angiogén faktor VEGF upregulációja kedvező irányba modulálja a véráramlást. A sejttúlélési útvonalak is aktiválódnak, míg az ischémiás sejthalálban involvált gének, mint pl a mu opioid receptor 1 (MOR1) és a gyulladásos folyamatban szereplő gének represszálódnak.
Proteináz aktiváció, főleg a matrixmetaalloproteinázok (MMP-k) Felborult kálcium reguláció Neurotranszmitterek fokozott felszabadulása Aktivált gyulladásos sejtek infiltrációja Oxidatív/nitrozatív stressz Az agyi ischémia vér-agy-gát dysfunkció, ill. tight junction változások legfontosabb mediátorai az MMP-k, ezeken belül az MMP-2 és MMP-9. Fokozódott expressziójuk mind kísérletes körülmények között, mind pedig humán agyban is kimutatott.