Dopamiini D1 -reseptorin uuden positiivisen allosteerisen modulaattorin DPTQ:n vaikutukset spontaaniin silmänräpäyksyyteen ja spatiaaliseen työmuistiin ei-inhimillisissä kädellisissä Osa 2

DPTQ-tilatyömuistin suorituskyvyn vaikutukset odotetulla tehokkaalla annoksella

Yksittäinen DPTQ-annos testattiin alun perin annoksella 2,5 mg/kg vehikkeliin verrattuna. Näissä kahdessa tilassa käytettiin erillisiä, mutta päällekkäisiä perusviivoja. Kuljetusainetiedot on esitetty kuviossa 4a 10 eläimen ryhmälle. Ryhmän suorituskyvyn muutokset vaihtelivat vähän lähtötasosta seuraavien 2 viikon aikana, ja suurin poikkeama ryhmän keskiarvossa oli vain 5 % (p=0,51, parillinen t-testi kohteen sisällä verrattuna lähtötilanteeseen). On huomattava, että mitään vaikutusta suorituskykyyn ei havaittu akuutisti päivänä 1. DPTQ-tiedot (2,5 mg/kg, IM) esitetään kuviossa 4b 9 eläimen ryhmälle.

Perustasolla tarkoitetaan kasvuprosessin aikana muodostuneita vakaita psykologisia ominaisuuksia ja käyttäytymistottumuksia. Muisti viittaa ihmisen aivojen kykyyn vastaanottaa, käsitellä ja tallentaa tietoa. Lähtötilanteen ja muistin välillä on suhde, ja jossain määrin perusviiva voi vaikuttaa henkilön muistiin.

Ensinnäkin vakaa lähtötaso voi auttaa henkilöä ylläpitämään hyviä tapoja ja tervettä ajattelutapaa, mikä voi auttaa parantamaan muistia. Esimerkiksi säännölliset uniajat, säännöllinen liikunta, tasapainoinen ruokavalio ja positiivinen asenne elämään voivat kaikki parantaa muistia. Tämä johtuu siitä, että nämä hyvät elintavat voivat varmistaa ihmisten fyysisen ja henkisen terveyden ja parantaa siten aivojen työtehoa ja muistia.

Toiseksi vakaa perusviiva voi myös auttaa henkilöä pysymään keskittyneenä ja keskittyneenä. Tämä on erittäin tärkeää tiedon vastaanottamisen ja käsittelyn kannalta. Epäjärjestynyt ja epäjärjestynyt elämäntapa voi vaikuttaa henkilön keskittymis- ja keskittymiskykyyn, mikä voi vaikuttaa muistiin. Järjestäytynyt, säännöllinen elämäntapa voi auttaa henkilöä ylläpitämään keskittymiskykyä ja keskittymiskykyä, mikä parantaa muistia.

Lopuksi, positiivinen lähtötaso voi pitää ihmiset optimistisina ja luottavaisina, mikä voi myös auttaa parantamaan muistia. Positiivinen lähtötilanne luo luottamusta itseesi ja tulevaisuuteesi, ja tämä luottamus tekee muististasi terävämmän, joustavamman ja tehokkaamman.

Yhteenvetona voidaan todeta, että lähtötilanteen ja muistin välillä on tietty suhde. Vakaa, terve, organisoitu ja myönteinen lähtötaso voi auttaa ihmisiä ylläpitämään hyviä elintapoja ja mentaliteettia, mikä parantaa muistia. Siksi meidän tulisi pyrkiä kehittämään perustasoamme parantaaksemme muistikykyämme. Voidaan nähdä, että meidän on parannettava muistiamme, ja Cistanche deserticola voi merkittävästi auttaa meitä parantamaan muistiamme, koska Cistanche deserticola on perinteinen kiinalainen lääkeaine, jolla on monia ainutlaatuisia vaikutuksia, joista yksi on parantaa muistia. Jauhetun lihan teho perustuu sen sisältämiin erilaisiin vaikuttaviin ainesosiin, mukaan lukien happo, polysakkaridit, flavonoidit jne. Nämä ainesosat voivat edistää aivojen terveyttä monin tavoin.

Napsauta tietää lisäravinteita parantaaksesi muistia

1-tavalla ANOVA paljasti, että kunkin eläimen kunkin päivän kokonaisaineisto poikkesi merkittävästi kunkin eläimen perustiedoista (F[10,69]=6.48, p<0.0001). No immediate acute effect was seen on day 1 but, a slight (10%) diminution of performance was evident by day 2 which became more robust by day 3, more than 48 h post-injection (mean = 61.1; post hoc comparison with baseline, p=0.025). Note that in this first data set those tests on the days following day 1 were originally purely exploratory and therefore have low N values in some cases.

Selkeät käyttäytymishavainnot viittaavat siihen, että eläimet alun perin päivinä 2 ja 3 aktivoituivat hieman tällä annoksella, mukaan lukien yliherkkyys/tarkkailu, mutta ei motorista aktivaatiota, mikä saattoi vaikuttaa niiden vasteeseen. Tätä ilmeistä kognition heikkenemistä seurasi välittömästi seuraavana päivänä havaittu huomattava parannus (keskiarvo=84.3), joka jatkui useita päiviä (päivät 4, 5 ja 6, p.<0.01).

Toistuvan annostelun vaikutukset avaruudelliseen työmuistiin

Sen tutkimiseksi, johtaisiko toistuva annos näiden vaikutusten sietokykyyn, summautumiseen tai herkistymiseen, 2,5 mg/kg:n annos annettiin akuutisti päivänä 1 (1 h ennen testausta ja sitten joko vehikkeliä (kuva 5a) tai ylimääräistä annos 2,5 mg/kg (kuvio 5b) annettiin päivänä 5 (välittömästi testin jälkeen) Eläimet jaettiin satunnaisesti joko DPTQ:han päivänä 1 ja vehikkeliin päivänä 5 (vehikkeliryhmä) tai DPTQ:lle molempina päivinä (DPTQ-ryhmä) ), siirrettiin sitten toiseen hoitoryhmään sopivan pesujakson jälkeen Vehikkelin toisena annoksena antamisen vaikutukset voidaan nähdä kuvassa 5a (n=10). Lukuun ottamatta vehikkelin antamista päivänä 5, tämä on identtinen koe yllä kuvatun DPTQ:n kerta-annostutkimuksen kanssa, kuten kuvassa 4. Tulokset näyttävät samanlaisilta kuin edellisessä kerta-annostutkimuksessa (F[10, 94]=5.23, p<0.0001), except that the deficit on day 3 was small and did not achieve significance (p=0.278 vs baseline) after which an enhancement appeared over the next few days (days 4 and 8, p < 0.001; day 5, p < 0.0001; days 10 and 12, p<0.05 vs baseline). 

Samojen eläinten alaryhmä (n=6) määritettiin myöhemmin DPTQ-ryhmään, joka sai toistuvan annoksen 2,5 mg/kg DPTQ:ta päivänä 5 (kokonaistilastollinen merkitsevyys F[10, 54]=5 .41, s<0.0001). Following the acute dose of 2.5 mg/kg IM on day 1, a non-significant dip in performance was seen on day 3 which was followed by a rebound enhancement on days 4 and 5 (p<0.01). However, following the repeat of the dose on day 5, there is a reduction in performance to baseline on day 6, followed by enhancement for the subsequent week (days 8 and 12, p<0.05; days 10 and 14, p<0.01). Notably, performance was now significantly improved on the last day.

Pienten DPTQ-annosten vaikutukset {{0}},1 ja 1,0 mg/kg

Yllä olevien tietojen perusteella testasimme hypoteesin, jonka mukaan 2,5 mg/kg:n annos saattaa olla ylioptimaalinen kognition suotuisille vaikutuksille ja että pienemmällä annoksella voidaan saavuttaa merkittävä, kestävä työmuistin paraneminen, samalla kun vältetään varhaisen muistin induktio. väliaikainen alijäämä. Kuten oletettiin, pienemmät DPTQ-annokset (1.0 ja 0.1 mg/kg, IM) näyttivät parantavan ilman spatiaalisen muistin varhaista heikkenemistä (kuva 6).

Annoksella {{0}},1 mg/kg (kuva 6a) DPTQ ei näyttänyt aiheuttavan suorituskyvyn heikkenemistä päivänä 3, mutta silti työmuistin vaatimaton parantuminen, joka kesti lähes 2 viikkoa vuonna tämä 10 eläimen ryhmä (F[10, 98]=2.39; p {{10}}.014). Merkittävä kognition parantuminen havaittiin päivänä 3 (p < 0,01) sen jälkeen, kun suorituskyky oli lähes merkittävää parannusta päivänä 2 (p=0,053). Vaikka tehokkuus 4. päivänä taas lähestyi merkitsevyyttä (p=0,053), seuraavina päivinä havaittiin selvää parannusta (päivät 5 ja 10, p < 0,05; päivät 6, 8 ja 12, p < 0,01) päivään asti 14. Kahdeksalla näistä eläimistä, jotka testattiin sitten annoksella 1,0 mg/kg, havaitsimme jälleen merkittävän parantumisen työmuistissa kahden viikon aikana (kuva 6b; F[10, 74]=2.75, p=0.006).

Mielenkiintoista on, että selvä parannus nähtiin päivästä 2 alkaen (s<0.01) and although performance on day 3 was still elevated (p<0.05) there was a noticeable reduction in score that day before the strong improvement seen on day 4 (p < 0.0001). This enhancement continued for the next 3 days (day 5, p<0.05; days 6 and 8, p<0.05) and then faded until day 14 (p<0.05). To make a direct comparison between doses we performed an ANOVA across the 3 doses for days 3, 4, and 5. When we compared the effects of each on day 3, where we saw the initial reduction in performance at the high dose, we found a critical effect of dose (F[2,23]=10.18, p<0.001). Both doses of 0.1 and 1.0 mg/kg yielded a significantly higher score than that at 2.5 mg/kg (p < 0.01, p<0.05, respectively). Conversely, by day 4, a significant proportion of the variance in the data was also attributable to dose (F[2,22]=4.547, p<0.05) but this effect was inverted with the score at 2.5 mg/kg now becoming significantly greater than that at 0.1 mg/kg. No difference in scores could be attributed to the difference in dose on day 5.

Annoksesta riippuvaiset vaikutukset viiveen kestoon

Samat tiedot analysoitiin D1PAM-hoidon annoksesta riippuvan vaikutuksen tutkimiseksi viiveestä riippuvaisiin virheisiin tehtävässä ja kuinka tämä vaihteli ajan mukaan suhteessa kunkin DPTQ-annoksen antamiseen. Tätä tarkoitusta varten päätimme verrata vuorokauden 5 ajankohtaa verrataksemme akuutin injektion ja lähtötilanteen jälkeen havaittuihin virheisiin, koska DPTQ:n vaikutukset näyttivät olevan johdonmukaisimpia kaikissa kyseisen päivän annoksissa. Mitään merkittäviä vaikutuksia minkään tilan 1. päivänä ei havaittu käyttämällä 2-tapa-ANOVAa. Kuten kuvasta 7 näkyy, DPTQ pienellä annoksella 0,1 mg/kg aiheutti lievän kasvun virheissä sekä lyhyellä (0, 1) N että pitkällä (3, 4) N viiveet tehtävässä, kun sen akuutteja vaikutuksia testattiin päivänä 1. Kuitenkin 96 tuntia myöhemmin päivänä 5 tämä D1 PAM -annos johti pieneen, mutta ei-merkitsevään virheiden vähenemiseen, erityisesti tehtävän pitkien viivästysten aikana. Kaksisuuntainen RMANOVA ei löytänyt merkittävää annoksen vaikutusta eikä vuorovaikutusta viivästymisen kanssa päivänä 5. Annoksella 1.0 mg/kg DPTQ ei vähentänyt virheitä lyhyillä viiveillä päivänä 1, mutta se vähensi päivä 5. Vaikka oli jonkin verran näyttöä virheiden vähentymisestä päivän 5 pitkillä viiveillä, tämän todettiin olevan merkityksetöntä, mikä johtui todennäköisesti suuresta virheiden vaihtelusta tehtävän viivästymisen vuoksi.

Keskustelu

Dopamiini-D1-reseptorin positiiviset allosteeriset modulaattorit voivat mahdollistaa D1-signaloinnin farmakologisen tuen potentiaalisesti ilman haittoja, kuten käänteistä U-vastetta, toleranssia ja takyfylaksiaa, jotka liittyvät joihinkin D1-agonistihoitoihin. Siirtogeenisissä hD1-hiirissä äskettäin julkistetut D1PAM:t, kuten DETQ ja medaled, on jo osoitettu täyttävän tämän lupauksen sellaisissa malleissa kuin liikkumisaktiivisuus ja uusien esineiden tunnistus (Svensson et al. 2017; Bruns et al. 2018; Hao et al. 2019 ja Meltzer ym. 2019).

D1PAM:ien mahdollinen kognitiivinen arvo ylittää kuitenkin vapauden näistä rajoituksista. Toisin kuin täydelliset ja osittaiset agonistit, D1PAM:t eivät voi toimia dopamiininsiirrosta riippumatta. Dopamiinin on vapautettava D1R:ssä kyseisissä kohdissa ja positiivisen modulaation asteen tulisi riippua dopaminergisen stimulaation asteesta näissä kohdissa, kuten pyramidaalisen neuronien selkärangoissa (Smiley et al. 1994) tai inhiboivien interneuronien dendriitit (Muly et ai. 1998) sellaisilla alueilla kuin PFC. Tämä tarkoittaa, että D1PAM:t voivat tarjota toiminnallista tukea jatkuvalle D1-signalointille rikkomatta spatiotemporaalisia esteitä tämän signaloinnin jakautumisessa, toimien samanaikaisesti ortosteerisen kohdan reaaliaikaisen dopaminergisen stimulaation kanssa.

Tällainen biologisesti tarkoituksenmukainen toiminta voi tarjota etuja sellaisten häiriöiden hoidossa, joihin liittyy D1-signaloinnin puute, kuten ikään liittyvä kognitiivinen heikkeneminen. Lisäksi D1PAM:ien, kuten DETQ, DPTQ ja medaled, saatavuus voi tarjota työkaluja moninaisten mekanismien purkamiseen, jotka liittyvät siirtymiseen puutteellisen, optimaalisen ja liiallisen D1R-stimulaation välillä ja sen vaikutuksesta neuroplastisuuteen ja kognitioon (Williams ja Castner 2006). Tämän tutkimuksen havainnot osoittavat D1PAM:ien merkityksen, ei vain neuropsykiatristen häiriöiden hoidossa, vaan myös farmakologisina työkaluina optimaalisen kognitiivisen toiminnan mahdollisten etujen ja haittojen taustalla olevien hermosolujen mekanismien dissektiossa (Goldman-Rakic ​​et al. 2004; Roberts et ai., 2010; Svensson ym., 2019).

DPTQ together with the closely related structural analogs DETQ and mevidalen belong to the tetrahydroisoquinoline series of D1PAMs (Svensson et al., 2017 Hao et al., 2019). These molecules show high potency and specificity for the human D1 receptor vs. other targets including the dopamine D2 receptor. The lack of affinity of DPTQ for the D2 receptor was confirmed in a broad screening study using 3 [H]-raclopride as a ligand where the D2 was found to be Ki>5,6 µM (julkaisemattomat havainnot). Tämä on linjassa aiemmin julkaistujen Mevidalen- ja DETQ-tietojen kanssa, jotka eivät osoittaneet aktiivisuutta 10 µM:lla D2-reseptorin toiminnallisissa ja sitoutumistutkimuksissa. DPTQ:lla on merkittävästi pienempi teho ja tehokkuus jyrsijän alkuperäisessä D1-reseptorissa.

Tämä liittyy jyrsijäspesifiseen mutaatioon toisessa solunsisäisessä silmukassa, johon nämä molekyylit sitoutuvat (Wang et al., 2018). Kuten aiemmin on osoitettu, näillä D1PAM:illa on samanlainen voimakkuus ja tehokkuus ei-jyrsijälajeissa, mukaan lukien ihmiset, koirat ja reesusapinat (Svensson et ai., 2017, Wang et ai., 2018, Hao et al. 2019). DPTQ:lla ihmisen ja apinan teho on suunnilleen 40-kertaa suurempi kuin hiiren D1-reseptorilla (katso taulukko 1). Koska kaikki D1PAM:ien alkuperäinen in vivo -karakterisointi tehtiin humanisoidulla D1-knock-in -hiirellä, pidimme apinaa sopivana korkeampana lajina tämän uuden mekanismin farmakologista lisäarviointia varten.

DPTQ vaikuttaa annoksesta riippuvaisesti alkuperäiseen kädellisen D1R:ään ja muuttaa silmien räpyttelytiheyttä

Alkuperäisissä kokeissa varmistettiin, että DPTQ voi vaikuttaa aivojen toimintaan muilla kädellisillä suoralla vaikutuksella natiiviin D1R:ään tarkkailemalla sen vaikutuksia silmän räpyttelyn määrään ja määrittämällä tämän farmakodynaamisen vasteen ja plasman altistumisen farmakokinetiikan välistä suhdetta IM-antamisen jälkeen. Koska tämä on ensimmäinen D1 PAM -tutkimus NHP:ssä, käytimme farmakokineettistä (PK) tutkimusta ja in vitro -ennusteita sitoutumattomista aivopitoisuuksista annoksen valinnassa (5 mg/kg, IM).

Ennustetut sitoutumattomat DPTQ-pitoisuudet aivoissa 5 mg/kg, IM DPTQ:n jälkeen vaihtelivat välillä 202 nM - 38 nM 2 tunnin aikana annostelun jälkeen. Tämä korreloi DPTQ EC50:n kahdeksas- ja yksikertaisen pitoisuuden kanssa hD1- ja apinan D1-cAMP-määrityksessä. Tämän perusteella 5 ja 10 mg/kg annosten pitäisi riittää in vivo -tutkimukseen. Tämä vahvistettiin myös silmänräpäyksen taajuustutkimuksessa. Lisäksi nämä tiedot korreloivat sekä humanisoidun D1-hiiren (Svensson ym. 2017; Hao et al. 2019) että terveiden vapaaehtoisten (Wilbraham et al. 2021) löydöksistä, joissa olemme havainneet, että D1PAM-annokset synnyttävät sitoutumattomia aivoja/CSF:ää. Konsentraatiot EC50:ssä tai sitä suuremmissa ihmisen D1cAMP-määrityksessä johtavat myös merkittäviin käyttäytymistä aktivoiviin vaikutuksiin, kuten lokomotorinen stimulaatio ja herätyksen edistäminen.

Kädellisillä, myös ihmisillä, silmien räpyttelytiheys liittyy tarkkaavaisuuteen, kognitiiviseen sitoutumiseen ja monimutkaisten käyttäytymismallien suorituskykyyn (Jongkees ja Colzato 2016; Ranti ym. 2020; Andreu-Sánchez ym. 2021; Dave ym. 2021). Sentraaliset dopaminergiset syötteet etukuoreen ja tyviganglioihin moduloivat vapaaehtoisia ja spontaaneja silmänräpäysmekanismeja kognitiivisten prosessien aikana (Maffei ja Angrilli 2018; Pajkossy ym. 2018; Imburgio ym. 2021). Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että ihmisen ja apinan silmien räpyttelytiheys lisääntyy selektiivisellä suoralla D1-reseptorin stimulaatiolla, kun taas D2-reseptorimekanismin rooli apinan silmänräpäyksessä on vähemmän selvä (Kleven ja Koek 1996; Czoty et al. 2004; Jutkiewicz ja Bergman). 2004; Desai ym. 2007; Dang ym. 2017).

Kotani et ai. (2016) osoittivat, että dopamiini vaikuttaa spesifisesti D1-reseptorin kautta ja vaikuttaa silmien räpyttelytiheyteen, ei D2-reseptoriperheeseen. Tässä tutkimuksessa kädelliset osoittivat selvää lisääntymistä spontaanin silmien räpytyksessä DPTQ:n kumulatiivisen annostelun jälkeen, mikä on yhdenmukainen samanlaisen vaikutuksen kanssa, joka on raportoitu aiemmin D1-agonistilla SKF82958 ja D1PAM DETQ:lla (Bruns et al. 2018). D1-PAM-apinoiden silmien räpyttelynopeuden lisääntyminen viittaa siksi mahdolliseen D1-mekanismiin kognitiivisen prosessin tehostamisessa (katso seuraava kohta "Spatiaalinen työmuisti").

Havaitsimme, että vehikkelikontrolliapinat tulivat uneliaaksi apinatuolissa silmänräpäystutkimuksen aikana, kun taas DPTQ:ta saaneet apinat olivat kaikki valppaita, erityisesti vastauksena korkeampaan kumulatiiviseen annokseen. EEG-mittaukset siirtogeenisillä hD1-hiirillä ovat aiemmin osoittaneet, että sentraalisilla dopamiini-D1-reseptoreilla on tärkeä rooli käyttäytymisen hereillä ja valppaudessa (Qu ym. 2008; Herrera-Solis ym. 2017; Bruns ym. 2018). Tämä D1-riippuvainen valppaustila on oletettavasti edellytys tehokkaille kognitiivisille prosesseille, jotka liittyvät oppimiseen ja työmuistiin (Dai et al. 2020; Kozak ym. 2020; Zhang ym. 2019). Tämä on sopusoinnussa sen käsityksen kanssa, että kognitiivinen tehostaminen, erityisesti dopamiini- ja D1-reseptorit, voi ulottua kognitiiviseen motivaatioon, kannustamiseen (Carli et al. 1989) ja käyttäytymisponnisteluihin. Kliinisesti merkityksellinen esimerkki tästä siirtymisestä kognitiosta toimintaan on osoitettu Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla, joilla on huomattavasti korkeampi kognitiivisen motivaation taso, mikä johtaa lisääntyneeseen käyttäytymiseen "ON"-tilassa verrattuna "OFF"-tiloihin (McGuigan et al. 2019).

Suurien annosten selektiivistä D1-reseptoristimulaatiota on raportoitu aiheuttavan spontaaneja kielen ulkonemia apinoissa (Bédard ja Boucher 1989; Koshikawa ym. 1991; Tomiyama et al. 2012). Suurimmilla kumulatiivisilla IM-annoksilla DPTQ:ta havaittiin joillakin apinoilla tässä tutkimuksessa suun liikettä ja spontaania kielen ulkonemaa. Tällaista suun liikettä ja kielen ulkonemaa ei kuitenkaan raportoitu läheisesti sukulaisen D1PAM:n kanssa, joka on palkittu viimeaikaisissa kliinisissä tutkimuksissa aikuisilla vapaaehtoisilla (Wilbraham et al. 2021), mikä viittaa siihen, että tällaiset mahdolliset vaikutukset eivät ehkä ole merkityksellisiä ihmisille.

Suuret plasma-altistukset DPTQ:lle 5 mg/kg IM-annoksen jälkeen viittaavat mahdollisiin aivotasoihin, jotka täyttävät tai ylittävät ihmisen tai apinan D1-reseptorin EC50-arvon cAMP-määrityksessä dopamiinin tehostamiseksi. Silmänräpäytysvasteen lisääntyminen tällä annoksella on selkeä todiste D1-reseptorin keskusaktivaatiosta, jota tukivat myös avoimet havainnot lisääntyneestä valppaudesta verrattuna vehikkelillä käsiteltyihin eläimiin. Kaiken kaikkiaan nämä havainnot ovat linjassa hD1-hiirestä saatujen tulosten kanssa, joissa D1PAM:t ovat jatkuvasti osoittaneet käyttäytymisaktivaatiota lokomotorisella stimulaatiolla annoksilla, jotka tuottavat sitoutumattomia aivopitoisuuksia in vitro hD1 EC50 -tasolla tai sen yläpuolella cAMP-määrityksessä (Svensson et ai. 2017 ja Hao ym. 2019).

Kuten tässä esitetään, ennustetut sitoutumattomat aivopitoisuudet, jotka ovat paljon suuremmat kuin apinan EC50 cAMP:lle, saavutetaan annoksen 5 mg/kg jälkeen IM, mutta ei pienimmän annoksen 0,1 mg/kg jälkeen, IM. Kuten alla käsitellään, tämä viittaa siihen, että kognitiivinen tehostuminen tapahtuu annoksilla (aivopitoisuudet), jotka ovat merkittävästi pienempiä kuin mitä tarvitaan motoriseen stimulaatioon ja todellakin cAMP-tuotannon stimulaatioon. Kirjallisuudessa on useita esimerkkejä tällaisista D1-agonistien (Cai ja Arnsten 1994; Castner ym. 2000; Roberts et al. 2010) ja nikotiinialfa7-agonistien (Castner et al. 2011) tällaisista erittäin pieniannoksisista vaikutuksista. Nämä vaikutukset viittaavat erittäin herkkään mekanismiin, joka toimii suoraan tietyissä synaptisissa kohdissa, jotka sitten vaikuttavat synaptiseen plastisuuteen, mikä voi sisältää välittömän varhaisen geenin ilmentymisen.

DPTQ:n annoksesta riippuvaiset vaikutukset kädellisen työmuistiin

Tulokset osoittavat, että DTPQ:n akuutti vaikutus spatiaaliseen työmuistiin oli täysin nolla 1 tunti injektion jälkeen, riippumatta annetusta annoksesta. Näin oli, vaikka voimme päätellä, että jonkin verran hermosolujen vaikutusta tapahtui 1 tunnin kohdalla annon jälkeen havaituista vaikutuksista silmien räpyttelytiheyteen. Farmakokinetiikka osoittaa, että plasmaaltistusta ei ollut käytännössä enää ensimmäisen päivän jälkeen. Monilla neuroaktiivisilla aineilla on kuitenkin vaikutuksia, jotka kestävät päiviä tai viikkoja altistuksen jälkeen (esimerkiksi ketamiinin masennusta ehkäisevä vaikutus). Tässä tutkimuksessa havaittiin, että DPTQ:lla oli todellakin voimakas merkittävä vaikutus työmuistiin – huomattava työmuistin heikkeneminen havaittiin 49 tuntia IM-antamisen jälkeen, kun annos oli vain 2,5 mg/kg. Tämän annoksen olisi ehdottomasti odotettu aiheuttavan silmien räpyttelytiheyden akuuttia nousua, mutta se ei indusoinut kognitiivista vajaatoimintaa 48 tunnin kuluessa. Itse asiassa on olemassa yksi tutkimus, joka osoittaa, että silmien räpyttelyllä voi olla haitallinen vaikutus työmuistiin (Irwin 2014), vaikka tässä käytetyillä annoksilla ei odoteta olevan dramaattista vaikutusta silmien räpyttelyyn, ei todellakaan 49 tuntia myöhemmin.

Lisäksi tuore tutkimus on osoittanut, että ihmisten spontaanit silmänräpäykset työmuistin viivejaksojen aikana korreloivat voimakkaasti heidän avaruudellisen työmuistin suorituskykynsä kanssa (Ortega et al. 2022). Lisäksi he havaitsivat lisääntyneiden silmänräpäysten yhteyden sekä ärsykkeen koodauksen että haun aikana tehtävän aikana, mikä mahdollisesti heijastaa kohonnutta visuaalista huomiota. Sellaisenaan voidaan kohtuudella olettaa, että jonkin pitkän aikavälin neuroplastisuuden mekanismin on täytynyt olla osallisena kognitiivisen heikentymisen syntymiseen. Neuroplastisuuden vaikutus DPTQ:n vaikutuksiin tällä annoksella teki sitten sitäkin varmemmaksi se tosiasia, että vain päivää myöhemmin tehtävän suorittaminen parani huomattavasti ja tämä kognitiivinen parantuminen näytti jatkuvan seuraavan viikon ajan. Tutkimme edelleen näitä DPTQ:n neuroplastisia vaikutuksia kognitiiviseen toimintaan antamalla toistuvia annoksia päivänä 1 ja päivänä 5. Toistuvan annostelun vaikutusta tutkittaessa oli ilmeistä, että suorituskyvyn heikkeneminen päivänä 3 aloitusannoksen jälkeen aikaisempi koe ei ollut enää merkittävä, mikä saattaisi viitata joihinkin pysyviin vaikutuksiin mukana olevassa toimintamekanismissa. Tästä tuloksesta huolimatta havaittiin, että toinen toistuva DPTQ-annos annoksella 2,5 mg/kg päivänä 5 aiheutti jyrkän suorituskyvyn heikkenemisen heti seuraavana päivänä, joka korjaantui kahden seuraavan päivän aikana ja tuotti merkittävän parannuksen suorituskykyyn. koko seuraavan viikon kurssin. Näin ollen, huolimatta jäljellä olevista vaikutuksista päivänä 3, tämän annoksen toistaminen päivänä 5 on saattanut johtaa sen hyödyllisten vaikutusten johonkin summaukseen.

Yritimme sitten toistaa kognitiivisen tehostamisen aiheuttamatta aikaisempaa kognitiivista vikaa käyttämällä vielä pienempiä annoksia {{0}}.1 ja 1.0 mg/kg. Havaitsimme, että emme vain saavuttaneet merkittävää kognitiivista parannustasoa, vaan tämä tapahtui nyt vain 1 tai 2 päivää DPTQ:n annon jälkeen ilman ajoittain tehtävän suorituskyvyn heikkenemistä. Vaikka tämä parannus ei ollut niin dramaattinen kuin 2,5 mg/kg annoksella osoitettu, se näytti silti jatkuvan useiden seuraavien päivien ajan. Erityisesti näimme jälleen merkkejä suorituskyvyn heikkenemisestä päivänä 3 väliannoksella 1,0 mg/kg.

Nämä havainnot kaikissa annosteluohjelmissa merkitsivät, että mukana oli pitkäaikaisen neuroplastisuuden mekanismi, ja vaikka tämä on saattanut vahvistua prosessilla, joka aiheutti tilapäisen vian, se ei ollut täysin riippuvainen siitä.

On olemassa useita hermosolumekanismeja ja signaalinvälitysreittejä, jotka ovat saattaneet olla mukana näissä vaikutuksissa. Vaikka DPTQ:n pitoisuudet plasmassa ovat mitättömät 12 tai 24 tunnin kuluttua, on mahdollista, että jokin sitoutuminen solunsisäiseen allosteeriseen kohtaan on voinut jatkua huomattavasti pidempään ja tämä on saattanut lopulta johtaa D1-reseptorien herkkyyteen ja/tai sisäistymiseen ja siitä johtuvaan puutteellinen D1-signalointi. Tästä ei kuitenkaan ole näyttöä, ja se on epätodennäköistä, kun otetaan huomioon DPTQ:n kohtalainen teho allosteeriseen sitoutumiskohtaan (Hao et al. 2019). Vaikka on olemassa todisteita siitä, että tietyt D1-agonistit voivat vaikuttaa PKC-signalointiin suuremmilla annoksilla (Lee et al. 2014; Glovaci ja Chapman 2015), todennäköisempi signalointireitti, joka havaitaan tässä testatuilla pienillä annoksilla, saattaa olla D{:sta johtuvan ERK1-signaloinnin kautta. {9}}edisti beeta-arrestiinin värväämistä (katso Yang 2021). On osoitettu, että dopamiinivajeen olosuhteissa tapahtuu merkittävä muutos D1R-signalointireitillä, joka tapahtuu solunulkoisen signaalin säätelemän kinaasin/mitogeenin aktivoiman proteiinikinaasin (ERK1/2/MAP-kinaasi; Gerfen et al. 2002) kautta. Haberny ym. 2004; Papadeas ym. 2004).

Jyrsijöiden PFC-tutkimuksessa altistuminen uusille esineille lisäsi välittömästi fosforyloitua ERK1/2:ta. ERK-kinaasin esto heikensi kohteen pitkäaikaismuistia 24 tuntia myöhemmin, mutta ei "lyhyempää" muistia 1 tunti alkuperäisen altistuksen jälkeen (Nagai et al. 2007). ERK1/2:n fosforylaatiota in vivo ja in vitro lisäsi SKF38393:n antaminen, ja pitkäaikainen muisti heikensi SCH23390:n suora injektio, mutta ei raklopridi suoraan PFC:hen. Yksipuolisissa 6-OHDA-leesion saaneissa rotan siivuissa PLC-, PKC- ja IP3-reseptorien antagonistit vähentävät dramaattisesti SKF38393:n kykyä indusoida ERK1/2:n aktivaatio (Fieblinger et al. 2014). Nämä havainnot antavat vahvan vihjeen siitä, että dopamiinin puutteen olosuhteissa D1R-stimulaatio saattaa pystyä signaloimaan paremmin ERK1/2-reitin kautta ja sillä voi olla voimakkaampi vaikutus proteiinisynteesiin, synaptiseen plastisuuteen ja pitkän aikavälin muistiin. Tämä saattaa selittää tässä tutkimuksessa selvitetyt DPTQ:n viivästyneet vaikutukset työmuistiin, jotka johtuvat paikallisesta translaatiosta prefrontaalisten hermosolujen dendriiteissä (Sutton ja Schuman 2005).

DPTQ:n vaikutuksiin saattaa liittyä useita mekanismeja annoksella 2,5 mg/kg. Toinen, joka vastaa työmuistin suorituskyvyn varhaisesta heikkenemisestä, ja toinen, joka vastaa seuraavasta parannuksesta. Siten on ajateltavissa, että tämän hermosolujen plastisuuteen kohdistuvan edullisen vaikutuksen voimakkuus on saattanut olla riippuvainen D1-signaloinnin alkuperäisen potentiaation voimakkuudesta, mutta se saattoi silti tapahtua, vaikka tämä potentioiminen ei olisi niin voimakas, että se johtaisi kognition heikkenemiseen. Siksi, erityisesti mitä tulee tämän annoksen alkutuloksiin, on olemassa mahdollisuus, että käänteinen U-hypoteesi D1R-riippuvaisesta dopamiinisignalointista ei välttämättä ole vain staattinen ilmiö, vaan sillä voi olla myös tärkeitä ajallisia komponentteja. Itse asiassa nämä ajalliset komponentit voivat olla erittäin merkittäviä motoristen vs. kognitiivisten häiriöiden hoidossa. Lisäksi tietomme viittaavat siihen, että käänteinen U-muotoinen ilmiö suurilla annoksilla ei välttämättä ole merkittävä haitta tällä mekanismilla, koska prekognitiivisia vaikutuksia havaittiin laajalla annosalueella (vähintään 25-kertaisesti). Tämä voisi koskea myös D1-agonisteja, kuten alla on käsitelty.

D1R-signaloinnin helpotuksen merkittävä vaikutus kognition plastisuusmekanismeihin on yhdenmukainen aiempien kädellisten tutkimustemme kanssa. Näin ollen olemme osoittaneet, että täyden D1-agonistin ABT-431 ultrapienen annoksen toistuvat jaksot voivat johtaa normaalin työmuistin palautumiseen pitkällä aikavälillä eläimillä, joita hoidetaan kroonisella haloperidolilla, mikä aiheuttaa verenpaineen heikkenemistä. D1R (Castner et ai. 2000). Sama hoito-ohjelma paransi ikääntyneiden reesusapinoiden työmuistia, joka kesti jopa vuoden ja joka voidaan palauttaa myöhemmin toistamalla samaa hoito-ohjelmaa (Castner ja Goldman-Rakic ​​2004). Näihin liittyvien neuroplastisuuden mekanismien on oltava toiminnallisesti spesifisiä, ja ne voivat sisältää dendriittisten piikien kehittymisen ja AMPA- ja NMDA-reseptorien kerääntymisen näiden selkärangan postsynaptiseen kalvoon (Buonarati ym. 2019; Delint-Ramírez ym. 2008; Mahan et al. 1990; Neve et ai. 2004). Olemme äskettäin osoittaneet, että D1PAM DETQ lisää sekä pCREB- että AMPA-reseptorin pGluR1-tasoja aivoissa hD1-hiiressä, samalla tavalla kuin D1-agonistilla SKF82958 (Bruns et al. 2018), mikä tarjoaa lisää neurokemiallisia todisteita parantuneesta synaptisesta plastisuudesta. . Lisätutkimusta tarvitaan tämän mekanismin roolin tutkimiseksi D1PAM:ien, kuten DPTQ:n, indusoiman kognitiivisen tehostamisen pitkäaikaisissa vaikutuksissa.

Kun tarkastelimme pienten ja keskisuurten DPTQ-annosten viiveestä riippuvia vaikutuksia, havaitsimme, että kognitiivinen tehostus soveltui sekä lyhyisiin että pitkiin viiveisiin, joita yksittäiset eläimet kokivat tehtävässä päivään 4 mennessä. Tämä havainto on yhdenmukainen sen todisteiden kanssa, että D1-signalointi on mukana sekä jatkuvan toiminnan induktiossa prefrontaalisissa pyramidisoluissa, jotka voivat edustaa mukana olevia työmuistipuskureita (Durstewitz et al. 2{5}}00). Tämä saavutti kuitenkin merkityksensä 1,0 mg/kg annoksen vaikutuksen kannalta vain lyhyillä viiveillä, mikä herättää kysymyksen siitä, kuinka pitkälle ylivalppaus ja lisääntynyt tarkkaavaisuus olivat havaittavissa paremmin suuremmalla annoksella saattoivat vaikuttaa kognition paranemiseen. Huolimatta todellisista mekanismeista, näyttää siltä, ​​​​että virheiden määrän väheneminen sekä lyhyillä että pitkillä viiveillä vaikutti työmuistin parannuksiin.

Tämä tutkimus osoittaa, että D1PAM DPTQ:lla on huomattavia biologisia vaikutuksia, jotka johtuvat natiivien D1-reseptorien helpottamisesta ei-ihmiskädellisissä. Nämä havainnot ovat suuri edistysaskel D1PAM-mekanismin ja -potentiaalin ymmärtämisessä, koska ne tarjoavat perustan translaatiotutkimukselle, joka ei ole aikaisemmin ollut mahdollista humanisoitujen D1-hiirten käytön lisäksi. Vaikka havaittavia motorisia vaikutuksia esiintyi annoksilla 5–10 mg/kg IM, silmänräpäystestissä havaittiin DPTQ:n sekä pitkäaikaisia ​​hyödyllisiä että erittäin lyhytaikaisia ​​haitallisia vaikutuksia spatiaaliseen viivästettyyn vastetehtävään. pienempi annosalue, joka ulottuu vain 0,1 mg/kg:aan. DPTQ:n alhaiset plasmatasot annoksella 0,1 mg/kg ja ennustettu alhainen sitoutumaton aivoaltistus tukevat sitä, että tällä annoksella ei ole näkyviä motorisia vaikutuksia, jotka voisivat olla haitallisia kognitiolle.

Ottaen huomioon sen tosiasian, että altistuminen tällä annoksella putoaisi selvästi alle cAMP:n kertymisen EC50-arvon, näyttää siltä, ​​että vaihtoehtoiset signaalinsiirtoreitit ovat todennäköisesti mukana sen vaikutuksissa kognitioon tällä annoksella. Tämä havainto on yhdenmukainen kirjallisuuden kanssa, jonka mukaan erittäin pienet D1-agonistiannokset voivat olla optimaalisia parantamaan työmuistia ja viittaa D1PAM:n mahdolliseen terapeuttiseen hyötyyn verrattuna täysiin ja osittaisiin D1-agonisteihin (Cai ja Arnsten 1997; Castner et al. 2). 000; Castner ja Goldman-Rakic ​​2004; Kozak ym. 2020). Nämä tulokset osoittavat, että kognitiivinen tehostus tällä D1PAM:lla voidaan saavuttaa ilman vakiintuneen alijäämän induktiota, kun käytetään pieniä DPTQ-annoksia. Jää nähtäväksi, voiko D1 PAM:n toistuva annostus 0,1 tai 1,0 mg/kg indusoida jatkuvaa kognition paranemista, mikä voi mahdollisesti olla terapeuttista hyötyä tälle mekanismille. Kaiken kaikkiaan käyttäytymispäätepisteet osoittavat useita D1PAM:n (DETQ) mahdollisia etuja, mukaan lukien käänteisen U-muotoisen annosvasteen puute ja nopea toleranssin kehittyminen. Nämä havainnot vahvistettiin myös läheisillä rakenteellisilla analogeilla mitalilla / LY3154207 (Hao et al. 2019) ja LY314885 (Hao et al. 2022). Päättelemme, että DPTQ:lla ja vastaavilla rakenteellisilla analogeilla voi olla syvällisiä etuja kognitiivisten vikojen hoidossa useissa neuropsykiatrisissa häiriöissä, mukaan lukien ikääntymisestä tai hermoston rappeutumisesta johtuva kognitiivinen heikkeneminen.

Kiitokset

Kiitämme Eli Lillyn Xin Zhoua PK-analyysien tuesta ja Maria Shanabroughia Yalen lääketieteellisen korkeakoulun vertailevan lääketieteen laitoksella tuesta PK-näytteiden kanssa.

julistukset

Eturistiriita

Tämä työ rahoitettiin tutkimussopimuksella Eli Lilly & Co:lta Drs. Stacy Castner ja Graham Williams. Kaikki muut kirjoittajat olivat tuolloin Eli Lilly & Co:n palveluksessa tai sopimussuhteessa tai heillä on edelleen osakkeita yhtiöstä.

Avoin pääsy

Tämä artikkeli on lisensoitu Creative Commons Attribution 4:n.0 Kansainvälinen lisenssi, joka sallii käytön, jakamisen, mukauttamisen, jakelun ja jäljentämisen missä tahansa välineessä tai muodossa, kunhan annat asianmukaisen tunnustuksen alkuperäiselle kirjoittajalle (alkuperäisille kirjoittajille) ) ja lähde, anna linkki Creative Commons -lisenssiin ja ilmoita, onko muutoksia tehty. Tämän artikkelin kuvat tai muu kolmannen osapuolen materiaali sisältyy artikkelin Creative Commons -lisenssiin, ellei materiaalin luottorajassa toisin mainita. Jos materiaali ei sisälly artikkelin Creative Commons -lisenssiin ja käyttötarkoituksesi ei ole lakisääteinen tai ylittää sallitun käytön, sinun on hankittava lupa suoraan tekijänoikeuksien haltijalta.

Viitteet

1. Andreu-Sánchez C, Martín-Pascual MÁ, Gruart A, Delgado-García JM (2021) Katsojat muuttavat silmien räpyttämistä ennustamalla kerrottavaa sisältöä. Brain Sci 11(4):422. https://doi.org/10.3390/brainsci{11}}

2. Asin K, Wirtshafter D (1993) Toistuvan dopamiini-D1-reseptorin stimulaation vaikutukset kiertoon ja c-fos-ilmentymiseen. Eur J Pharmacol 235:167-168.https://doi.org/10.1016/0014-2999(93)90840-e

3. Balice-Gordon R, Honey GD, Chatham C, Arce E, Duvvuri S, Naylor MG, Liu W, Xie Z, DeMartinis N, Harel BT, Braley GH, Kozak R, Park L, Gray DL (2020) A neurofunktionaalinen dopamiinireseptorin osittaisen agonismin D1/D5 kognitioon ja motivaatioon arvioimiseksi terveillä vapaaehtoisilla, joilla on alhainen työmuistikapasiteetti. Int J Neuropsychopharmacol 23(5):287-299.

4. Bédard PJ, Boucher R (1989) D1-reseptorin stimulaation vaikutus normaaleissa ja MPTP-apinoissa. Neuroscience Lett 104(1-2):223-228.

5. Benjamini Y, Krieger AM, Yekutieli D (2006) Mukautuva lineaarinen askel-up menettelyjä, jotka ohjaavat vääriä löytöjä. Biometrika 93:491–507.

6. Biglan K, Munsie L, Svensson KA, Ardayfo P, Pugh M, Sims J, Brys M (2022) Turvallisuus ja tehokkuus medaled in Lewy body dementia: vaihe 2, satunnaistettu, lumekontrolloitu tutkimus. Mov Disord 37(3):513–524.

7. Blanchet PJ, Grondin R, Bédard PJ, Shiosaki K, Britton DR (1996) Dopamiini D1 -reseptorin herkkyysprofiili MPTP-vaurioituneissa kädellisissä. Eur J Pharmacol 309(1):13–20.

8. Bodnar M, Malla A, Joober R, Lepage M (2008) Lyhyen aikavälin kliinisen lopputuloksen kognitiiviset markkerit ensimmäisen jakson psykoosissa. Br J Psychiatry 193(4):297–304.

9. Bruns RF, Mitchell SN, Watford KA, Harper AJ, Shanks EA, Carter G, O'Neill MJ, Murray TK, Eastwood BJ, Schaus JM, Beck JP, Hao J, Witkin JM, Li X, Chernet E, Katner JS, Wang H, Ryder JW, Masquelin ME, Thompson LK, Love PL, Maren DL, Falcone JF, Menezes MM, Zhang L, Yang CR, Svensson KA (2018) Dopamiini D1 -potentiaattorin prekliininen profiili viittaa terapeuttiseen käyttöön neurologisissa ja psykiatriset häiriöt. Neuropharmacology 128:351-365.

10. Buonarati OR, Hammes EA, Watson JF, Greger IH, Hell JW (2019) AMPA-tyyppisten glutamaattireseptorien postsynaptisen lokalisoinnin mekanismit ja niiden säätely pitkän aikavälin tehostumisen aikana. Sci Signal 12(562):eaar6889.
11. Cai JX, Arnsten AF (1994) Dopamiini D1 -reseptoriagonistien A77636 tai SKF81297 annoksesta riippuvaiset vaikutukset spatiaaliseen työmuistiin iäkkäillä apinoilla. J Pharmacol Exp Ther 283(1):183-9
12. Cai JX, Arnsten AF (1997) Dopamiini D1 -reseptoriagonistien A77636 tai SKF81297 annoksesta riippuvaiset vaikutukset spatiaaliseen työmuistiin iäkkäillä apinoilla. J Pharmacol Exp Ther 283(1):183–189

13. Carli M, Jones GH, Robbins TW (1989) Yksipuolisen selän ja vatsan striatalisen dopamiinivajeen vaikutukset visuaaliseen laiminlyöntiin rotalla: hermo- ja käyttäytymisanalyysi.

14. Castner SA, Goldman-Rakic ​​PS (2004) Työmuistin parantaminen ikääntyneillä apinoilla herkistävällä dopamiini-D1-reseptorin stimulaatiolla. J Neurosci 24(6):1446-1450.

15. Castner SA, Williams GV (2007) Paheesta hyveeseen: oivalluksia herkistymisestä kädellisissä. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 31(8):1572–1592.

For more information:195077648nn@gmail.com