Učinci DPTQ, novog pozitivnog alosteričkog modulatora dopaminskog D1 receptora, na brzinu spontanog treptanja očiju i radnu prostornu memoriju kod primata koji nisu ljudi, 2. dio

Učinci izvedbe DPTQ prostorne radne memorije pri predviđenoj učinkovitoj dozi

Pojedinačna doza DPTQ-a izvorno je testirana na 2,5 mg/kg u usporedbi s nosačem. Za ova dva stanja korištene su odvojene, ali preklapajuće osnovne vrijednosti. Podaci o nosaču prikazani su na slici 4a za skupinu od 10 životinja. Grupne promjene u izvedbi malo su varirale od početne vrijednosti tijekom sljedeća 2 tjedna s najvećim odstupanjem za prosjek grupe koje je dosegnulo samo 5% (p=0.51, upareni t-test unutar subjekta u usporedbi s osnovnom vrijednošću). Važno je napomenuti da nije primijećen nikakav utjecaj na izvedbu akutno prvog dana. DPTQ (2,5 mg/kg, IM) podaci prikazani su na slici 4b za skupinu od 9 životinja.

Osnova se odnosi na stabilne psihološke karakteristike i navike ponašanja formirane u procesu rasta. Pamćenje se odnosi na sposobnost ljudskog mozga da prima, obrađuje i pohranjuje informacije. Postoji odnos između osnovne vrijednosti i pamćenja, a u određenoj mjeri početna vrijednost može utjecati na pamćenje osobe.

Prvo, stabilna osnovna vrijednost može pomoći osobi da zadrži dobre navike i zdrav način razmišljanja, što može poboljšati pamćenje. Na primjer, redoviti raspored spavanja, redovita tjelovježba, uravnotežena prehrana i pozitivan stav prema životu mogu poboljšati pamćenje. To je zato što te dobre životne navike mogu osigurati fizičko i mentalno zdravlje ljudi, čime se poboljšava radna učinkovitost i pamćenje mozga.

Drugo, stabilna osnovna linija također može pomoći osobi da ostane usredotočena i usredotočena. Ovo je vrlo važno za prijem i obradu informacija. Neorganiziran i neorganiziran način života može utjecati na sposobnost usredotočivanja i koncentracije osobe, što može utjecati na pamćenje. Organizirani, redoviti stil života može pomoći osobi da održi fokus i koncentraciju, čime se poboljšava pamćenje.

Konačno, pozitivna osnovna vrijednost može ljude održati optimistima i samopouzdanjem, što također može pomoći u poboljšanju pamćenja. Pozitivna osnovna linija stvara povjerenje u sebe i svoju budućnost, a to povjerenje čini vaše pamćenje oštrijim, fleksibilnijim i učinkovitijim.

Ukratko, postoji određeni odnos između osnovne vrijednosti i sjećanja. Stabilna, zdrava, organizirana i pozitivna baza može pomoći ljudima da zadrže dobre životne navike i mentalitet, čime se poboljšava pamćenje. Stoga bismo trebali nastojati razviti svoju osnovu kako bismo poboljšali svoje sposobnosti pamćenja. Vidi se da moramo poboljšati svoje pamćenje, a Cistanche deserticola nam može značajno pomoći u poboljšanju pamćenja jer je Cistanche deserticola tradicionalni kineski ljekoviti materijal koji ima mnogo jedinstvenih učinaka, a jedno od njih je i poboljšanje pamćenja. Djelotvornost mljevenog mesa dolazi od raznih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući kiseline, polisaharide, flavonoide itd. Ovi sastojci mogu na različite načine promicati zdravlje mozga.

Kliknite znati suplemente za poboljšanje pamćenja

1-way ANOVA otkrila je da ukupni skup podataka za svaku životinju za svaki dan značajno varira od osnovnih podataka za svaku životinju (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.

Očigledna promatranja ponašanja sugeriraju da su životinje u početku 2. i 3. dana bile blago aktivirane ovom dozom uključujući hiper-budnost/pažnju, ali ne i motoričku aktivaciju, što bi moglo utjecati na njihov odgovor. Nakon ovog očitog oštećenja kognicije odmah je uslijedilo značajno poboljšanje primijećeno sljedećeg dana (srednja vrijednost=84.3) koje je trajalo nekoliko dana (dan 4, 5 i 6, p<0.01).

Učinci opetovanog doziranja na prostornu radnu memoriju

Kako bi se ispitalo bi li ponovljena doza rezultirala tolerancijom, sumacijom ili senzibilizacijom ovih učinaka, doza od 2,5 mg/kg primijenjena je akutno 1. dan (1 h prije testiranja, a zatim ili nosač (slika 5a) ili dodatni doza od 2,5 mg/kg (Slika 5b) primijenjena je 5. dan (odmah nakon testiranja). Životinje su nasumično raspoređene ili na DPTQ 1. dan i nosač na 5. dan (skupina nosača) ili DPTQ na oba dana (DPTQ skupina ), zatim prešao u drugu terapijsku skupinu nakon odgovarajućeg razdoblja ispiranja. Učinci primjene nosača kao druge doze mogu se vidjeti na slici 5a (n=10). Osim primjene nosača 5. dana, ovo je eksperiment identičan studiji s jednom dozom za DPTQ opisanoj gore, kao što je prikazano na slici 4. Čini se da su rezultati slični onima viđenima u prethodnoj studiji s jednom dozom (F[10, 94]=5).23, str<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). 

Podskupina istih životinja (n=6) kasnije je dodijeljena DPTQ skupini, koja je primala ponovljenu dozu od 2,5 mg/kg DPTQ 5. dana (ukupna statistička značajnost F[10, 54]=5 .41, str<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.

Učinci niskih doza DPTQ na {{0}}.1 i 1,0 mg/kg

Na temelju gornjih podataka ispitali smo hipotezu da bi doza od 2,5 mg/kg mogla biti supra-optimalna za blagotvorne učinke na kognitivnu sposobnost te da bi niža doza mogla postići značajno, trajno poboljšanje radne memorije, dok se i dalje izbjegava indukcija ranog privremeni deficit. Kao što se pretpostavljalo, niže doze (1.0 i 0.1 mg/kg, IM) DPTQ-a pokazale su poboljšanje bez ranog oštećenja prostornog pamćenja (slika 6).

U dozi od {{0}}.1 mg/kg (Slika 6a), čini se da DPTQ nije doveo do smanjenja učinka trećeg dana, ali ipak, skromno poboljšanje radne memorije koje je trajalo gotovo 2 tjedna u ova skupina od 10 životinja (F[10, 98]=2.39; p {{10}}.014). Značajno poboljšanje kognicije primijećeno je 3. dan (p < 0,01) nakon skoro značajnog povećanja performansi 2. dana (p=0.053). Dok se izvedba 4. dana ponovno približila značaju (p=0.053), sljedeći su dani pokazali jasno poboljšanje (5. i 10. dan, p < 0,05; 6., 8. i 12. dan, p < 0,01) sve do dana 14. Za 8 od ovih životinja testiranih u dozi od 1,0 mg/kg ponovno smo primijetili značajno poboljšanje radnog pamćenja tijekom dva tjedna (Slika 6b; F[10, 74]=2).75, p=0.006).

Zanimljivo je da se jasno poboljšanje moglo vidjeti od 2. dana (str<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.

Učinci ovisni o dozi na trajanje odgode

Isti podaci analizirani su kako bi se ispitao utjecaj tretmana D1PAM-om ovisan o dozi na pogreške ovisne o kašnjenju u zadatku i kako je to variralo s vremenom u odnosu na primjenu svake doze DPTQ-a. U tu smo svrhu odlučili usporediti vremensku točku 5. dana za usporedbu s onim pogreškama uočenim nakon akutne injekcije i osnovnom linijom budući da su se učinci DPTQ-a činili najdosljednijima u svim dozama tog dana. Korištenjem 2-way ANOVA nisu vidljivi značajni učinci bilo kojeg stanja prvog dana. Kao što je prikazano na slici 7, DPTQ pri niskoj dozi od 0.1 mg/kg proizveo je blago povećanje pogrešaka i kod kratkog (0, 1) N i dugog (3, 4) N kašnjenja u zadatku kada su testirani njegovi akutni učinci 1. dana. Međutim, 96 sati kasnije, 5. dana, ova doza D1 PAM-a dovela je do malog, ali neznačajnog smanjenja pogrešaka, osobito tijekom dugih odgoda u zadatku. Twoway RMANOVA nije pronašla značajan učinak doze niti interakciju s odgodom 5. dana. Pri dozi od 1.0 mg/kg, DPTQ nije doveo do smanjenja pogrešaka pri kratkim odgodama 1. dana, ali je doveo do smanjenja na dan 5. Iako je bilo nekih dokaza o smanjenju pogrešaka pri dugim odgodama 5. dana, pokazalo se da to nije značajno vjerojatno zbog velike varijance u pogreškama zbog kašnjenja u zadatku.

Rasprava

Pozitivni alosterički modulatori dopaminskog D1 receptora mogu omogućiti farmakološku potporu D1 signalizacije potencijalno bez nedostataka kao što su obrnuti-U odgovor, tolerancija i tahifilaksija povezani s nekim tretmanima D1 agonistima. Kod transgenih hD1 miševa, novootkriveni D1PAM-ovi kao što su DETQ i medaled već su pokazali da ispunjavaju ovo obećanje u modelima kao što su lokomotorna aktivnost i prepoznavanje novih objekata (Svensson et al. 2017; Bruns et al. 2018; Hao et al. 2019. i Meltzer i dr. 2019.).

Međutim, potencijalna kognitivna vrijednost D1PAM-a nadilazi slobodu od ovih ograničenja. Za razliku od potpunih i djelomičnih agonista, D1PAM ne mogu djelovati neovisno o prijenosu dopamina. Za njihovo djelovanje na D1R, dopamin se mora osloboditi na tim specifičnim mjestima, a stupanj pozitivne modulacije trebao bi ovisiti o stupnju dopaminergičke stimulacije na tim mjestima, kao što su bodlje piramidalnih neurona (Smiley et al. 1994.) ili dendriti inhibitornih interneurona (Muly et al. 1998) u regijama kao što je PFC. To implicira da D1PAM-ovi mogu pružiti funkcionalnu podršku za tekuće D1 signaliziranje bez kršenja prostorno-vremenskih barijera u distribuciji tog signaliziranja, djelujući u tandemu s dopaminergičkom stimulacijom ortosteričkog mjesta u stvarnom vremenu.

Takvo biološki prikladno djelovanje može pružiti koristi za liječenje poremećaja s nedostatkom D1 signalizacije, kao što je kognitivni pad povezan sa starošću. Štoviše, dostupnost D1PAM-ova kao što su DETQ, DPTQ i medaled mogu pružiti alate za razotkrivanje mnoštva mehanizama uključenih u prijelaz između manjkave, optimalne i pretjerane stimulacije D1R i njezin utjecaj na neuroplastičnost i kogniciju (Williams i Castner 2006). Nalazi ove studije pokazuju važnost D1PAM-a, ne samo za liječenje neuropsihijatrijskih poremećaja, već i kao farmakološkog alata za disekciju neuronskih mehanizama koji su u osnovi potencijalnih koristi i šteta za optimalnu kognitivnu funkciju (Goldman-Rakic ​​et al. 2004.; Roberts i sur., 2010.; Svensson i sur., 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 uM (neobjavljeni nalazi). Ovo je u skladu s prethodno objavljenim podacima za Mevidalen i DETQ koji nisu pokazali aktivnost pri 10 µM u funkcionalnim studijama i studijama vezanja za D2 receptor. DPTQ ima znatno nižu potenciju i djelotvornost na nativni D1 receptor glodavaca.

To je povezano s mutacijom specifičnom za glodavce u drugoj unutarstaničnoj petlji gdje se ove molekule vežu (Wang et al., 2018). Kao što je prethodno pokazano, ti D1PAM-ovi imaju sličnu moć i učinkovitost kod vrsta koje nisu glodavci, uključujući ljude, pse i rezus majmune (Svensson i sur., 2017., Wang i sur., 2018., Hao i sur. 2019.). Za DPTQ postoji približno 40-puta veća moć za ljudski i majmunski D1 receptor u odnosu na mišji D1 receptor (vidi tablicu 1). Budući da je sva početna in vivo karakterizacija D1PAM-ova učinjena u humaniziranom D1 knock-in mišu, smatrali smo majmune prikladnom višom vrstom za daljnju farmakološku procjenu ovog novog mehanizma.

DPTQ djeluje ovisno o dozi na nativni D1R primata kako bi promijenio brzinu treptanja oka

Početni eksperimenti potvrdili su da DPTQ može utjecati na funkciju mozga kod primata koji nisu ljudi izravnim djelovanjem na prirodni D1R promatranjem njegovih učinaka na stopu treptanja oka i određivanjem odnosa između ovog farmakodinamičkog odgovora i farmakokinetike izloženosti plazmi nakon IM primjene. Budući da je ovo prva D1 PAM studija u NHP-u, koristili smo farmakokinetičku (PK) studiju i in vitro projekcije nevezanih koncentracija u mozgu za odabir doze (5 mg/kg, IM).

Predviđene nevezane koncentracije DPTQ-a u mozgu nakon 5 mg/kg, IM DPTQ kretale su se od 202 nM do 38 nM tijekom 2 sata nakon doziranja. Ovo je u korelaciji s osmerostrukom do jednostrukom koncentracijom DPTQ EC50 u hD1 i D1 cAMP testu majmuna. Na temelju toga, doze od 5 i 10 mg/kg trebale bi biti dovoljne za ispitivanje in vivo. To je također potvrđeno u studiji o stopi treptanja oka. Nadalje, ovi podaci koreliraju s nalazima u humaniziranog D1 miša (Svensson et al. 2017; Hao et al. 2019) i zdravih dobrovoljaca (Wilbraham et al. 2021) gdje smo vidjeli da doze D1PAM-a koje stvaraju nevezani mozak/likvor koncentracije na ili više od EC50 u ljudskom D1cAMP testu također rezultiraju značajnim bihevioralnim aktivacijskim učincima kao što je lokomotorna stimulacija i promicanje budnosti.

U primata, uključujući ljude, brzina treptanja očiju povezana je s pažnjom, kognitivnim angažmanom i izvedbom složenih ponašanja (Jongkees i Colzato 2016; Ranti i sur. 2020; Andreu-Sánchez i sur. 2021; Dave i sur. 2021). Središnji dopaminergički inputi u frontalni korteks i bazalne ganglije moduliraju dobrovoljne i spontane mehanizme treptanja očiju tijekom kognitivnih procesa (Maffei i Angrilli 2018; Pajkossy i sur. 2018; Imburgio i sur. 2021). Više studija pokazalo je da se stopa treptanja očiju kod ljudi i majmuna povećava selektivnom izravnom stimulacijom D1 receptora, dok je uloga mehanizma D2 receptora u treptanju očiju majmuna manje jasna (Kleven i Koek 1996; Czoty et al. 2004; Jutkiewicz i Bergman 2004; Desai i dr. 2007; Dang i dr. 2017).

Kotani i sur. (2016.) pokazali su da dopamin djeluje specifično preko D1 receptora kako bi utjecao na brzinu treptanja oka, a ne preko obitelji D2 receptora. U ovoj studiji, primati koji nisu ljudi pokazali su jasno povećanje stope spontanog treptanja očiju nakon kumulativnog doziranja DPTQ-a, što je u skladu sa sličnim učinkom koji je ranije prijavljen s D1 agonistom SKF82958 i D1PAM DETQ (Bruns et al. 2018). Povećanje stope treptanja očiju kod D1 PAM majmuna stoga sugerira potencijalni D1 mehanizam u poboljšanju kognitivnog procesa (pogledajte sljedeći odjeljak "Prostorno radno pamćenje").

Primijetili smo da su majmuni iz kontrole vozila postali pospani na stolici s majmunima tijekom studije treptanja očima, dok su svi majmuni koji su primali DPTQ bili budni, posebno kao odgovor na višu kumulativnu dozu. Mjerenja EEG-a kod transgenih hD1 miševa prethodno su pokazala da središnji dopaminski D1 receptori imaju važnu ulogu u ponašanju budnosti i budnosti (Qu i sur. 2008; Herrera-Solis i sur. 2017; Bruns i sur. 2018). Ovo stanje budnosti ovisno o D1-u vjerojatno je preduvjet za učinkovite kognitivne procese uključene u učenje i radnu memoriju (Dai et al. 2020; Kozak et al. 2020; Zhang et al. 2019). To je u skladu s idejom da se kognitivno poboljšanje, posebno ono koje uključuje dopaminske i D1 receptore, može proširiti na kognitivnu motivaciju, namjeru poticaja (Carli et al. 1989.) i napor u ponašanju. Klinički relevantan primjer ovog prijenosa s kognicije na akciju pokazan je kod pacijenata s Parkinsonovom bolešću koji pokazuju značajno višu razinu kognitivne motivacije, što rezultira povećanim naporom u ponašanju u "ON" za razliku od "OFF" stanja (McGuigan et al. 2019).

Zabilježeno je da visoke doze selektivne stimulacije D1 receptora uzrokuju spontano ispupčenje jezika u majmuna (Bédard i Boucher 1989; Koshikawa i sur. 1991; Tomiyama i sur. 2012). Pri najvećim kumulativnim IM dozama DPTQ-a, oralno kretanje sa spontanim ispupčenjem jezika primijećeno je kod nekih majmuna u ovoj studiji. Međutim, takvo oralno kretanje s ispupčenjem jezika nije zabilježeno s blisko povezanim D1PAM-om koji je dobio priznanje u nedavnim kliničkim studijama na odraslim dobrovoljcima (Wilbraham et al. 2021.), što sugerira da takvi potencijalni učinci možda nisu relevantni za ljude.

Visoka izloženost u plazmi za DPTQ nakon 5 mg/kg, IM doze sugerira potencijalne razine u mozgu koje zadovoljavaju ili premašuju vrijednost EC50 za ljudski ili majmunski D1 receptor u cAMP testu za potenciranje dopamina. Povećanje odgovora na treptanje oka pri ovoj dozi jasan je dokaz aktivacije središnjeg D1 receptora što je također potkrijepljeno očitim opažanjima povećane budnosti u usporedbi sa životinjama koje su tretirane nosačem. Sveukupno, ovi su nalazi u skladu s rezultatima dobivenim na hD1 mišu, u kojem su D1PAM-ovi dosljedno pokazivali aktivaciju ponašanja s lokomotornom stimulacijom u dozama koje proizvode nevezane koncentracije u mozgu na ili iznad in vitro razine hD1 EC50 u cAMP testu (Svensson et al. 2017. i Hao i dr. 2019.).

Kao što je ovdje prikazano, projicirane nevezane koncentracije u mozgu mnogo veće od EC50 majmuna za cAMP postižu se nakon doze od 5 mg/kg, IM, ali ne i najniže doze od 0,1 mg/kg, IM. Kao što je objašnjeno u nastavku, ovo sugerira da se kognitivno poboljšanje događa pri dozama (koncentracije u mozgu) koje su značajno niže od onoga što je potrebno za motoričku stimulaciju i, doista, za stimulaciju proizvodnje cAMP. Postoji više primjera takvih ultraniskih doza učinaka D1 agonista u literaturi (Cai i Arnsten 1994; Castner i sur. 2000; Roberts i sur. 2010) i nikotinskih Alpha7 agonista (Castner i sur. 2011). Ovi učinci upućuju na vrlo osjetljiv mehanizam koji djeluje izravno na određena sinaptička mjesta koja zatim utječu na sinaptičku plastičnost koja može uključivati ​​neposrednu ranu ekspresiju gena.

Učinci DPTQ ovisni o dozi na radnu memoriju kod primata

Rezultati pokazuju da je postojao potpuno nulti akutni učinak DTPQ na prostornu radnu memoriju 1 sat nakon injekcije, bez obzira na primijenjenu dozu. To je bilo iako možemo zaključiti da se neki neuronski utjecaj javlja nakon 1 sata nakon primjene iz promatranih učinaka na stopu treptanja očiju. Farmakokinetika pokazuje da praktički nije bilo preostale izloženosti u plazmi nakon prvog dana. Međutim, mnogi neuroaktivni agensi imaju učinke koji traju danima ili tjednima nakon izlaganja (na primjer, antidepresivno djelovanje ketamina). Ova studija je otkrila da je DPTQ doista imao snažno značajno djelovanje na radnu memoriju - značajno oštećenje radne memorije primijećeno je 49 sati nakon IM primjene u dozi od samo 2,5 mg/kg. Za ovu dozu bi se definitivno očekivalo da izazove akutno povećanje stope treptanja očiju, ali nije izazvala kognitivni deficit sljedećih 48 sati. Doista, postoji jedno istraživanje koje pokazuje da treptanje očima može imati štetan učinak na radnu memoriju (Irwin 2014.), iako se ne bi očekivalo da doze koje se ovdje koriste imaju dramatičan učinak na stopu treptanja očiju, svakako ne 49 sati kasnije.

Štoviše, nedavna studija pokazala je da su spontana treptanja očiju ljudskih subjekata tijekom razdoblja odgode radnog pamćenja bila u snažnoj korelaciji s njihovom prostornom radnom memorijom (Ortega et al. 2022.). Osim toga, pronašli su povezanost pojačanog treptanja očima tijekom kodiranja podražaja i povrata tijekom zadatka, što potencijalno odražava povećanu vizualnu pozornost. Kao takvo, može se razumno pretpostaviti da je neki dugoročni mehanizam neuroplastičnosti morao biti uključen u stvaranje kognitivnog oštećenja. Implikacija neuroplastičnosti u učincima DPTQ-a pri ovoj dozi postala je još izvjesnijom činjenicom da se samo jedan dan kasnije izvedba zadatka značajno poboljšala i činilo se da ovo kognitivno poboljšanje traje sljedeći tjedan. Nadalje smo ispitali ove neuroplastične učinke DPTQ-a na kognitivnu funkciju primjenom ponovljenih doza 1. i 5. dana. Ispitivanjem učinka ponovljenog doziranja bilo je očito da je smanjenje uočeno u izvedbi 3. dana nakon početne doze u prethodni eksperiment više nije bio značajan što bi moglo sugerirati neke trajne učinke u uključenom mehanizmu djelovanja. Unatoč ovom rezultatu, primijećeno je da je druga, ponovljena doza DPTQ-a od 2,5 mg/kg 5. dana doista proizvela oštro oštećenje performansi već sljedećeg dana koje je nestalo unutar sljedeća dva dana da bi dovelo do značajnog poboljšanja učinkovitosti cijeli tijek sljedećeg tjedna. Stoga, unatoč preostalim učincima trećeg dana, ponavljanje ove doze petog dana moglo je dovesti do određenog zbroja njegovih korisnih djelovanja.

Zatim smo pokušali ponoviti kognitivno poboljšanje bez induciranja prethodnog kognitivnog defekta koristeći još niže doze od {{0}}.1 i 1.0 mg/kg. Ono što smo primijetili je da ne samo da smo postigli značajnu razinu kognitivnog poboljšanja, već se to sada dogodilo samo 1 ili 2 dana nakon primjene DPTQ-a bez ikakvih povremenih oštećenja u izvedbi zadatka. Iako ovo poboljšanje nije bilo tako dramatično kao ono prikazano za dozu od 2,5 mg/kg, ipak se činilo da traje tijekom sljedećih nekoliko dana. Značajno je da smo ponovno vidjeli znakove smanjenja učinkovitosti 3. dana pri srednjoj dozi od 1,0 mg/kg.

Ovi nalazi u svim režimima doziranja impliciraju da je uključen mehanizam dugotrajne neuroplastičnosti i iako je to moglo biti pojačano procesom koji je inducirao privremeni nedostatak, nije u potpunosti ovisio o njemu.

Postoji nekoliko neuronskih mehanizama i putova prijenosa signala koji su mogli biti uključeni u ove učinke. Iako su koncentracije DPTQ u plazmi zanemarive nakon 12 ili 24 sata, moguće je da je određeno vezanje na intracelularno alosterično mjesto trajalo znatno dulje i to je na kraju moglo dovesti do desenzibilizacije i/ili internalizacije D1 receptora i posljedičnog razdoblja od manjkavo D1 signaliziranje. Međutim, za to nema dokaza i malo je vjerojatno, s obzirom na umjerenu moć DPTQ-a za mjesto alosteričkog vezivanja (Hao et al. 2019). Iako postoje neki dokazi da određeni D1 agonisti mogu utjecati na PKC signalizaciju pri višim dozama (Lee et al. 2014; Glovaci i Chapman 2015), vjerojatniji signalni put koji se vidi kod ovdje testiranih niskih doza mogao bi biti kroz ERK1 signalizaciju koja proizlazi iz D{ {9}}olakšano regrutiranje beta-arestina (pogledajte Yang 2021 za pregled). Pokazalo se da, u uvjetima smanjenja dopamina, postoji važan pomak u D1R signalizaciji na rutu koja se odvija preko izvanstanične kinaze regulirane signalom/mitogenom aktivirane protein kinaze (ERK1/2/MAP kinaza; Gerfen et al. 2002.). ; Haberny i dr. 2004; Papadeas i dr. 2004).

U studiji o PFC-u glodavaca, izloženost novim objektima dovela je do trenutnog povećanja fosforiliranog ERK1/2. Inhibicija ERK kinaze oslabila je dugoročno pamćenje objekta 24 sata kasnije, ali ne i "kraće" pamćenje 1 sat nakon početnog izlaganja (Nagai et al. 2007). Fosforilacija ERK1/2 in vivo i in vitro povećana je primjenom SKF38393, a dugoročna memorija je oslabljena izravnim ubrizgavanjem SCH23390, ali ne i rakloprida izravno u PFC. U jednostrano 6-OHDA oštećenim rezovima štakora, antagonisti PLC, PKC i IP3 receptora dramatično smanjuju sposobnost SKF38393 da inducira aktivaciju ERK1/2 (Fieblinger et al. 2014.). Ova otkrića daju snažnu sugestiju da bi, u uvjetima nedostatka dopamina, stimulacija D1R mogla biti sposobnija za signaliziranje putem ERK1/2 puta i imati snažniji utjecaj na sintezu proteina, sinaptičku plastičnost i dugoročno pamćenje, poput to bi moglo objasniti odgođene učinke DPTQ-a na radnu memoriju razjašnjene u ovoj studiji koji proizlaze iz lokalne translacije u dendritima prefrontalnih neurona (Sutton i Schuman 2005).

Može postojati više mehanizama uključenih u učinke DPTQ-a pri dozi od 2,5 mg/kg. Jedan koji je odgovoran za rano smanjenje performansi radne memorije i drugi koji je odgovoran za sljedeće poboljšanje. Prema tome, moguće je zamisliti da je snaga ovog blagotvornog učinka na neuronsku plastičnost ovisila o jačini izvornog pojačanja D1 signalizacije, ali se još uvijek moglo dogoditi čak i ako to pojačanje nije bilo toliko jako da bi rezultiralo oštećenjem spoznaje. Stoga, osobito u vezi s početnim rezultatima s ovom dozom, postoji mogućnost da hipoteza obrnutog U o dopaminskom signaliziranju ovisnom o D1R ne može biti samo statični fenomen, već može imati i važne vremenske komponente. Zaista, ove vremenske komponente mogu biti vrlo značajne za liječenje motoričkih naspram kognitivnih poremećaja. Osim toga, naši podaci sugeriraju da fenomen obrnutog slova U pri visokim dozama možda nije značajan nedostatak s ovim mehanizmom budući da su prekognitivni učinci uočeni u širokom rasponu doza (najmanje 25- puta). Ovo se također može primijeniti na D1 agoniste kao što je objašnjeno u nastavku.

Značajan utjecaj olakšavanja D1R signalizacije na mehanizme plastičnosti uključene u kogniciju u skladu je s našim prethodnim studijama na neljudskim primatima. Stoga smo pokazali da ponovljeni napadi ultraniske doze punog D1 agonista ABT-431 mogu rezultirati dugoročnom ponovnom uspostavom normalne radne memorije kod životinja koje su liječene kroničnim haloperidolom kako bi se proizvelo smanjenje regulacije D1R (Castner et al. 2000). Isti je režim doveo do poboljšanja radne memorije kod starih rezus majmuna koje je trajalo do godinu dana i moglo se kasnije vratiti ponavljanjem istog režima (Castner i Goldman-Rakic ​​2004). Uključeni mehanizmi neuroplastičnosti moraju biti funkcionalno specifični, potencijalno obuhvaćajući razvoj dendritičnih bodlji i regrutiranje AMPA i NMDA receptora na postsinaptičku membranu na tim bodljama (Buonarati et al. 2019; Delint-Ramírez et al. 2008; Mahan et al. 1990.; Neve i dr. 2004.). Nedavno smo pokazali da D1PAM DETQ povećava moždane razine i pCREB-a i AMPA receptora pGluR1 u hD1 miša, slično onome što je uočeno za D1 agonist SKF82958 (Bruns et al. 2018), pružajući daljnje neurokemijske dokaze za poboljšanu sinaptičku plastičnost . Potrebna su daljnja istraživanja kako bi se istražila uloga ovog mehanizma u dugoročnim učincima kognitivnog poboljšanja induciranog D1PAM-ovima kao što je DPTQ.

Kada smo ispitali učinke niskih i srednjih doza DPTQ-a ovisne o kašnjenju, otkrili smo da se kognitivno poboljšanje odnosi i na kratka i na duga kašnjenja koja su pojedine životinje iskusile u zadatku do 4. dana. Ovo je otkriće u skladu s dokazima da D1 signalizacija uključen je u indukciju postojane aktivnosti u prefrontalnim piramidalnim stanicama koje mogu predstavljati uključene međuspremnike radne memorije (Durstewitz et al. 2000). Međutim, ovo je doseglo značaj samo za učinak doze od 1,0 mg/kg u kratkim odgodama, što postavlja pitanje koliko su hipervigilantnost i povećana pažnja bili vidljiviji pri višoj dozi možda doprinijeli poboljšanoj kogniciji. Bez obzira na stvarne uključene mehanizme, čini se da je kombinirano smanjenje broja pogrešaka pri kratkim i dugim odgodama pridonijelo poboljšanju radne memorije.

Ova studija utvrđuje da D1PAM DPTQ ima istaknuta biološka djelovanja koja proizlaze iz olakšavanja prirodnih D1 receptora kod primata koji nisu ljudi. Ova su otkrića veliki korak naprijed prema daljnjem razumijevanju mehanizma i potencijala D1PAM-a budući da pružaju osnovu za translacijska istraživanja koja prije nisu bila moguća, osim upotrebe humaniziranih D1 miševa. Dok su se vidljivi motorički učinci pojavili pri dozama od 5–10 mg/kg IM, u testu treptanja oka, i dugoročni korisni i vrlo kratkoročni štetni učinci DPTQ-a na zadatak prostorno odgođenog odgovora uočeni su u niži raspon doza, koji se proteže do samo 0.1 mg/kg. Niske razine DPTQ u plazmi pri dozi od 0,1 mg/kg s predviđenim niskim nevezanim izlaganjima mozga podupiru nedostatak vidljivih motoričkih učinaka pri ovoj dozi koji bi mogli biti štetni za spoznaju.

S obzirom na činjenicu da bi izloženost pri ovoj dozi pala znatno ispod EC50 za akumulaciju cAMP-a, čini se da su alternativni putovi prijenosa signala vjerojatno uključeni u njegove učinke na spoznaju pri ovoj dozi. Ovo je otkriće u skladu s literaturom koja sugerira da bi ultra niske doze D1 agonista mogle biti optimalne za poboljšanje radnog pamćenja i ukazuje na potencijalnu terapeutsku korist D1PAM-a u odnosu na potpune i djelomične D1 agoniste (Cai i Arnsten 1997; Castner et al. 2 000; Castner i Goldman-Rakić 2004; Kozak i dr. 2020). Ovi rezultati pokazuju da se kognitivno poboljšanje s ovim D1PAM-om može postići bez indukcije bilo kakvog postojećeg deficita kada se koriste niske doze DPTQ-a. Ostaje za vidjeti može li ponovljeno doziranje D1 PAM-a od 0,1 ili 1,0 mg/kg inducirati trajno poboljšanje kognicije koje potencijalno može biti od terapeutske koristi za ovaj mehanizam. Uzeti zajedno, bihevioralne krajnje točke pokazuju nekoliko potencijalnih prednosti D1PAM (DETQ), uključujući nedostatak odgovora na dozu u obliku obrnutog slova U i brzi razvoj tolerancije. Ovi su nalazi također potvrđeni s bliskim strukturnim analozima označenim/ LY3154207 (Hao et al. 2019) i LY314885 (Hao et al. 2022). Zaključujemo da DPTQ i slični strukturni analozi mogu imati duboku korist u liječenju kognitivnih defekata u nekoliko neuropsihijatrijskih poremećaja uključujući kognitivni pad zbog starenja ili neurodegeneracije.

Priznanja

Zahvaljujemo Xin Zhou u Eli Lillyju na podršci s farmakokinetičkim analizama i Mariji Shanabrough na Odsjeku za komparativnu medicinu Medicinskog fakulteta Yale na podršci s farmakokinetičkim uzorcima.

Deklaracije

Sukob interesa

Ovaj rad je financiran istraživačkim ugovorom od Eli Lilly & Co. za Dr. Stacy Castner i Graham Williams. Svi ostali autori bili su u to vrijeme zaposleni ili ugovoreni s Eli Lilly & Co. ili još uvijek imaju udjele u tvrtki.

Otvoreni pristup

Ovaj je članak licenciran pod međunarodnom licencom Creative Commons Attribution 4.0, koja dopušta korištenje, dijeljenje, prilagodbu, distribuciju i reprodukciju u bilo kojem mediju ili formatu, sve dok izvornom autoru(ima) dajete odgovarajuće priznanje ) i izvor, navedite poveznicu na licencu Creative Commons i naznačite jesu li promjene napravljene. Slike ili drugi materijali trećih strana u ovom članku uključeni su u Creative Commons licencu članka osim ako nije drugačije navedeno u kreditnoj liniji za materijal. Ako materijal nije uključen u Creative Commons licencu članka, a vaša namjeravana uporaba nije dopuštena zakonskim propisima ili premašuje dopuštenu upotrebu, morat ćete dobiti dopuštenje izravno od nositelja autorskih prava.

Reference

1. Andreu-Sánchez C, Martín-Pascual MÁ, Gruart A, Delgado-García JM (2021.) Gledatelji mijenjaju stopu treptaja predviđanjem narativnog sadržaja. Brain Sci 11(4):422. https://doi.org/10.3390/brainsci11 040422

2. Asin K, Wirtshafter D (1993) Učinci ponovljene stimulacije receptora dopamina D1 na rotaciju i ekspresiju c-fos. 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.) Neurofunkcionalni pristup domenama za procjenu djelomičnog agonizma dopaminskih receptora D1/D5 na kogniciju i motivaciju u zdravih dobrovoljaca s niskim kapacitetom radne memorije. Int J Neuropsychopharmacol 23(5):287–299.

4. Bédard PJ, Boucher R (1989) Učinak stimulacije D1 receptora kod normalnih i MPTP majmuna. Neuroscience Lett 104(1–2):223–228.

5. Benjamini Y, Krieger AM, Yekutieli D (2006.) Adaptivni linearni postupci povećanja koji kontroliraju stopu lažnog otkrivanja. Biometrika 93:491–507.

6. Biglan K, Munsie L, Svensson KA, Ardayfo P, Pugh M, Sims J, Brys M (2022.) Sigurnost i učinkovitost medaljera kod demencije s Lewyjevim tjelešcima: faza 2, randomizirano, placebom kontrolirano ispitivanje. Mov Disord 37(3):513–524.

7. Blanchet PJ, Grondin R, Bédard PJ, Shiosaki K, Britton DR (1996) Profil desenzibilizacije receptora dopamina D1 kod primata oštećenih MPTP-om. Eur J Pharmacol 309(1):13–20.

8. Bodnar M, Malla A, Joober R, Lepage M (2008) Kognitivni markeri kratkoročnog kliničkog ishoda u prvoj epizodi psihoze. 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) Pretklinički profil potencijatora dopamina D1 ukazuje na terapijsku korisnost u neurološkim i psihijatrijski poremećaji. Neuropharmacology 128:351-365.

10. Buonarati OR, Hammes EA, Watson JF, Greger IH, Hell JW (2019.) Mehanizmi postsinaptičke lokalizacije glutamatnih receptora tipa AMPA i njihova regulacija tijekom dugotrajnog potenciranja. Sci Signal 12(562):eaar6889.
11. Cai JX, Arnsten AF (1994) Učinci ovisni o dozi agonista dopaminskog D1 receptora A77636 ili SKF81297 na prostornu radnu memoriju kod starih majmuna. J Pharmacol Exp Ther 283(1):183–9
12. Cai JX, Arnsten AF (1997) Učinci ovisni o dozi agonista dopaminskog D1 receptora A77636 ili SKF81297 na prostornu radnu memoriju kod starih majmuna. J Pharmacol Exp Ther 283(1):183–189

13. Carli M, Jones GH, Robbins TW (1989) Učinci jednostranog dorzalnog i ventralnog strijatalnog smanjenja dopamina na vizualno zanemarivanje kod štakora: neuralna i bihevioralna analiza.

14. Castner SA, Goldman-Rakic ​​PS (2004) Poboljšanje radne memorije u starih majmuna senzibilizirajućim režimom stimulacije dopamin D1 receptora. J Neurosci 24(6):1446-1450.

15. Castner SA, Williams GV (2007.) Od poroka do vrline: uvidi iz senzibilizacije kod neljudskih primata. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 31(8):1572–1592.

For more information:195077648nn@gmail.com