Dopamin D1 Reseptörünün Yeni Bir Pozitif Allosterik Modülatörü Olan DPTQ'nun İnsan Olmayan Primatlarda Spontan Göz Kırpma Hızı ve Uzamsal Çalışma Belleği Üzerindeki Etkileri Bölüm 2

Beklenen etkili dozda DPTQ uzamsal çalışma belleği performansının etkileri

Tek bir DPTQ dozu orijinal olarak araca kıyasla 2,5 mg/kg'da test edildi. İki durum için ayrı fakat örtüşen taban çizgileri kullanıldı. Araç verileri, 10 hayvandan oluşan bir grup için Şekil 4a'da gösterilmektedir. Performanstaki grup değişiklikleri önümüzdeki 2 hafta boyunca başlangıçtan çok az değişiklik gösterdi ve grup ortalamasındaki en büyük sapma yalnızca %5'e ulaştı (p=0.51, başlangıca kıyasla denek içinde eşleştirilmiş t-testi). Dikkat çekici bir şekilde, 1. günde performans üzerinde herhangi bir etki görülmedi. 9 hayvandan oluşan bir grup için DPTQ (2,5 mg/kg, IM) verileri Şekil 4b'de gösterilmektedir.

Temel, büyüme sürecinde oluşan istikrarlı psikolojik özellikleri ve davranışsal alışkanlıkları ifade eder. Bellek, insan beyninin bilgiyi alma, işleme ve saklama yeteneğini ifade eder. Taban çizgisi ile hafıza arasında bir ilişki vardır ve taban çizgisi bir dereceye kadar kişinin hafızasını etkileyebilir.

İlk olarak, istikrarlı bir temele sahip olmak, kişinin iyi alışkanlıkları ve sağlıklı bir zihniyeti sürdürmesine yardımcı olabilir ve bu da hafızanın geliştirilmesine yardımcı olabilir. Örneğin, düzenli uyku programları, düzenli egzersiz, dengeli beslenme ve hayata karşı olumlu bir tutum, hafızayı geliştirebilir. Bunun nedeni, bu iyi yaşam alışkanlıklarının insanların fiziksel ve zihinsel sağlığını güvence altına alabilmesi, dolayısıyla iş verimliliğini ve beynin hafızasını geliştirebilmesidir.

İkincisi, istikrarlı bir temel aynı zamanda kişinin odaklanmış ve odaklanmış kalmasına da yardımcı olabilir. Bu, bilginin alınması ve işlenmesi açısından çok önemlidir. Düzensiz ve düzensiz bir yaşam tarzı, kişinin odaklanma ve konsantre olma yeteneğini etkileyebilir, bu da hafızayı etkileyebilir. Organize, düzenli bir yaşam tarzı, kişinin odak ve konsantrasyonunu korumasına ve böylece hafızayı geliştirmesine yardımcı olabilir.

Son olarak, olumlu bir temel, insanların iyimser ve kendinden emin olmalarını sağlayabilir ve bu da hafızanın geliştirilmesine yardımcı olabilir. Olumlu bir temel, kendinize ve geleceğinize güven yaratır ve bu güven, hafızanızı daha keskin, daha esnek ve daha etkili hale getirir.

Özetle başlangıç ​​düzeyi ile bellek arasında belli bir ilişki vardır. İstikrarlı, sağlıklı, düzenli ve olumlu bir temel, insanların iyi yaşam alışkanlıklarını ve zihniyetini sürdürmelerine, dolayısıyla hafızayı geliştirmelerine yardımcı olabilir. Bu nedenle hafıza yeteneklerimizi geliştirmek için temelimizi geliştirmeye çalışmalıyız. Belleğimizi geliştirmemiz gerektiği görülebilir ve Cistanche Deserticola, hafızamızı geliştirmemize önemli ölçüde yardımcı olabilir çünkü Cistanche Deserticola, birçok benzersiz etkiye sahip olan geleneksel bir Çin tıbbi malzemesidir; bunlardan biri hafızayı geliştirmektir. Kıymanın etkinliği asit, polisakkaritler, flavonoidler vb. dahil olmak üzere içerdiği çeşitli aktif bileşenlerden gelir. Bu bileşenler beyin sağlığını çeşitli şekillerde geliştirebilir.

Belleği geliştirmek için ekleri bil'e tıklayın

1-yönlü ANOVA, her gün için her bir hayvana ait toplam veri kümesinin, her bir hayvanın temel verilerinden önemli ölçüde farklı olduğunu ortaya çıkardı (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.

Açık davranışsal gözlemler, hayvanların başlangıçta 2. ve 3. günlerde hiper-tetiklik/dikkat dahil olmak üzere bu dozla hafifçe etkinleştirildiğini, ancak motorik aktivasyonun söz konusu olmadığını, bunun da tepkilerini etkileyebileceğini göstermektedir. Bilişteki bu belirgin bozukluğun hemen ardından ertesi gün (ortalama=84.3) gözlenen ve birkaç gün (4, 5 ve 6. günler, p) devam eden önemli bir iyileşme geldi.<0.01).

Tekrarlanan dozajın uzaysal çalışma belleği üzerindeki etkileri

Tekrarlanan bir dozun bu etkilerin toleransına, toplamına veya duyarlılığına yol açıp açmayacağını incelemek için 1. günde (testten 1 saat önce ve ardından araç (Şekil 5a) veya ilave bir doz) akut olarak 2,5 mg/kg'lık bir doz uygulandı. 2.5 mg/kg doz (Şekil 5b) 5. günde (testten hemen sonra) uygulandı.Hayvanlar rastgele olarak 1. günde DPTQ'ya ve 5. günde araca (araç grubu) veya her iki günde DPTQ'ya (DPTQ grubu) atandılar. ), daha sonra uygun bir arınma süresinden sonra diğer tedavi grubuna geçildi. Aracın ikinci doz olarak uygulanmasının etkileri Şekil 5a'da (n=10) görülebilir. 5. gündeki araç uygulaması hariç, bu Şekil 4'te gösterildiği gibi yukarıda açıklanan DPTQ için tek doz çalışmasıyla aynı deney. Sonuçlar önceki tek doz çalışmasında görülenlere benzer görünmektedir (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). 

Aynı hayvanlardan (n=6) oluşan bir alt grup daha sonra DPTQ grubuna atandı ve 5. günde tekrarlanan 2,5 mg/kg DPTQ dozu aldı (genel istatistiksel anlamlılık F[10, 54]=5 0,41, 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.

{{0}},1 ve 1,0 mg/kg'da düşük DPTQ dozlarının etkileri

Yukarıdaki verilere dayanarak, 2,5 mg/kg'lık dozun biliş üzerindeki yararlı etkiler açısından optimalin üzerinde olabileceği ve daha düşük bir dozun, erken bir etkinin indüksiyonundan kaçınırken, çalışma belleğinde önemli, kalıcı bir artış sağlayabileceği hipotezini test ettik. geçici açık. Varsayıldığı gibi, DPTQ'nun daha düşük dozları (1.0 ve 0.1 mg/kg, IM) uzamsal hafızada erken bir bozulma olmadan iyileşme gösterdiği ortaya çıktı (Şekil 6).

{{0}},1 mg/kg dozunda (Şekil 6a), DPTQ'nun 3. günde performansta herhangi bir azalma yaratmadığı görüldü ancak yine de çalışma belleğinde yaklaşık 2 hafta süren mütevazı bir artış görüldü. 10 hayvandan oluşan bu grup (F[10, 98]=2.39; p {{10}}.014). 2. günde neredeyse anlamlı bir performans artışının (p=0.053) ardından 3. günde bilişte önemli bir gelişme gözlemlendi (p < 0,01). 4. gündeki performans yeniden anlamlılığa yaklaşırken (p=0.053), sonraki günler güne kadar net bir iyileşme gösterdi (5. ve 10. günler, p < 0.05; 6., 8. ve 12. günler, p < 0.01). 14. Daha sonra 1,0 mg/kg dozda test edilen bu hayvanlardan 8'inde, iki hafta boyunca çalışma belleğinde yine önemli bir iyileşme gözlemledik (Şekil 6b; F[10, 74]=2.75, p=0.006).

İlginç bir şekilde 2. günden itibaren net bir iyileşme görülebiliyordu (p<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.

Gecikme süresi üzerinde doza bağlı etkiler

Aynı veriler, D1PAM tedavisinin görevdeki gecikmeye bağlı hatalar üzerindeki doza bağlı etkisini ve bunun her bir DPTQ dozunun uygulanmasına göre zamana göre nasıl değiştiğini incelemek için analiz edildi. Bu amaçla, DPTQ'nun etkilerinin o günkü tüm dozlarda en tutarlı olduğu ortaya çıktığından, akut enjeksiyondan sonra görülen hatalarla ve başlangıçta görülen hatalarla karşılaştırmak için 5. günün zaman noktasını karşılaştırmayı seçtik. 2-way ANOVA kullanılarak 1. günde herhangi bir koşulun anlamlı etkisi görülmedi. Şekil 7'de gösterildiği gibi, 0,1 mg/kg'lık düşük dozdaki DPTQ, hem kısa (0, 1) N hem de uzun (3, 4) N'deki hatalarda hafif bir artış üretti 1. günde akut etkileri test edildiğinde görevdeki gecikmeler. Ancak 96 saat sonra 5. günde D1 PAM'in bu dozu, özellikle görevdeki uzun gecikmeler sırasında hatalarda küçük ama anlamlı olmayan bir azalmaya yol açtı. Twoway RMANOVA, 5. günde dozun anlamlı bir etkisi olmadığını ve gecikmeyle herhangi bir etkileşim bulamadı. 1.0 mg/kg dozda DPTQ, 1. günde kısa gecikmelerde hatalarda herhangi bir azalma sağlamadı ancak 1. günde bir azalma üretti. 5. gün. 5. gündeki uzun gecikmelerde hatalarda bir azalma olduğuna dair bazı kanıtlar olmasına rağmen, bunun muhtemelen görevdeki gecikmeden kaynaklanan hatalardaki büyük değişiklik nedeniyle anlamlı olmadığı görüldü.

Tartışma

Dopamin D1 reseptörünün pozitif allosterik modülatörleri, bazı D1 agonist tedavileriyle ilişkili ters U tepkisi, tolerans ve taşiflaksi gibi dezavantajlar olmadan potansiyel olarak D1 sinyalinin farmakolojik desteğine izin verebilir. Transgenik hD1 farelerde, DETQ gibi yeni açıklanan ve madalyalı D1PAM'lerin lokomotor aktivite ve yeni nesne tanıma gibi modellerde bu vaadi yerine getirdiği zaten gösterilmiştir (Svensson ve diğerleri 2017; Bruns ve diğerleri 2018; Hao ve diğerleri. 2018). 2019 ve Meltzer ve diğerleri 2019).

Ancak D1PAM'lerin potansiyel bilişsel değeri bu sınırlamalardan kurtulmanın ötesine geçer. Tam ve kısmi agonistlerin aksine D1PAM'ler dopamin iletiminden bağımsız olarak çalışamazlar. D1R'deki etkileri için, dopaminin bu spesifik bölgelerde salınması gerekir ve pozitif modülasyonun derecesi, piramidal nöronların dikenleri gibi bu bölgelerdeki dopaminerjik uyarım derecesine bağlı olmalıdır (Smiley ve ark. 1994) veya PFC gibi bölgelerdeki inhibitör internöronların dendritleri (Muly ve ark. 1998). Bu, D1PAM'lerin, ortosterik bölgenin gerçek zamanlı dopaminerjik uyarımı ile birlikte hareket ederek, sinyallemenin dağıtımındaki uzay-zamansal bariyerleri ihlal etmeden devam eden D1 sinyallemesi için fonksiyonel destek sağlayabildiği anlamına gelir.

Biyolojik olarak uygun olan bu tür bir eylem, yaşa bağlı bilişsel gerileme gibi D1 sinyallemesinde yetersizlik olan bozuklukların tedavisinde faydalar sağlayabilir. Ayrıca, DETQ, DPTQ ve madalyalı gibi D1PAM'lerin mevcudiyeti, yetersiz, optimal ve aşırı D1R stimülasyonu arasındaki geçişte yer alan mekanizmaların çeşitliliğini ve bunun nöroplastisite ve biliş üzerindeki etkisini ortaya çıkarmak için araçlar sağlayabilir (Williams ve Castner 2006). Bu çalışmanın bulguları, D1PAM'lerin yalnızca nöropsikiyatrik bozuklukların tedavisinde değil, aynı zamanda optimal bilişsel işleve yönelik hem potansiyel faydaların hem de zararların altında yatan nöronal mekanizmaların diseksiyonu için farmakolojik araçlar olarak önemini göstermektedir (Goldman-Rakic ​​ve ark. 2012). 2004; Roberts ve diğerleri, 2010; Svensson ve diğerleri, 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 (yayınlanmamış bulgular). Bu, D2 reseptörüne yönelik fonksiyonel ve bağlanma çalışmalarında 10 uM'de hiçbir aktivite göstermeyen Mevidalen ve DETQ için daha önce yayınlanmış verilerle uyumludur. DPTQ, doğal kemirgen D1 reseptöründe önemli ölçüde daha düşük güce ve etkinliğe sahiptir.

Bu, bu moleküllerin bağlandığı ikinci hücre içi döngüdeki kemirgenlere özgü bir mutasyonla ilgilidir (Wang ve diğerleri, 2018). Daha önce gösterildiği gibi, bu D1PAM'ler insanlar, köpekler ve al yanaklı maymunlar dahil olmak üzere kemirgen olmayan türlerde benzer güce ve etkinliğe sahiptir (Svensson ve diğerleri, 2017, Wang ve diğerleri, 2018, Hao ve diğerleri 2019). DPTQ için, fare D1 reseptörüne kıyasla insan ve maymun için yaklaşık olarak 40- kat daha yüksek bir etki vardır (bkz. Tablo 1). D1PAM'lerin tüm başlangıçtaki in vivo karakterizasyonu hümanize D1 nakavt faresinde yapıldığından, bu yeni mekanizmanın daha ileri farmakolojik değerlendirmesi için maymunu uygun bir yüksek tür olarak değerlendirdik.

DPTQ, göz kırpma hızını değiştirmek için doğal primat D1R'ye doza bağlı olarak etki eder

İlk deneyler, DPTQ'nun, göz kırpma hızı üzerindeki etkilerini gözlemleyerek ve IM uygulamadan sonra bu farmakodinamik tepki ile plazma maruziyetinin farmakokinetiği arasındaki ilişkiyi belirleyerek, doğal D1R'de doğrudan etki yoluyla, insan olmayan primatlarda beyin fonksiyonunu etkileyebileceğini doğruladı. Bu, NHP'deki ilk D1 PAM çalışması olduğundan, doz seçimi için (5 mg/kg, IM) bir farmakokinetik (PK) çalışma ve bağlanmamış beyin konsantrasyonlarının in vitro projeksiyonlarını kullandık.

5 mg/kg IM DPTQ sonrasında öngörülen bağlanmamış beyin DPTQ konsantrasyonları, dozlamadan sonraki 2 saat boyunca 202 nM'den 38 nM'ye kadar değişmiştir. Bu, hD1 ve maymun D1 cAMP tahlilinde DPTQ EC50'nin sekiz kat ila bir kat konsantrasyonuyla ilişkilidir. Buna göre in vivo çalışma için 5 ve 10 mg/kg dozlarının yeterli olması gerekmektedir. Bu aynı zamanda göz kırpma hızı çalışmasında da doğrulandı. Ayrıca, bu veriler hem hümanize D1 faresindeki (Svensson ve ark. 2017; Hao ve ark. 2019) hem de sağlıklı gönüllülerdeki (Wilbraham ve ark. 2021) bulgularla ilişkilidir; burada bağlanmamış beyin/BOS oluşturan D1PAM dozlarının olduğunu gördük. insan D1cAMP testinde EC50 seviyesinde veya bundan daha yüksek konsantrasyonlar aynı zamanda lokomotor uyarımı ve uyanma teşviki gibi önemli davranışsal aktive edici etkilerle sonuçlanır.

İnsanlar da dahil olmak üzere primatlarda, göz kırpma hızı dikkat, bilişsel katılım ve karmaşık davranışların performansıyla ilişkilidir (Jongkees ve Colzato 2016; Ranti ve diğerleri. 2020; Andreu-Sánchez ve diğerleri. 2021; Dave ve diğerleri. 2021). Frontal korteks ve bazal ganglionlara merkezi dopaminerjik girdiler, bilişsel süreçler sırasında istemli ve spontan göz kırpma mekanizmalarını modüle eder (Maffei ve Angrilli 2018; Pajkossy ve ark. 2018; Imburgio ve ark. 2021). Çok sayıda çalışma, insan ve maymun gözü kırpma hızının, seçici doğrudan D1 reseptörü uyarımı ile arttığını gösterirken, D2 reseptör mekanizmasının maymun gözü kırpmasındaki rolü daha az açıktır (Kleven ve Koek 1996; Czoty ve diğerleri 2004; Jutkiewicz ve Bergman). 2004; Desai ve diğerleri 2007; Dang ve diğerleri 2017).

Kotani ve ark. (2016), dopaminin, D2 reseptör ailesini değil, göz kırpma hızını etkilemek için özellikle D1 reseptörü aracılığıyla etki ettiğini gösterdi. Bu çalışmada, insan olmayan primatlar, DPTQ'nun kümülatif dozlanmasını takiben spontan göz kırpma hızında belirgin bir artış gösterdi; bu, daha önce D1 agonisti SKF82958 ve D1PAM DETQ ile bildirilen benzer etkiyle tutarlıdır (Bruns ve ark. 2018). Bu nedenle, D1 PAM maymunlarının göz kırpma hızındaki artış, bilişsel süreci geliştirmede potansiyel bir D1 mekanizması olduğunu göstermektedir (sonraki "Uzaysal çalışma belleği" bölümüne bakın).

Göz kırpma çalışması sırasında araç kontrol maymunlarının maymun sandalyesinde uykulu hale geldiğini, DPTQ alan maymunların ise özellikle yüksek kümülatif doza tepki olarak uyanık olduklarını gözlemledik. Transgenik hD1 farelerdeki EEG ölçümleri daha önce merkezi dopamin D1 reseptörlerinin davranışsal uyanıklık ve uyanıklıkta önemli bir role sahip olduğunu göstermişti (Qu ve ark. 2008; Herrera-Solis ve ark. 2017; Bruns ve ark. 2018). Bu D1-bağımlı uyanıklık durumu muhtemelen öğrenme ve çalışma belleğiyle ilgili etkili bilişsel süreçler için bir önkoşuldur (Dai ve ark. 2020; Kozak ve ark. 2020; Zhang ve ark. 2019). Bu, özellikle dopamin ve D1 reseptörlerini içeren bilişsel güçlendirmenin, bilişsel motivasyona, teşvik amacına (Carli ve ark. 1989) ve davranışsal çabaya kadar uzanabileceği fikriyle tutarlıdır. Bilişten eyleme bu çevirinin klinik açıdan anlamlı bir örneği, önemli ölçüde daha yüksek düzeyde bilişsel motivasyon sergileyen ve "KAPALI" durumların aksine "AÇIK" durumdaki davranışsal çabanın artmasına neden olan Parkinson hastalarında gösterilmiştir (McGuigan ve ark. 2012). 2019).

Yüksek doz seçici D1 reseptör uyarımının maymunlarda spontan dil çıkıntısına neden olduğu rapor edilmiştir (Bédard ve Boucher 1989; Koshikawa ve ark. 1991; Tomiyama ve ark. 2012). DPTQ'nun en yüksek kümülatif IM dozlarında, bu çalışmada bazı maymunlarda spontan dil çıkıntısıyla birlikte ağız hareketi gözlemlendi. Bununla birlikte, yetişkin insan gönüllüler üzerinde yapılan son klinik çalışmalarda (Wilbraham ve ark. 2021) yakından ilişkili D1PAM madalyasıyla dil çıkıntısıyla birlikte bu tür ağız hareketi bildirilmemiştir; bu, bu tür potansiyel etkilerin insanlarla alakalı olmayabileceğini düşündürmektedir.

5 mg/kg IM dozundan sonra DPTQ'ya yönelik yüksek plazma maruziyeti, dopaminin güçlendirilmesi için cAMP tahlilinde insan veya maymun D1 reseptörü için EC50 değerini karşılayan veya aşan potansiyel beyin seviyelerini gösterir. Bu dozda göz kırpma tepkisindeki artış, merkezi D1 reseptör aktivasyonunun açık bir kanıtıdır ve bu, aynı zamanda araçla tedavi edilen hayvanlarla karşılaştırıldığında artan uyanıklığın açık gözlemleriyle de desteklenmektedir. Genel olarak, bu bulgular, D1PAM'lerin cAMP tahlilinde in vitro hD1 EC50 düzeyinde veya üzerinde bağlanmamış beyin konsantrasyonları üreten dozlarda lokomotor stimülasyonu ile sürekli olarak davranışsal aktivasyon gösterdiği hD1 faresinden elde edilen sonuçlarla uyumludur (Svensson ve ark. 2012). 2017 ve Hao ve diğerleri 2019).

Burada gösterildiği gibi, cAMP için maymun EC50'sinden çok daha yüksek öngörülen bağlanmamış beyin konsantrasyonlarına, 5 mg/kg IM dozundan sonra ulaşılır, ancak en düşük doz olan 0,1 mg/kg IM dozundan sonra elde edilmez. Aşağıda tartışıldığı gibi bu, bilişsel gelişimin, motor stimülasyonu ve aslında cAMP üretiminin stimülasyonu için gerekenden önemli ölçüde daha düşük dozlarda (beyin konsantrasyonları) meydana geldiğini göstermektedir. Literatürde D1 agonistlerinin (Cai ve Arnsten 1994; Castner ve diğerleri 2000; Roberts ve diğerleri 2010) ve nikotinik Alpha7 agonistlerinin (Castner ve diğerleri 2011) bu tür ultra düşük doz etkilerinin çok sayıda örneği vardır. Bu etkiler, belirli sinaptik bölgelerde doğrudan etki eden ve daha sonra anında erken gen ekspresyonunu içerebilecek sinaptik plastisiteyi etkilemeye devam eden oldukça hassas bir mekanizmanın varlığını düşündürmektedir.

Primatlarda DPTQ'nun çalışma belleği üzerindeki doza bağımlı etkileri

Sonuçlar, uygulanan doza bakılmaksızın, DTPQ'nun enjeksiyondan 1 saat sonra uzaysal çalışma belleği üzerinde tamamen sıfır bir akut etkisi olduğunu göstermektedir. Bu, uygulamadan 1 saat sonra göz kırpma hızı üzerinde gözlemlenen etkilerden bir miktar nöronal etkinin meydana geldiği sonucunu çıkarabilmemize rağmen oldu. Farmakokinetik, ilk günden sonra neredeyse hiç plazma maruziyetinin kalmadığını göstermektedir. Bununla birlikte, birçok nöroaktif maddenin, maruz kaldıktan sonra günler veya haftalar süren etkileri vardır (örneğin, ketaminin antidepresan aktivitesi). Mevcut çalışma, DPTQ'nun gerçekten de çalışma belleği üzerinde güçlü ve anlamlı bir etkiye sahip olduğunu buldu - sadece 2,5 mg/kg'lık bir dozda IM uygulamasından 49 saat sonra önemli bir çalışma belleği bozukluğu gözlemlendi. Bu dozun kesin olarak göz kırpma hızında akut bir artışa yol açması bekleniyordu ancak sonraki 48 saat boyunca bilişsel eksiklik yaratmadı. Aslında, göz kırpmanın çalışma belleği üzerinde zararlı bir etkiye sahip olabileceğini gösteren bir çalışma vardır (Irwin 2014), ancak burada kullanılan dozların, özellikle 49 saat sonra, göz kırpma hızı üzerinde dramatik bir etki yaratması beklenmez.

Üstelik yakın zamanda yapılan bir çalışma, insan deneklerin çalışma belleğinin gecikme dönemlerindeki spontan göz kırpmalarının, uzaysal çalışma belleği performanslarıyla güçlü bir şekilde ilişkili olduğunu göstermiştir (Ortega ve ark. 2022). Ek olarak, görev sırasında hem uyarı kodlama hem de geri çağırma sırasında göz kırpma sayısında artış arasında bir ilişki buldular; bu da potansiyel olarak görsel dikkatin arttığını yansıtıyor. Bu nedenle, bazı uzun vadeli nöroplastisite mekanizmalarının bilişsel bozulmanın oluşumunda rol oynadığı makul olarak varsayılabilir. Bu dozda DPTQ'nun etkilerinde nöroplastisitenin etkisi, yalnızca bir gün sonra görevdeki performansın önemli ölçüde artması ve bu bilişsel gelişmenin bir sonraki hafta da devam etmesi gerçeğiyle daha da kesinleşti. DPTQ'nun bilişsel işlev üzerindeki bu nöroplastik etkilerini, 1. ve 5. günde tekrarlanan dozların uygulanmasıyla da inceledik. Tekrarlanan dozlamanın etkisi incelendiğinde, başlangıç ​​dozundan sonra 3. günde performansta görülen azalmanın, önceki deney artık önemli değildi, bu da söz konusu etki mekanizmasında bazı kalıcı etkilerin olduğunu düşündürebilir. Bu sonuca rağmen, 5. günde 2,5 mg/kg'lık ikinci, tekrarlanan bir DPTQ dozunun, ertesi gün performansta ciddi bir bozulmaya yol açtığı ve bu bozukluğun sonraki iki gün içinde düzelerek performansında önemli bir iyileşme sağladığı gözlemlendi. bir sonraki haftanın tüm kursu. Bu nedenle, 3. günde kalan etkilere rağmen, bu dozun 5. günde tekrarlanması, yararlı etkilerinin bir miktar toplanmasına yol açmış olabilir.

Daha sonra, daha düşük {{0}.1 ve 1.0 mg/kg dozlarını kullanarak önceden bir bilişsel kusura neden olmadan bilişsel güçlendirmeyi tekrarlamayı denedik. Gözlemlediğimiz şey, yalnızca önemli düzeyde bilişsel gelişim elde etmekle kalmayıp, bunun artık DPTQ uygulamasından sadece 1 veya 2 gün sonra, görev performansında herhangi bir aralıklı bozulma olmadan gerçekleştiğidir. Her ne kadar bu artış 2,5 mg/kg'lık doz için gösterilen kadar çarpıcı olmasa da, takip eden birkaç gün boyunca hâlâ devam ettiği görüldü. Dikkat çekici bir şekilde, 1,0 mg/kg'lık ara dozda 3. günde yine performansta düşüş belirtileri gördük.

Tüm doz rejimlerindeki bu bulgular, uzun vadeli bir nöroplastisite mekanizmasının söz konusu olduğunu ima etti ve bu, geçici bir kusura neden olan bir süreç tarafından güçlendirilmiş olsa da, tamamen ona bağlı değildi.

Bu etkilere dahil olabilecek çeşitli nöronal mekanizmalar ve sinyal iletim yolları vardır. Her ne kadar DPTQ'nun plazma konsantrasyonları 12 veya 24 saat sonra ihmal edilebilir düzeyde olsa da, hücre içi allosterik bölgeye bir miktar bağlanmanın önemli ölçüde daha uzun süre devam etmiş olması mümkündür ve bu sonuçta D1 reseptörlerinin duyarsızlaşmasına ve/veya içselleştirilmesine ve bunun sonucunda bir yetersiz D1 sinyali. Ancak buna dair hiçbir kanıt yoktur ve allosterik bağlanma bölgesi için DPTQ'nun orta düzeydeki gücü göz önüne alındığında bu pek olası değildir (Hao ve ark. 2019). Belirli D1 agonistlerinin daha yüksek dozlarda PKC sinyalini etkileyebileceğine dair bazı kanıtlar olsa da (Lee ve ark. 2014; Glovaci ve Chapman 2015), burada test edilen düşük dozlarda görülen daha olası bir sinyalleşme yolu, D{'den kaynaklanan ERK1 sinyallemesi olabilir. {9}}beta-arrestin alımını kolaylaştırdı (inceleme için bkz. Yang 2021). Dopamin tükenmesi koşulları altında, D1R sinyallemesinde, hücre dışı sinyalle düzenlenen kinaz/mitojenle aktifleştirilen protein kinaz (ERK1/2/MAP kinaz; Gerfen ve ark. 2002) yoluyla oluşan bir yola doğru önemli bir kayma olduğu gösterilmiştir. ; Haberny ve diğerleri 2004; Papadeas ve diğerleri 2004).

Kemirgen PFC'si üzerinde yapılan bir çalışmada, yeni nesnelere maruz kalma, fosforile edilmiş ERK1/2'de ani bir artışa neden olmuştur. ERK kinazın inhibisyonu, nesneye 24 saat sonra ilişkin uzun süreli hafızayı bozdu, ancak ilk maruziyetten 1 saat sonra "daha kısa" süreli hafızayı etkilemedi (Nagai ve ark. 2007). ERK1/2 fosforilasyonu in vivo ve in vitro, SKF38393'ün uygulanmasıyla arttırıldı ve uzun süreli hafıza, SCH23390'ın doğrudan enjeksiyonu ile bozuldu, ancak rakloprid doğrudan PFC'ye enjekte edilmedi. Tek taraflı 6-OHDA lezyonlu sıçan dilimlerinde, PLC, PKC ve IP3 reseptörlerinin antagonistleri, SKF38393'ün ERK1/2 aktivasyonunu indükleme yeteneğini önemli ölçüde azaltır (Fieblinger ve ark. 2014). Bu bulgular, dopamin eksikliği koşulları altında, D1R stimülasyonunun ERK1/2 yoluyla sinyal verme konusunda daha yetenekli olabileceği ve protein sentezi, sinaptik plastisite ve uzun süreli hafıza üzerinde daha güçlü bir etkiye sahip olabileceği yönünde güçlü bir öneri sunmaktadır. Bu, bu çalışmada prefrontal nöronların dendritlerindeki yerel çeviriden kaynaklanan DPTQ'nun çalışma belleği üzerindeki gecikmiş etkilerini açıklayabilir (Sutton ve Schuman 2005).

2,5 mg/kg dozunda DPTQ'nun etkilerinde birden fazla mekanizma rol oynayabilir. Biri çalışma belleği performansındaki erken düşüşten sorumlu, diğeri ise aşağıdaki gelişmeden sorumlu. Dolayısıyla, nöronal plastisite üzerindeki bu yararlı etkinin gücünün, D1 sinyallemesinin orijinal güçlenmesinin gücüne bağlı olabileceği, ancak bu güçlenme bilişte bir bozulmaya yol açacak kadar güçlü olmasa bile yine de meydana gelebileceği düşünülebilir. Bu nedenle, özellikle bu dozla elde edilen ilk sonuçlara bakıldığında, D1R'ye bağımlı dopamin sinyalinin ters U hipotezinin sadece statik bir fenomen olmayıp aynı zamanda önemli zamansal bileşenlere de sahip olabileceği ihtimali mevcuttur. Gerçekten de, bu zamansal bileşenler motor ve bilişsel bozuklukların tedavisinde oldukça önemli olabilir. Ek olarak, verilerimizin önerdiği şey, yüksek dozlarda ters U şeklindeki fenomenin, geniş bir doz aralığında (en az 25-kat) önceden biliş etkileri gözlemlendiğinden, bu mekanizmada önemli bir dezavantaj olmayabileceğidir. Bu aynı zamanda aşağıda tartışıldığı gibi D1 agonistleri için de geçerli olabilir.

D1R sinyalinin kolaylaştırılmasının bilişte yer alan esneklik mekanizmaları üzerindeki önemli etkisi, insan olmayan primatlarda yaptığımız önceki çalışmalarla tutarlıdır. Böylece, tam D1 agonisti ABT-431'nin aşırı düşük dozunun tekrarlanan nöbetlerinin, kronik haloperidol ile tedavi edilen ve hafızada bir aşağı regülasyon meydana getirmek üzere tedavi edilen hayvanlarda normal çalışma belleği performansının uzun vadede eski durumuna döndürülmesiyle sonuçlanabileceğini gösterdik. D1R (Castner ve ark. 2000). Aynı rejim, yaşlı al yanaklı maymunlarda çalışma belleğinde bir yıla kadar süren bir iyileşme sağladı ve daha sonra aynı rejimin tekrarlanmasıyla eski durumuna döndürülebildi (Castner ve Goldman-Rakic ​​2004). İlgili nöroplastisite mekanizmaları işlevsel olarak spesifik olmalı ve potansiyel olarak dendritik dikenlerin gelişimini ve AMPA ve NMDA reseptörlerinin bu dikenlerdeki postsinaptik membrana toplanmasını kapsamalıdır (Buonarati ve ark. 2019; Delint-Ramírez ve ark. 2008; Mahan ve ark. 1990; Neve ve diğerleri 2004). Yakın zamanda D1PAM DETQ'nun, D1 agonisti SKF82958 için gözlemlenene benzer şekilde hD1 farede hem pCREB hem de AMPA reseptörü pGluR1'in beyin seviyelerini arttırdığını gösterdik (Bruns ve ark. 2018), gelişmiş sinaptik plastisite için daha fazla nörokimyasal kanıt sağladık . DPTQ gibi D1PAM'lerin neden olduğu bilişsel iyileşmenin uzun vadeli etkilerinde bu mekanizmanın rolünü araştırmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

DPTQ'nun düşük ve orta dozlarının gecikmeye bağlı etkilerini incelediğimizde, bilişsel gelişmenin, bireysel hayvanların 4. günde görevde yaşadığı hem kısa hem de uzun gecikmelere uygulandığını bulduk. Bu bulgu, D1 sinyallemesinin kanıtlarıyla tutarlıdır. hem ilgili çalışma belleği tamponlarını temsil edebilen prefrontal piramidal hücrelerde kalıcı aktivitenin indüksiyonunda rol oynar (Durstewitz ve ark. 2000). Bununla birlikte, bu yalnızca kısa gecikmelerde 1.0 mg/kg dozun etkisi açısından anlamlılığa ulaştı; bu da hipervijilans ve artan dikkatin yüksek dozda ne kadar daha gözlemlenebilir olduğu sorusunu gündeme getiriyor; bilişsel yeteneğin artmasına katkıda bulunmuş olabilir. İlgili gerçek mekanizmalardan bağımsız olarak, hem kısa hem de uzun gecikmelerdeki hata sayısındaki birleşik azalmanın çalışma belleğindeki iyileşmelere katkıda bulunduğu görülmektedir.

Mevcut çalışma, D1PAM DPTQ'nun, insan olmayan primatlarda doğal D1 reseptörlerinin kolaylaştırılmasından kaynaklanan belirgin biyolojik etkilere sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Bu bulgular, insanlaştırılmış D1 nakavt farelerin kullanılmasının ötesinde, daha önce mümkün olmayan translasyonel araştırmalar için temel sağladığından, D1PAM mekanizmasını ve potansiyelini daha iyi anlamak için ileriye doğru atılmış büyük bir adımdır. 5–10 mg/kg IM dozlarında gözlemlenebilir motor etkiler meydana gelirken, göz kırpma testinde DPTQ'nun uzaysal gecikmeli yanıt görevi üzerinde hem uzun vadeli faydalı hem de çok kısa vadeli zararlı etkileri görüldü. yalnızca 0,1 mg/kg'a kadar uzanan daha düşük bir doz aralığı. 0,1 mg/kg dozunda düşük bağlanmamış beyin maruziyeti ile birlikte düşük plazma DPTQ seviyeleri, bu dozda biliş üzerinde zararlı olabilecek gözle görülür motor etkilerin bulunmadığını desteklemektedir.

Bu dozda maruz kalmanın cAMP birikimi için EC50'in oldukça altına düşeceği gerçeği göz önüne alındığında, bu dozda biliş üzerindeki etkilerine alternatif sinyal iletim yollarının dahil olabileceği görülmektedir. Bu bulgu, çalışma belleğini geliştirmek için çok düşük D1 agonist dozlarının optimal olabileceğini öne süren literatürle tutarlıdır ve D1PAM'in tam ve kısmi D1 agonistlerine göre potansiyel terapötik faydasına işaret eder (Cai ve Arnsten 1997; Castner ve ark. 2). 000; Castner ve Goldman-Rakic ​​2004; Kozak ve diğerleri 2020). Bu sonuçlar, düşük dozlarda DPTQ kullanıldığında herhangi bir zorunlu eksiklik yaratılmadan bu D1PAM ile bilişsel iyileştirmenin sağlanabileceğini göstermektedir. D1 PAM'in 0,1 veya 1,0 mg/kg'lık tekrarlı dozlarının, bu mekanizma için potansiyel olarak terapötik fayda sağlayabilecek sürekli bir biliş artışına neden olup olamayacağı henüz bilinmiyor. Birlikte ele alındığında davranışsal son noktalar, ters U şeklinde doz-yanıt eksikliği ve hızlı tolerans gelişimi dahil olmak üzere D1PAM'nin (DETQ) çeşitli potansiyel avantajlarını göstermektedir. Bu bulgular aynı zamanda madalyalı LY3154207 (Hao ve ark. 2019) ve LY314885 (Hao ve ark. 2022) yakın yapısal analoglarıyla da doğrulandı. DPTQ ve benzer yapısal analogların, yaşlanmaya veya nörodejenerasyona bağlı bilişsel gerileme dahil olmak üzere çeşitli nöropsikiyatrik bozukluklardaki bilişsel kusurların tedavisinde derin faydalara sahip olabileceği sonucuna vardık.

Teşekkür

PK analizlerine destek için Eli Lilly'den Xin Zhou'ya ve PK örnekleriyle destek için Yale Tıp Fakültesi Karşılaştırmalı Tıp Bölümü'nden Maria Shanabrough'a teşekkür ederiz.

Beyannameler

Çıkar çatışması

Bu çalışma Eli Lilly & Co.'dan Drs'e yapılan bir araştırma sözleşmesiyle finanse edildi. Stacy Castner ve Graham Williams. Diğer tüm yazarlar o dönemde Eli Lilly & Co. tarafından istihdam edilmiş veya sözleşmeli olarak çalışmıştır veya halen şirkette hisseleri bulunmaktadır.

Açık Erişim

Bu makale, orijinal yazar(lar)ına uygun şekilde atıfta bulunduğunuz sürece, herhangi bir ortamda veya formatta kullanıma, paylaşıma, uyarlamaya, dağıtıma ve çoğaltmaya izin veren Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası Lisansı kapsamında lisanslanmıştır. ) ve kaynak, Creative Commons lisansına bir bağlantı sağlayın ve değişiklik yapılıp yapılmadığını belirtin. Bu makaledeki görseller veya diğer üçüncü taraf materyalleri, materyalin kredi limitinde aksi belirtilmediği sürece makalenin Creative Commons lisansına dahildir. Materyal makalenin Creative Commons lisansına dahil değilse ve kullanım amacınız yasal düzenleme tarafından izin verilmiyorsa veya izin verilen kullanımı aşıyorsa, doğrudan telif hakkı sahibinden izin almanız gerekecektir.

Referanslar

1. Andreu-Sánchez C, Martín-Pascual MÁ, Gruart A, Delgado-García JM (2021) İzleyiciler anlatı içeriğini tahmin ederek göz kırpma hızını değiştiriyor. Beyin Bilimi 11(4):422. https://doi.org/10.3390/brainsci11 040422

2. Asin K, Wirtshafter D (1993) Tekrarlanan dopamin D1 reseptörü uyarımının rotasyon ve c-fos ekspresyonu üzerindeki etkileri. 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 nörofonksiyonel Düşük çalışma belleği kapasitesine sahip sağlıklı gönüllülerde D1/D5 dopamin reseptörü kısmi agonizmini biliş ve motivasyon üzerinde değerlendirmek için alan yaklaşımı. Int J Nöropsikofarmakol 23(5):287–299.

4.Bédard PJ, Boucher R (1989) Normal ve MPTP maymunlarında D1 reseptör stimülasyonunun etkisi. Sinirbilim Lett 104(1–2):223–228.

5. Benjamini Y, Krieger AM, Yekutieli D (2006) Yanlış keşif oranını kontrol eden uyarlanabilir doğrusal yükseltme prosedürleri. Biometrika 93:491–507.

6. Biglan K, Munsie L, Svensson KA, Ardayfo P, Pugh M, Sims J, Brys M (2022) Lewy cisimcikli demansta madalyalıların güvenliği ve etkinliği: faz 2, randomize, plasebo kontrollü bir çalışma. Mov Disord 37(3):513–524.

7. Blanchet PJ, Grondin R, Bédard PJ, Shiosaki K, Britton DR (1996) MPTP lezyonlu primatlarda Dopamin D1 reseptörü duyarsızlaştırma profili. Eur J Pharmacol 309(1):13–20.

8. Bodnar M, Malla A, Joober R, Lepage M (2008) İlk bölüm psikozda kısa vadeli klinik sonucun bilişsel belirteçleri. Br J Psikiyatri 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)Bir dopamin D1 güçlendiricinin klinik öncesi profili, nörolojik ve psikolojik bozukluklar. Nörofarmakoloji 128:351–365.

10. Buonarati OR, Hammes EA, Watson JF, Greger IH, Hell JW (2019) AMPA tipi glutamat reseptörlerinin postsinaptik lokalizasyonunun mekanizmaları ve bunların uzun süreli güçlenme sırasında düzenlenmesi. Bilim Sinyali 12(562):eaar6889.
11. Cai JX, Arnsten AF (1994) Dopamin D1 reseptör agonistleri A77636 veya SKF81297'nin yaşlı maymunlarda uzamsal çalışma belleği üzerindeki doza bağlı etkileri. J Pharmacol Exp Ther 283(1):183–9
12. Cai JX, Arnsten AF (1997) Dopamin D1 reseptör agonistleri A77636 veya SKF81297'nin yaşlı maymunlarda uzamsal çalışma belleği üzerindeki doza bağlı etkileri. J Pharmacol Exp Ther 283(1):183–189

13. Carli M, Jones GH, Robbins TW (1989) Sıçanlarda tek taraflı dorsal ve ventral striatal dopamin tükenmesinin görsel ihmal üzerindeki etkileri: sinirsel ve davranışsal bir analiz.

14. Castner SA, Goldman-Rakic ​​PS (2004) Yaşlı maymunlarda çalışma belleğinin, duyarlılaştırıcı bir dopamin D1 reseptör uyarımı rejimiyle geliştirilmesi. J Neurosci 24(6):1446–1450.

15. Castner SA, Williams GV (2007) Kötülükten erdeme: insan olmayan primatlarda duyarlılıktan elde edilen bilgiler. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psikiyatri 31(8):1572–1592.

For more information:195077648nn@gmail.com