Вплив DPTQ, нового позитивного алостеричного модулятора рецептора дофаміну D1, на частоту спонтанного моргання очима та просторову робочу пам’ять у нелюдських приматів, частина 2

Вплив продуктивності просторової робочої пам’яті DPTQ при очікуваній ефективній дозі

Одноразова доза DPTQ спочатку тестувалася на рівні 2,5 мг/кг у порівнянні з носієм. Для двох умов використовувалися окремі базові лінії, які збігалися. Дані транспортного засобу показані на фіг. 4а для групи з 10 тварин. Групові зміни продуктивності незначно відрізнялися від вихідного рівня протягом наступних 2 тижнів, причому найбільше відхилення для середнього показника по групі досягало лише 5% (p=0.51, парний t-тест для суб’єкта порівняно з базовим рівнем). Слід зазначити, що не було виявлено жодного впливу на продуктивність у день 1. Дані DPTQ (2,5 мг/кг, внутрішньом’язово) показані на рис. 4b для групи з 9 тварин.

Базовий рівень відноситься до стійких психологічних характеристик і поведінкових звичок, сформованих у процесі росту. Пам’ять означає здатність людського мозку отримувати, обробляти та зберігати інформацію. Між базовим рівнем і пам’яттю існує взаємозв’язок, і певною мірою базовий рівень може впливати на пам’ять людини.

По-перше, наявність стабільного базового рівня може допомогти людині зберегти хороші звички та здорове мислення, що може допомогти покращити пам’ять. Наприклад, регулярний режим сну, регулярні фізичні вправи, збалансоване харчування та позитивне ставлення до життя можуть покращити пам’ять. Це пояснюється тим, що ці хороші життєві звички можуть забезпечити фізичне та психічне здоров’я людей, тим самим покращуючи ефективність роботи та пам’ять мозку.

По-друге, стабільний базовий рівень також може допомогти людині залишатися зосередженим і зосередженим. Це дуже важливо для прийому та обробки інформації. Неорганізований і неорганізований спосіб життя може вплинути на здатність людини зосереджуватися та концентруватися, що може вплинути на пам’ять. Організований регулярний спосіб життя може допомогти людині зберегти зосередженість і концентрацію, тим самим покращуючи пам’ять.

Нарешті, позитивний базовий рівень може підтримувати людей оптимістом і впевненістю, що також може допомогти покращити пам’ять. Позитивна базова лінія створює впевненість у собі та своєму майбутньому, і ця впевненість робить вашу пам’ять гострішою, гнучкішою та ефективнішою.

Підводячи підсумок, існує певний зв’язок між початковим рівнем і пам’яттю. Стабільна, здорова, організована та позитивна базова лінія може допомогти людям зберегти хороші життєві звички та менталітет, тим самим покращуючи пам’ять. Тому ми повинні прагнути розвивати нашу базову лінію, щоб покращити наші здібності пам’яті. Видно, що нам потрібно покращити нашу пам’ять, і Cistanche deserticola може значно допомогти нам покращити нашу пам’ять, оскільки Cistanche deserticola є традиційним китайським лікарським матеріалом, який має багато унікальних ефектів, одним із яких є покращення пам’яті. Ефективність м’ясного фаршу пов’язана з різними активними інгредієнтами, які він містить, включаючи кислоти, полісахариди, флавоноїди тощо. Ці інгредієнти можуть сприяти здоров’ю мозку різними способами.

Клацніть знати добавки для покращення пам'яті

1-way ANOVA виявив, що загальний набір даних для кожної тварини за кожен день значно відрізнявся від базових даних для кожної тварини (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.

Очевидні спостереження за поведінкою свідчать про те, що тварини спочатку на 2-й і 3-й дні були трохи активовані цією дозою, включаючи підвищену пильність/увагу, але не моторну активацію, яка могла вплинути на їхню реакцію. За цим явним порушенням когнітивних здібностей негайно слідувало значне покращення, яке спостерігалося наступного дня (середнє=84.3), яке зберігалося протягом кількох днів (дні 4, 5 та 6, p<0.01).

Вплив багаторазового дозування на просторову робочу пам'ять

Щоб перевірити, чи призведе повторна доза до толерантності, сумації або сенсибілізації цих ефектів, дозу 2,5 мг/кг вводили негайно в день 1 (за 1 годину до тестування, а потім або носій (рис. 5а), або додаткову дозу 2,5 мг/кг (рис. 5b) вводили на 5-й день (відразу після тестування).Тварин випадковим чином розподіляли на DPTQ на 1-й день і носій на 5-й день (група носія) або DPTQ на обидва дні (DPTQ-група ), потім перейшов до іншої групи лікування після відповідного періоду виведення. Ефекти введення носія як другої дози можна побачити на рис. 5a (n=10). За винятком введення носія на 5 день, це експеримент, ідентичний дослідженню одноразової дози для DPTQ, описаному вище, як показано на рис. 4. Результати виглядають подібними до результатів попереднього дослідження одноразової дози (F[10, 94]=5).23, с.<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). 

Підгрупу тих самих тварин (n=6) пізніше віднесли до групи DPTQ, яка отримувала повторну дозу 2,5 мг/кг DPTQ на 5 день (загальна статистична значущість F[10, 54]=5 .41, стор<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.

Вплив низьких доз DPTQ при {{0}}.1 і 1,0 мг/кг

Базуючись на наведених вище даних, ми перевірили гіпотезу про те, що доза 2,5 мг/кг може бути надоптимальною для сприятливого впливу на когнітивні функції, і що нижча доза може досягти значного довгострокового покращення робочої пам’яті, уникаючи при цьому індукції раннього тимчасовий дефіцит. Згідно з гіпотезою, нижчі дози (1.0 і 0.1 мг/кг, в/м) DPTQ показали посилення без раннього погіршення просторової пам'яті (рис. 6).

У дозі {{0}}.1 мг/кг (рис. 6а) DPTQ, здавалося, не спричинив зниження продуктивності на 3-й день, але все ж помірне покращення робочої пам’яті, яке тривало майже 2 тижні в ця група з 10 тварин (F[10, 98]=2.39; p {{10}}.014). Значне покращення когнітивних здібностей спостерігалося на 3-й день (p < 0,01) після майже значного підвищення продуктивності на 2-й день (p=0,053). У той час як продуктивність на 4-й день знову наблизилася до значущості (p=0.053), наступні дні показали явне покращення (дні 5 і 10, p < 0,05; дні 6, 8 і 12, p < 0,01) до дня 14. Для 8 із цих тварин, які потім тестували в дозі 1,0 мг/кг, ми знову спостерігали значне покращення робочої пам’яті протягом двох тижнів (рис. 6b; F[10, 74]=2).75, p=0.006).

Цікаво, що явне покращення можна було побачити з 2 дня (стор<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.

Дозозалежний вплив на тривалість затримки

Ті самі дані були проаналізовані, щоб дослідити дозозалежний вплив лікування D1PAM на залежні від затримки помилки в завданні та те, як вони змінювалися з часом відносно введення кожної дози DPTQ. З цією метою ми вирішили порівняти часовий момент 5-го дня, щоб порівняти з тими помилками, які спостерігалися після гострої ін’єкції, і початковим рівнем, оскільки ефекти DPTQ виявилися найбільш послідовними для всіх доз у цей день. За допомогою 2-аналізу дисперсійного аналізу не було виявлено значних впливів будь-якого стану в день 1. Як показано на рис. 7, DPTQ при низькій дозі 0.1 мг/кг викликало незначне збільшення помилок як при короткому (0, 1) N, так і при довгому (3, 4) N затримки у виконанні завдання під час тестування на його гострі наслідки в день 1. Однак через 96 годин на 5 день ця доза D1 PAM призвела до невеликого, але незначного зменшення помилок, особливо під час тривалих затримок у виконанні завдання. Twoway RMANOVA не виявила суттєвого ефекту дози та взаємодії із затримкою на 5-й день. При дозі 1.0 мг/кг DPTQ не спровокував зменшення помилок із короткими затримками на 1-й день, але спричинив зменшення на день 5. Хоча були деякі докази зменшення помилок при тривалих затримках на 5 день, це було визнано несуттєвим, ймовірно, через велику дисперсію помилок через затримку в завданні.

Обговорення

Позитивні алостеричні модулятори рецептора дофаміну D1 можуть уможливити фармакологічну підтримку передачі сигналу D1 потенційно без недоліків, таких як реакція інвертованого U, толерантність і тахіфілаксія, пов’язані з деяким лікуванням агоністами D1. У трансгенних мишей hD1 вже було показано, що нещодавно відкриті D1PAM, такі як DETQ і medaled, відповідають цій обіцянці в таких моделях, як рухова активність і розпізнавання нових об’єктів (Svensson та ін. 2017; Bruns та ін. 2018; Хао та ін. 2019, і Meltzer та інші 2019).

Однак потенційна когнітивна цінність D1PAM виходить за межі свободи від цих обмежень. На відміну від повних і часткових агоністів, D1PAM не можуть працювати незалежно від передачі дофаміну. Для їхньої дії на D1R дофамін повинен вивільнятися в цих конкретних місцях, а ступінь позитивної модуляції повинен залежати від ступеня дофамінергічної стимуляції в цих місцях, наприклад, на шипиках пірамідних нейронів (Smiley et al. 1994) або дендрити гальмівних інтернейронів (Muly et al. 1998) у таких регіонах, як PFC. Це означає, що D1PAM можуть забезпечувати функціональну підтримку поточної передачі сигналів D1, не порушуючи просторово-часових бар’єрів у розподілі цієї сигналізації, діючи в тандемі з дофамінергічною стимуляцією ортостеричного сайту в реальному часі.

Така біологічно відповідна дія може забезпечити переваги для лікування розладів з недостатністю сигналізації D1, таких як вікове зниження когнітивних функцій. Більше того, доступність D1PAM, таких як DETQ, DPTQ та медалі, може надати інструменти для розгадування множини механізмів, залучених до переходу між дефіцитною, оптимальною та надмірною стимуляцією D1R та її впливу на нейропластичність і пізнання (Williams and Castner 2006). Результати цього дослідження демонструють важливість D1PAM не лише для лікування нервово-психічних розладів, але й як фармакологічних інструментів для розсічення нейрональних механізмів, що лежать в основі як потенційних переваг, так і збитків для оптимальної когнітивної функції (Goldman-Rakic ​​et al. 2004; Робертс та ін., 2010; Свенссон та ін., 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 мкМ (неопубліковані результати). Це узгоджується з раніше опублікованими даними для Mevidalen і DETQ, які не показали активності при 10 мкМ у функціональних дослідженнях і дослідженнях зв’язування з рецептором D2. DPTQ має значно нижчу силу та ефективність щодо нативного D1-рецептора гризунів.

Це пов’язано зі специфічною для гризунів мутацією у другій внутрішньоклітинній петлі, де зв’язуються ці молекули (Wang et al., 2018). Як було показано раніше, ці D1PAM мають подібну дію та ефективність у інших видів, не гризунів, включаючи людей, собак і мавп-резус (Svensson та ін., 2017, Ван та ін., 2018, Хао та ін. 2019). Для DPTQ існує приблизно 40-разів вища ефективність для рецептора D1 людини та мавпи порівняно з рецептором D1 миші (див. таблицю 1). Оскільки вся початкова характеристика in vivo D1PAM була проведена на гуманізованій миші D1, ми розглядали мавпу як відповідний вищий вид для подальшої фармакологічної оцінки цього нового механізму.

DPTQ діє дозозалежно на нативний D1R приматів, змінюючи частоту моргання

Початкові експерименти встановили, що DPTQ може впливати на функцію мозку у приматів шляхом прямої дії на нативний D1R шляхом спостереження за його впливом на частоту моргань очей і визначення зв’язку між цією фармакодинамічною відповіддю та фармакокінетикою впливу плазми після внутрішньом’язового введення. Оскільки це перше дослідження D1 PAM у NHP, ми використали фармакокінетичне (ФК) дослідження та прогнози in vitro концентрацій незв’язаного мозку для вибору дози (5 мг/кг, в/м).

Прогнозована концентрація незв’язаного DPTQ у мозку після 5 мг/кг, внутрішньом’язово DPTQ коливалася від 202 нМ до 38 нМ протягом 2 годин після дозування. Це корелювало з концентрацією DPTQ EC50 від восьми до однократної в аналізі hD1 і цАМФ D1 мавп. Виходячи з цього, доз 5 і 10 мг/кг має бути достатньо для дослідження in vivo. Це також було підтверджено в дослідженні частоти моргань. Крім того, ці дані співвідносяться з результатами як гуманізованих мишей D1 (Svensson та ін. 2017; Хао та ін. 2019), так і здорових добровольців (Wilbraham та ін. 2021), де ми бачили, що дози D1PAM генерують незв’язаний мозок/ліквор. концентрації на рівні або вище EC50 в аналізі людського D1cAMP також призводять до значних поведінкових активуючих ефектів, таких як локомоторна стимуляція та сприяння неспанню.

У приматів, включаючи людей, швидкість моргання пов’язана з увагою, когнітивною активністю та виконанням складних дій (Jongkees та Colzato 2016; Ranti та ін. 2020; Andreu-Sánchez та ін. 2021; Dave та ін. 2021). Центральні дофамінергічні дані до фронтальної кори та базальних гангліїв модулюють механізми довільного та спонтанного моргання під час когнітивних процесів (Maffei та Angrilli 2018; Pajkossy та ін. 2018; Imburgio та ін. 2021). Численні дослідження показали, що швидкість кліпання очей людини та мавпи збільшується шляхом вибіркової прямої стимуляції рецептора D1, тоді як роль механізму рецептора D2 у морганні очей мавпи менш ясна (Kleven and Koek 1996; Czoty et al. 2004; Jutkiewicz and Bergman). 2004; Десай та ін., 2007; Данг та ін., 2017).

Котані та ін. (2016) продемонстрували, що дофамін діє саме через рецептор D1, щоб впливати на швидкість моргання, а не через сімейство рецепторів D2. У цьому дослідженні нелюдиноподібні примати показали явне збільшення частоти спонтанного моргання очей після кумулятивного дозування DPTQ, що відповідає подібному ефекту, про який повідомлялося раніше з агоністом D1 SKF82958 і D1PAM DETQ (Bruns та ін. 2018). Таким чином, збільшення частоти моргань очей у мавп D1 PAM свідчить про потенційний механізм D1 у покращенні когнітивного процесу (див. наступний розділ «Просторова робоча пам’ять»).

Ми помітили, що мавпи з контрольної групи транспортних засобів стали сонними на кріслі для мавп під час дослідження моргання очима, тоді як мавпи, які отримували DPTQ, усі були пильними, особливо у відповідь на вищу кумулятивну дозу. Вимірювання ЕЕГ у трансгенних мишей hD1 раніше показали, що центральні рецептори дофаміну D1 відіграють важливу роль у поведінковому стані неспання та пильності (Qu та ін. 2008; Herrera-Solis та ін. 2017; Bruns та ін. 2018). Цей D1-залежний стан пильності, імовірно, є необхідною умовою для ефективних когнітивних процесів, пов’язаних із навчанням і робочою пам’яттю (Dai та ін. 2020; Козак та ін. 2020; Zhang та ін. 2019). Це узгоджується з уявленням про те, що когнітивне покращення, зокрема за участю дофамінових і D1-рецепторів, може поширюватися на когнітивну мотивацію, спонукальний намір (Carli et al. 1989) і поведінкові зусилля. Клінічно значущий приклад цього переходу від пізнання до дії було продемонстровано у пацієнтів з хворобою Паркінсона, які демонструють значно вищий рівень когнітивної мотивації, що призводить до збільшення поведінкових зусиль у «ON» на відміну від «OFF» станів (McGuigan et al. 2019).

Повідомлялося, що високі дози селективної стимуляції рецептора D1 викликають спонтанне висування язика у мавп (Bédard and Boucher 1989; Koshikawa et al. 1991; Tomiyama et al. 2012). У цьому дослідженні у деяких мавп при найвищих кумулятивних дозах DPTQ внутрішньом’язово спостерігалися ротові рухи зі спонтанним висуванням язика. Однак про такі оральні рухи з висуненням язика не повідомлялося з близькоспорідненим D1PAM, названим у нещодавніх клінічних дослідженнях дорослих людей-добровольців (Wilbraham та ін., 2021), що свідчить про те, що такі потенційні ефекти можуть не стосуватися людей.

Висока експозиція DPTQ у плазмі крові після дози 5 мг/кг внутрішньом’язово свідчить про потенційні рівні в мозку, які відповідають або перевищують значення EC50 для рецептора D1 людини або мавпи в аналізі цАМФ для потенціювання дофаміну. Збільшення реакції на моргання очей при цій дозі є явним доказом активації центрального рецептора D1, що також було підтверджено явними спостереженнями підвищеної пильності порівняно з тваринами, які отримували носій. Загалом ці висновки узгоджуються з результатами мишей hD1, у яких D1PAM послідовно демонстрували поведінкову активацію за допомогою локомоторної стимуляції в дозах, які викликають концентрацію незв’язаного мозку на рівні або вище рівня EC50 hD1 in vitro в аналізі цАМФ (Svensson et al. 2017 та Хао та ін. 2019).

Як показано тут, прогнозована концентрація незв’язаного мозку значно більша, ніж EC5 0 мавпи для цАМФ, досягається після дози 5 мг/кг, в/м, але не найнижчої дози 0,1 мг/кг, в/м. Як обговорюється нижче, це свідчить про те, що когнітивне покращення відбувається при дозах (концентраціях у мозку), які є значно нижчими, ніж необхідні для моторної стимуляції та, власне, для стимуляції виробництва цАМФ. У літературі є численні приклади таких наднизьких доз агоністів D1 (Cai and Arnsten 1994; Castner et al. 2000; Roberts et al. 2010) і нікотинових агоністів Alpha7 (Castner et al. 2011). Ці ефекти свідчать про високочутливий механізм, що діє безпосередньо на певні синаптичні ділянки, які потім впливають на синаптичну пластичність, що може включати негайну ранню експресію генів.

Дозозалежні ефекти DPTQ на робочу пам'ять у приматів

Результати показують, що був повністю нульовий гострий ефект DTPQ на просторову робочу пам'ять через 1 годину після ін'єкції, незалежно від введеної дози. Це було навіть незважаючи на те, що ми можемо зробити висновок, що деякий вплив на нейрони відбувався через 1 годину після введення на основі спостережуваних ефектів на частоту моргань очей. Фармакокінетика показує, що експозиція в плазмі практично не залишалася після першого дня. Однак багато нейроактивних агентів мають ефект, який триває кілька днів або тижнів після впливу (наприклад, антидепресивна активність кетаміну). У цьому дослідженні було встановлено, що DPTQ справді мав сильну значну дію на робочу пам’ять — значне погіршення робочої пам’яті спостерігалося через 49 годин після внутрішньом’язового введення у дозі лише 2,5 мг/кг. Очікувалося, що ця доза спричинить різке підвищення частоти моргань очей, але не спричинить когнітивного дефіциту протягом наступних 48 годин. Дійсно, є одне дослідження, яке вказує на те, що моргання очима може мати шкідливий вплив на робочу пам’ять (Irwin 2014), хоча дози, використані тут, не будуть мати драматичного впливу на частоту моргання очима, звичайно не через 49 годин.

Більше того, нещодавнє дослідження показало, що спонтанне кліпання очей людей під час періодів затримки робочої пам’яті сильно корелювало з продуктивністю їхньої просторової робочої пам’яті (Ортега та ін. 2022). Крім того, вони виявили зв’язок із збільшенням кліпання очей як під час кодування стимулу, так і під час пошуку під час виконання завдання, що потенційно відображає підвищену зорову увагу. Таким чином, можна обґрунтовано припустити, що якийсь довготривалий механізм нейропластичності повинен був бути залучений у генерацію когнітивних порушень. Значення нейропластичності в ефектах DPTQ у цій дозі стало ще більш очевидним через той факт, що лише через день результативність завдання суттєво покращилася, і це когнітивне покращення, здається, зберігалося протягом наступного тижня. Ми далі досліджували ці нейропластичні ефекти DPTQ на когнітивні функції шляхом введення повторних доз на 1-й і 5-й день. При дослідженні ефекту повторного введення було очевидно, що зниження продуктивності на 3-й день після початкової дози в попередній експеримент більше не був значущим, що могло б свідчити про певні стійкі ефекти в механізмі дії. Незважаючи на цей результат, було помічено, що друга повторна доза DPTQ у дозі 2,5 мг/кг на 5-й день справді призвела до різкого погіршення продуктивності вже наступного дня, яке зникло протягом наступних двох днів і призвело до значного покращення продуктивності. весь курс наступного тижня. Таким чином, незважаючи на решту ефектів на 3-й день, повторення цієї дози на 5-й день могло призвести до деякої підсумовування його корисних дій.

Потім ми спробували повторити когнітивне покращення, не викликаючи попереднього когнітивного дефекту, використовуючи ще менші дози {{0}}.1 і 1.0 мг/кг. Ми спостерігали, що ми не лише досягли значного рівня когнітивного покращення, але тепер це сталося лише через 1 або 2 дні після введення DPTQ без будь-яких періодичних погіршень у виконанні завдання. Хоча це посилення не було таким драматичним, як показано для дози 2,5 мг/кг, воно все одно зберігалося протягом наступних кількох днів. Примітно, що ми знову спостерігали ознаки зниження продуктивності на 3-й день при проміжній дозі 1,0 мг/кг.

Ці висновки в усіх схемах дозування означали, що був задіяний механізм довгострокової нейропластичності, і хоча це могло бути посилено процесом, який викликав тимчасовий дефект, він не повністю залежав від нього.

Існує декілька нейронних механізмів і шляхів передачі сигналу, які можуть бути залучені до цих ефектів. Хоча концентрації DPTQ у плазмі є незначними через 12 або 24 години, можливо, деяке зв’язування з внутрішньоклітинним алостеричним сайтом могло зберігатися значно довше, і це могло зрештою призвести до десенсибілізації та/або інтерналізації рецепторів D1 і наступного періоду недостатня сигналізація D1. Однак доказів цього немає, і це малоймовірно, враховуючи помірну ефективність DPTQ для алостеричного сайту зв’язування (Hao et al. 2019). Хоча є певні докази того, що певні агоністи D1 можуть впливати на передачу сигналів PKC у вищих дозах (Lee et al. 2014; Glovaci and Chapman 2015), більш вірогідним шляхом передачі сигналів, який спостерігається при досліджених низьких дозах, може бути передача сигналів ERK1, що виникає від D{ {9}}полегшене залучення бета-арестину (перегляд див. у Yang 2021). Було показано, що в умовах виснаження дофаміну відбувається важливий зсув у передачі сигналу D1R на шлях, який відбувається через позаклітинну сигнал-регульовану кіназу/мітоген-активовану протеїнкіназу (ERK1/2/MAP-кіназа; Gerfen et al. 2002). ; Хаберні та ін., 2004; Пападеас та ін., 2004).

У дослідженні PFC гризунів контакт з новими об’єктами викликав миттєве збільшення фосфорильованого ERK1/2. Інгібування кінази ERK погіршує довгострокову пам'ять об'єкта через 24 години, але не «короткочасну» пам'ять через 1 годину після початкового впливу (Nagai et al. 2007). Фосфорилювання ERK1/2 in vivo та in vitro посилювалося введенням SKF38393, а довготривала пам’ять порушувалася прямою ін’єкцією SCH23390, але не раклоприду безпосередньо в PFC. В односторонніх 6-зрізах щурів, уражених OHDA, антагоністи рецепторів PLC, PKC і IP3 різко знижують здатність SKF38393 індукувати активацію ERK1/2 (Fieblinger et al. 2014). Ці результати дають переконливі припущення про те, що в умовах дефіциту дофаміну стимуляція D1R може бути більш здатною передавати сигнали через шлях ERK1/2 і мати більш потужний вплив на синтез білка, синаптичну пластичність і довготривалу пам’ять, як це може пояснити відстрочені ефекти DPTQ на робочу пам’ять, з’ясовані в цьому дослідженні, що виникають через локальну трансляцію в дендритах префронтальних нейронів (Sutton and Schuman 2005).

Можливо, існує кілька механізмів, залучених до впливу DPTQ у дозі 2,5 мг/кг. Один, який відповідає за раннє зниження продуктивності робочої пам’яті, і інший, який відповідає за наступне покращення. Таким чином, можна припустити, що сила цього сприятливого впливу на нейрональну пластичність могла залежати від сили початкового посилення сигналізації D1, але все одно могла мати місце, навіть якщо це посилення не було настільки сильним, щоб призвести до порушення пізнання. Таким чином, особливо щодо початкових результатів із цією дозою, існує ймовірність того, що гіпотеза оберненого U про D1R-залежну передачу сигналів дофаміну може бути не просто статичним явищем, але також може мати важливі часові компоненти. Дійсно, ці часові компоненти можуть бути дуже значущими для лікування моторних та когнітивних розладів. Крім того, наші дані свідчать про те, що явище перевернутої U-подібної форми при високих дозах не може бути суттєвим недоліком цього механізму, оскільки передкогнітивні ефекти спостерігалися в широкому діапазоні доз (принаймні 25-кратно). Це також може стосуватися агоністів D1, як обговорюється нижче.

Значний вплив полегшення передачі сигналу D1R на механізми пластичності, задіяні в пізнанні, узгоджується з нашими попередніми дослідженнями на нелюдських приматах. Таким чином, ми показали, що повторні напади наднизьких доз повного агоніста D1 ABT-431 можуть призвести до тривалого відновлення нормальної продуктивності робочої пам’яті у тварин, які отримували хронічне лікування галоперидолом, щоб призвести до зниження регуляції D1R (Castner et al. 2000). Той самий режим спричинив покращення робочої пам’яті у літніх макак-резусів, яке тривало до року і могло бути відновлено пізніше повторенням того самого режиму (Castner and Goldman-Rakic ​​2004). Задіяні механізми нейропластичності мають бути функціонально специфічними, потенційно охоплюючи розвиток дендритних шипів і залучення рецепторів AMPA та NMDA до постсинаптичної мембрани на цих шипах (Buonarati та ін. 2019; Delint-Ramírez та ін. 2008; Mahan та ін. 1990; Неве та ін., 2004). Нещодавно ми показали, що D1PAM DETQ підвищує рівні як pCREB, так і AMPA-рецептора pGluR1 у миші hD1, подібно до того, що спостерігалося для агоніста D1 SKF82958 (Bruns та ін. 2018), надаючи додаткові нейрохімічні докази підвищеної синаптичної пластичності. . Потрібні подальші дослідження, щоб дослідити роль цього механізму в довгострокових ефектах когнітивного покращення, викликаного D1PAM, такими як DPTQ.

Коли ми досліджували залежні від затримки ефекти низьких і проміжних доз DPTQ, ми виявили, що когнітивне покращення застосовувалося як до коротких, так і до тривалих затримок, які окремі тварини відчували у виконанні завдання до 4-го дня. Цей висновок узгоджується з доказами того, що передача сигналу D1 бере участь як в індукції постійної активності в префронтальних пірамідальних клітинах, які можуть представляти задіяні буфери робочої пам’яті (Durstewitz та ін. 2000). Однак це досягло значущості лише для ефекту дози 1,0 мг/кг при коротких затримках, що ставить питання про те, наскільки гіпернастороженість і підвищена увага були більш помітними при вищій дозі могли сприяти покращенню когнітивних функцій. Незалежно від фактичних залучених механізмів, здається, що сукупне зменшення кількості помилок як при коротких, так і при довгих затримках сприяло покращенню робочої пам’яті.

Дане дослідження встановлює, що D1PAM DPTQ має помітну біологічну дію в результаті полегшення нативних рецепторів D1 у приматів. Ці висновки є важливим кроком вперед до подальшого розуміння механізму та потенціалу D1PAM, оскільки вони забезпечують основу для трансляційних досліджень, які раніше були неможливими, окрім використання гуманізованих мишей D1. У той час як спостережувані рухові ефекти виникали при дозах 5–10 мг/кг внутрішньом’язово, у тесті моргання очима спостерігалися як довгострокові сприятливі, так і дуже короткотермінові шкідливі ефекти DPTQ на завдання просторової відстроченої відповіді. нижчий діапазон доз, що опускається лише до 0.1 мг/кг. Низькі рівні DPTQ у плазмі при дозі 0,1 мг/кг із прогнозованим низьким впливом незв’язаного мозку підтверджують відсутність видимих ​​рухових ефектів у цій дозі, які можуть бути шкідливими для пізнання.

Враховуючи той факт, що експозиція при цій дозі буде значно нижчою за EC50 для накопичення цАМФ, здається, що альтернативні шляхи передачі сигналу, ймовірно, будуть залучені до його впливу на когнітивні функції при цій дозі. Цей висновок узгоджується з літературними даними, які припускають, що наднизькі дози агоністів D1 можуть бути оптимальними для покращення робочої пам’яті та вказують на потенційну терапевтичну користь D1PAM порівняно з повними та частковими агоністами D1 (Cai and Arnsten 1997; Castner et al. 2). 000; Кастнер і Голдман-Ракіч 2004; Козак та ін. 2020). Ці результати демонструють, що когнітивне покращення за допомогою цього D1PAM може бути досягнуто без індукції будь-якого поточного дефіциту, коли використовуються низькі дози DPTQ. Залишається з'ясувати, чи може повторне дозування D1 PAM у дозі 0,1 або 1,0 мг/кг викликати тривале покращення когнітивних функцій, що потенційно може мати терапевтичну користь для цього механізму. Взяті разом, поведінкові кінцеві точки демонструють кілька потенційних переваг D1PAM (DETQ), включаючи відсутність перевернутої U-подібної реакції доза-відповідь і швидкий розвиток толерантності. Ці знахідки також були підтверджені близькими структурними аналогами під назвою / LY3154207 (Hao et al. 2019) і LY314885 (Hao et al. 2022). Ми прийшли до висновку, що DPTQ та подібні структурні аналоги можуть мати значні переваги для лікування когнітивних дефектів при кількох нейропсихіатричних розладах, включаючи зниження когнітивних функцій через старіння або нейродегенерацію.

Подяки

Ми дякуємо Сінь Чжоу з Eli Lilly за підтримку у проведенні фармакокинетичних аналізів і Марії Шанаброу з відділу порівняльної медицини Єльської медичної школи за підтримку щодо фармакокинетичних зразків.

Декларації

Конфлікт інтересів

Ця робота була профінансована за контрактом на дослідження від Eli Lilly & Co. до Dr. Стейсі Кастнер і Грем Вільямс. Усі інші автори на той час були найнятими або за контрактом з Eli Lilly & Co. або досі мають частки в компанії.

Відкритий доступ

Ця стаття поширюється за ліцензією Creative Commons Attribution 4.0 International License, яка дозволяє використовувати, обмінюватися, адаптувати, розповсюджувати та відтворювати на будь-якому носії чи у будь-якому форматі за умови, що ви вказуєте автора(ів) оригіналу ) і джерело, надайте посилання на ліцензію Creative Commons і вкажіть, чи були внесені зміни. Зображення або інші сторонні матеріали в цій статті включені до ліцензії Creative Commons статті, якщо інше не зазначено в кредитній лінії до матеріалу. Якщо матеріал не включено до ліцензії Creative Commons статті, а ваше передбачуване використання не дозволено законодавчими нормами або перевищує дозволене використання, вам потрібно буде отримати дозвіл безпосередньо від власника авторських прав.

Список літератури

1. Андреу-Санчес К., Мартін-Паскуаль М.А., Грюарт А., Дельгадо-Гарсія Дж.М. (2021) Глядачі змінюють частоту моргань, передбачаючи зміст оповіді. Brain Sci 11(4):422. https://doi.org/10.3390/brainsci11 040422

2. Asin K, Wirtshafter D (1993) Вплив повторної стимуляції рецептора дофаміну D1 на обертання та експресію 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) Нейрофункціональний Доменний підхід для оцінки часткового агонізму рецепторів дофаміну D1/D5 на пізнання та мотивацію у здорових добровольців з низькою ємністю робочої пам’яті. Int J Neuropsychopharmacol 23(5):287–299.

4. Bédard PJ, Boucher R (1989) Ефект стимуляції рецептора D1 у нормальних і MPTP мавп. Neuroscience Lett 104(1–2):223–228.

5. Benjamini Y, Krieger AM, Yekutieli D (2006) Адаптивні лінійні процедури підвищення, які контролюють частоту помилкових відкриттів. Біометрика 93:491–507.

6. Біглан К., Мунсі Л., Свенссон К.А., Ардайфо П., П’ю М., Сімс Дж., Бріс М. (2022) Безпека та ефективність медалей при деменції з тільцями Леві: фаза 2, рандомізоване, плацебо-контрольоване дослідження. Mov Disord 37(3):513–524.

7. Blanchet PJ, Grondin R, Bédard PJ, Shiosaki K, Britton DR (1996) Профіль десенсибілізації рецепторів дофаміну D1 у приматів, уражених MPTP. Eur J Pharmacol 309(1):13–20.

8. Боднар М, Малла А, Джубер Р, Лепаж М (2008) Когнітивні маркери короткострокового клінічного результату при першому епізоді психозу. 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, Schhaus 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). психіатричні розлади. Нейрофармакологія 128:351-365.

10. Буонараті О.Р., Хаммес Е.А., Уотсон Дж.Ф., Грегер І.Х., Хелл Дж.В. (2019) Механізми постсинаптичної локалізації глутаматних рецепторів АМРА-типу та їх регулювання під час тривалого потенціювання. Sci Signal 12(562):eaar6889.
11. Cai JX, Arnsten AF (1994) Дозозалежні ефекти агоністів рецептора дофаміну D1 A77636 або SKF81297 на просторову робочу пам'ять у літніх мавп. J Pharmacol Exp Ther 283(1):183–9
12. Cai JX, Arnsten AF (1997) Дозозалежні ефекти агоністів рецептора дофаміну D1 A77636 або SKF81297 на просторову робочу пам'ять у літніх мавп. J Pharmacol Exp Ther 283(1):183–189

13. Карлі М., Джонс Г.Х., Роббінс Т.В. (1989) Вплив одностороннього зниження рівня дофаміну в дорсальній і вентральній смугастому тілі на занедбаність зору у щурів: нейронний і поведінковий аналіз.

14. Кастнер С.А., Голдман-Ракіч П.С. (2004) Покращення робочої пам’яті у літніх мавп за допомогою сенсибілізуючого режиму стимуляції рецептора дофаміну D1. J Neurosci 24(6):1446–1450.

15. Кастнер С.А., Вільямс Г.В. (2007) Від пороку до чесноти: висновки про сенсибілізацію нелюдських приматів. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 31(8):1572–1592.

For more information:195077648nn@gmail.com