도파민 D1 수용체의 새로운 양성 알로스테릭 조절자인 DPTQ가 비인간 영장류의 자발적인 눈 깜박임 속도와 공간 작업 기억에 미치는 영향 2부
Sep 05, 2023
예상 유효 용량에서 DPTQ 공간 작업 기억 성능의 효과
DPTQ의 단일 용량은 원래 비히클과 비교하여 2.5 mg/kg에서 테스트되었습니다. 두 가지 조건에는 별개이지만 겹치는 기준선이 사용되었습니다. 10마리의 동물 그룹에 대한 차량 데이터는 그림 4a에 표시됩니다. 성과의 그룹 변화는 다음 2주 동안 기준선과 거의 다르지 않았으며 그룹 평균의 가장 큰 편차는 5%에 불과했습니다(p= 0.51, 기준선과 비교하여 대상 내 쌍 t-검정). 주목할 만한 점은 1일차에는 성능에 급격한 영향이 나타나지 않았습니다. 9마리 동물 그룹에 대한 DPTQ(2.5mg/kg, IM) 데이터가 그림 4b에 표시되어 있습니다.
베이스라인이란 성장과정에서 형성된 안정된 심리적 특성과 행동습관을 말한다. 기억이란 정보를 받아들이고, 처리하고, 저장하는 인간 두뇌의 능력을 말합니다. 기준선과 기억력 사이에는 관계가 있으며, 기준선은 사람의 기억력에 어느 정도 영향을 줄 수 있습니다.
첫째, 안정적인 기준선을 가지면 좋은 습관과 건강한 사고방식을 유지하는 데 도움이 되며, 이는 기억력 향상에 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 규칙적인 수면 일정, 규칙적인 운동, 균형 잡힌 식단, 삶에 대한 긍정적인 태도 등은 모두 기억력을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 좋은 생활습관은 사람들의 신체적, 정신적 건강을 보장해줌으로써 업무 효율성과 뇌의 기억력을 향상시킬 수 있기 때문입니다.
둘째, 안정적인 기준선은 사람이 집중력을 유지하는 데 도움이 될 수도 있습니다. 이는 정보 수신 및 처리에 매우 중요합니다. 무질서하고 무질서한 생활 방식은 사람의 집중 능력에 영향을 미칠 수 있으며 이는 기억력에도 영향을 미칠 수 있습니다. 체계적이고 규칙적인 생활 방식은 사람이 집중력을 유지하는 데 도움이 되어 기억력을 향상시킬 수 있습니다.
마지막으로, 긍정적인 기준선은 사람들을 낙관적이고 자신감있게 유지시켜 주며, 이는 기억력 향상에도 도움이 될 수 있습니다. 긍정적인 기준선은 자신과 미래에 대한 자신감을 형성하며, 이러한 자신감은 기억력을 더욱 예리하고 유연하며 효과적으로 만듭니다.
요약하면 기준선과 메모리 사이에는 일정한 관계가 있습니다. 안정적이고 건강하며 체계적이며 긍정적인 기준선은 사람들이 좋은 생활 습관과 정신력을 유지하는 데 도움이 되어 기억력을 향상시킬 수 있습니다. 그러므로 우리는 기억력을 향상시키기 위한 기준선을 개발하기 위해 노력해야 합니다. 우리가 기억력을 향상시켜야 함을 알 수 있는데, 시스탄체 데저티콜라는 많은 독특한 효능을 가지고 있는 중국의 전통 약재로 그 중 하나가 기억력 향상이기 때문에 우리의 기억력 향상에 큰 도움을 줄 수 있습니다. 다진 고기의 효능은 산, 다당류, 플라보노이드 등 포함된 다양한 활성 성분에서 비롯됩니다. 이러한 성분은 다양한 방식으로 뇌 건강을 증진할 수 있습니다.
1-방식으로 ANOVA를 통해 매일 각 동물의 총 데이터세트가 각 동물의 기준 데이터와 크게 다르다는 사실이 밝혀졌습니다(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.
명백한 행동 관찰은 처음에 2일과 3일에 동물이 과도한 경계/주의를 포함하여 이 용량에 의해 약간 활성화되었지만 운동 활성화는 그렇지 않았음을 시사하며, 이는 동물의 반응에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 인지 장애는 즉시 다음 날(평균=84.3) 상당한 개선이 관찰되었으며 이는 며칠 동안(4, 5, 6일, p) 지속되었습니다.<0.01).
반복 투여가 공간 작업 기억에 미치는 영향
반복 투여가 이러한 효과의 내성, 합산 또는 감작을 초래하는지 여부를 조사하기 위해 1일차(시험 1시간 전)에 2.5mg/kg의 용량을 급성 투여한 다음 부형제(그림 5a) 또는 추가 투여량을 투여했습니다. 5일째(즉시 테스트 후)에 2.5mg/kg(그림 5b)의 용량을 투여했습니다. 동물을 무작위로 1일차 DPTQ 그룹과 5일차 차량 그룹(차량 그룹) 또는 이틀 모두 DPTQ 그룹(DPTQ 그룹)으로 배정했습니다. ), 적절한 휴약 기간 후에 다른 치료군으로 넘어갔습니다. 두 번째 용량으로 매개체를 투여한 효과는 그림 5a(n=10)에서 볼 수 있습니다. 5일차에 매개체 투여를 제외하면 이는 다음과 같습니다. 그림 4에 표시된 것처럼 위에서 설명한 DPTQ에 대한 단일 용량 연구와 동일한 실험입니다. 결과는 이전 단일 용량 연구에서 나타난 결과와 유사하게 나타납니다(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).
동일한 동물의 하위 그룹(n=6)은 나중에 DPTQ 그룹에 할당되어 5일에 2.5mg/kg DPTQ의 반복 투여를 받았습니다(전체 통계적 유의성 F[10, 54]=5 .41, p<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 및 1.0 mg/kg의 저용량 DPTQ 효과
위의 데이터를 바탕으로 우리는 2.5 mg/kg의 용량이 인지에 대한 유익한 효과를 위해 최적이 아닐 수 있으며, 더 낮은 용량이 초기 장애 유발을 피하면서 작업 기억의 상당하고 지속적인 향상을 달성할 수 있다는 가설을 테스트했습니다. 일시적 적자. 가설에 따르면, DPTQ의 저용량(1.0 및 0.1 mg/kg, IM)은 공간 기억의 조기 손상 없이 향상을 보이는 것으로 나타났습니다(그림 6).
{{0}}.1 mg/kg(그림 6a)의 용량에서 DPTQ는 3일차에는 성능 저하가 나타나지 않았지만 여전히 작업 기억이 약간 향상되어 2주 동안 지속되었습니다. 이 10 동물 그룹(F[10, 98]=2.39; p {{10}}.014). 2일차에 거의 상당한 성과 증가(p{16}}.053)를 보인 후 3일차에 인지력이 크게 향상되었습니다(p < 0.01). 4일차의 성과는 다시 유의미한 수준에 도달했지만(p=0.053), 그 다음 날에는 5일차와 10일차, p < 0.05; 6일차, 8일, 12일차, p< 0.01)까지 뚜렷한 향상을 보였습니다. 14. 이들 동물 중 8마리에 대해 1.0 mg/kg의 용량으로 테스트한 결과 2주에 걸쳐 작업 기억이 크게 향상되는 것을 다시 한 번 관찰했습니다(그림 6b; F[10, 74]=2.75, p=0.006).
흥미롭게도 2일차부터 뚜렷한 개선이 나타났습니다(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.
지연 기간에 대한 용량 의존적 효과
동일한 데이터를 분석하여 작업의 지연 종속 오류에 대한 D1PAM 치료의 용량 의존적 영향과 이것이 DPTQ의 각 용량 투여와 관련하여 시간에 따라 어떻게 변하는지 조사했습니다. 이를 위해 우리는 DPTQ의 효과가 해당 날짜의 모든 용량에 걸쳐 가장 일관된 것으로 나타났기 때문에 급성 주사 및 기준선 이후에 나타나는 오류와 비교하기 위해 5일의 시점을 비교하기로 결정했습니다. 2-방식 ANOVA를 사용하면 1일차에 어떠한 조건에서도 유의미한 영향이 나타나지 않았습니다. 그림 7에서 볼 수 있듯이 0.1 mg/kg의 저용량에서 DPTQ는 짧은(0, 1) N과 긴(3, 4) N 모두에서 오류가 약간 증가했습니다. 1일차에 급성 영향을 테스트했을 때 작업이 지연되었습니다. 그러나 96시간 후 5일차에 이 D1 PAM을 투여하면 특히 작업이 오랫동안 지연되는 동안 작지만 유의미하지 않은 오류 감소가 발생했습니다. Twoway RMANOVA는 5일차에 용량에 따른 유의미한 효과가 없었고 지연과의 상호작용도 발견되지 않았습니다. 1.0mg/kg의 용량에서 DPTQ는 1일차에 짧은 지연 시간에 오류가 감소하지 않았지만 1일차에는 오류가 감소했습니다. 5일차. 5일차의 오랜 지연으로 인해 오류가 감소했다는 일부 증거가 있었지만 이는 작업 지연으로 인한 오류의 큰 변화로 인해 유의미하지 않은 것으로 나타났습니다.
논의
도파민 D1 수용체의 양성 알로스테릭 조절자는 일부 D1 작용제 치료와 관련된 역U 반응, 내성 및 빈속성 작용과 같은 단점 없이 잠재적으로 D1 신호 전달의 약리학적 지원을 허용할 수 있습니다. 형질전환 hD1 마우스에서 DETQ 및 메달과 같은 새로 공개된 D1PAM은 운동 활동 및 새로운 물체 인식과 같은 모델에서 이러한 약속을 충족시키는 것으로 이미 나타났습니다(Svensson et al. 2017; Bruns et al. 2018; Hao et al. 2019 및 Meltzer 외 2019).
그러나 D1PAM의 잠재적인 인지적 가치는 이러한 제한으로부터 자유로워지는 것 이상입니다. 전체 및 부분 작용제와 달리 D1PAM은 도파민 전달과 독립적으로 작동할 수 없습니다. D1R에서의 작용을 위해 도파민은 특정 부위에서 방출되어야 하며 양성 조절의 정도는 피라미드 뉴런의 가시와 같은 해당 부위의 도파민 자극 정도에 따라 달라져야 합니다(Smiley et al. 1994). PFC와 같은 영역의 억제성 개재뉴런의 수상돌기(Muly et al. 1998). 이는 D1PAM이 정위 입체 부위의 실시간 도파민 자극과 함께 작용하여 해당 신호 전달의 시공간 장벽을 위반하지 않고 진행 중인 D1 신호 전달에 대한 기능적 지원을 제공할 수 있음을 의미합니다.
이러한 생물학적으로 적절한 작용은 연령 관련 인지 저하와 같은 D1 신호 전달이 부족한 장애의 치료에 이점을 제공할 수 있습니다. 더욱이, DETQ, DPTQ 및 메달드와 같은 D1PAM의 가용성은 결핍, 최적 및 과도한 D1R 자극 사이의 전환과 그것이 신경가소성과 인지에 미치는 영향과 관련된 메커니즘의 다양성을 밝히는 도구를 제공할 수 있습니다(Williams 및 Castner 2006). 본 연구의 결과는 신경정신병적 장애의 치료뿐만 아니라 최적의 인지 기능에 대한 잠재적인 이익과 해로움 모두를 뒷받침하는 신경 메커니즘의 해부를 위한 약리학적 도구로서 D1PAM의 중요성을 입증합니다(Goldman-Rakic et al. 2004; Roberts 외, 2010; Svensson 외, 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(미공개 결과). 이는 D2 수용체에 대한 기능 및 결합 연구에서 10μM에서 활성을 나타내지 않은 Mevidalen 및 DETQ에 대해 이전에 발표된 데이터와 일치합니다. DPTQ는 자생 설치류 D1 수용체에서 효능과 효능이 현저히 낮습니다.
이는 이들 분자가 결합하는 두 번째 세포내 루프의 설치류 특이적 돌연변이와 관련이 있습니다(Wang et al., 2018). 이전에 나타난 바와 같이, 이러한 D1PAM은 인간, 개, 붉은 털원숭이를 포함한 비설치류 종에서 유사한 효능과 효능을 가지고 있습니다(Svensson et al., 2017, Wang et al., 2018, Hao et al. 2019). DPTQ의 경우 인간과 원숭이 대 마우스 D1 수용체의 효능이 약 40-배 더 높습니다(표 1 참조). D1PAM의 모든 초기 생체 내 특성 분석은 인간화 D1 녹인 마우스에서 수행되었으므로 원숭이를 이 새로운 메커니즘의 추가 약리학적 평가를 위한 적절한 고등 종으로 간주했습니다.
DPTQ는 토착 영장류 D1R에 용량 의존적으로 작용하여 눈 깜박임 속도를 변경합니다.
초기 실험에서는 DPTQ가 눈 깜박임 속도에 미치는 영향을 관찰하고 IM 투여 후 혈장 노출의 약동학 반응과 약력학 사이의 관계를 결정함으로써 DPTQ가 천연 D1R에서 직접 작용하여 비인간 영장류의 뇌 기능에 영향을 미칠 수 있음을 확인했습니다. 이것이 NHP의 첫 번째 D1 PAM 연구이기 때문에 우리는 용량 선택(5 mg/kg, IM)을 위해 약동학(PK) 연구와 결합되지 않은 뇌 농도의 시험관 내 예측을 사용했습니다.
5mg/kg, IM DPTQ 후 DPTQ의 예상된 결합되지 않은 뇌 농도는 투여 후 2시간에 걸쳐 202nM에서 38nM까지 다양했습니다. 이는 hD1 및 원숭이 D1 cAMP 분석에서 DPTQ EC50의 농도가 8배에서 1배까지 감소한 것과 상관관계가 있었습니다. 이를 바탕으로 생체 내 연구에는 5mg/kg 및 10mg/kg 용량이면 충분합니다. 이는 눈 깜박임 속도 연구에서도 확인되었습니다. 더욱이, 이러한 데이터는 인간화 D1 마우스(Svensson et al. 2017; Hao et al. 2019)와 건강한 지원자(Wilbraham et al. 2021) 모두의 발견과 상관관계가 있습니다. 여기서 우리는 결합되지 않은 뇌/CSF를 생성하는 D1PAM의 용량을 확인했습니다. 인간 D1cAMP 분석에서 EC50 이상의 농도는 또한 운동 자극 및 각성 촉진과 같은 상당한 행동 활성화 효과를 초래합니다.
인간을 포함한 영장류에서 눈 깜박임 속도는 주의력, 인지 참여, 복잡한 행동 수행과 관련이 있습니다(Jongkees and Colzato 2016; Ranti et al. 2020; Andreu-Sánchez et al. 2021; Dave et al. 2021). 전두엽 피질과 기저핵에 대한 중앙 도파민 입력은 인지 과정 동안 자발적이고 자발적인 눈 깜박임 메커니즘을 조절합니다(Maffei and Angrilli 2018; Pajkossy et al. 2018; Imburgio et al. 2021). 여러 연구에 따르면 인간과 원숭이의 눈 깜박임 속도는 선택적 직접 D1 수용체 자극에 의해 증가하는 반면, 원숭이 눈 깜박임에서 D2 수용체 메커니즘의 역할은 덜 명확합니다(Kleven and Koek 1996; Czoty et al. 2004; Jutkiewicz and Bergman) 2004; Desai 외 2007; Dang 외 2017).
Kotaniet al. (2016)은 도파민이 D2 수용체 계열이 아닌 D1 수용체를 통해 특별히 눈 깜박임 속도에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 본 연구에서, 인간이 아닌 영장류는 DPTQ의 누적 투여 후 자발적 눈 깜박임 속도의 명확한 증가를 보였으며, 이는 이전에 D1 작용제 SKF82958 및 D1PAM DETQ에서 보고된 유사한 효과와 일치합니다(Bruns et al. 2018). 따라서 D1 PAM 원숭이의 눈 깜박임 속도 증가는 인지 과정을 향상시키는 잠재적인 D1 메커니즘을 시사합니다(다음 "공간 작업 기억" 섹션 참조).
우리는 비히클 대조 원숭이가 눈 깜박임 연구 동안 원숭이 의자에서 졸린 반면, DPTQ를 받은 원숭이는 특히 더 높은 누적 복용량에 반응하여 모두 경계심을 나타냈습니다. 형질전환 hD1 마우스의 EEG 측정은 이전에 중앙 도파민 D1 수용체가 행동 각성 및 경계에 중요한 역할을 한다는 것을 보여주었습니다(Qu et al. 2008; Herrera-Solis et al. 2017; Bruns et al. 2018). 이러한 D1-의존 경계 상태는 아마도 학습 및 작업 기억과 관련된 효과적인 인지 과정의 전제조건일 것입니다(Dai et al. 2020; Kozak et al. 2020; Zhang et al. 2019). 이는 특히 도파민 및 D1 수용체와 관련된 인지 향상이 인지 동기, 인센티브 의도(Carli et al. 1989) 및 행동 노력으로 확장될 수 있다는 개념과 일치합니다. 인지에서 행동으로의 전환에 대한 임상적으로 관련된 예는 상당히 높은 수준의 인지 동기를 보여 "OFF" 상태가 아닌 "ON"에서 행동 노력을 증가시키는 파킨슨병 환자에게서 입증되었습니다(McGuigan et al. 2019).
고용량의 선택적 D1 수용체 자극은 원숭이에서 자발적인 혀 돌출을 유발하는 것으로 보고되었습니다(Bédard and Boucher 1989; Koshikawa et al. 1991; Tomiyama et al. 2012). DPTQ의 최고 누적 IM 용량에서는 본 연구의 일부 원숭이에서 자발적인 혀 돌출을 동반한 구강 운동이 관찰되었습니다. 그러나 최근 성인 지원자를 대상으로 한 임상 연구에서 밀접하게 관련된 D1PAM 메달과 함께 혀 돌출을 동반한 구강 움직임이 보고되지 않았으며(Wilbraham et al. 2021), 이는 그러한 잠재적 효과가 인간과 관련이 없을 수 있음을 시사합니다.
5mg/kg, IM 용량 후 DPTQ에 대한 높은 혈장 노출은 도파민 강화에 대한 cAMP 분석에서 인간 또는 원숭이 D1 수용체에 대한 EC50 값을 충족하거나 초과하는 잠재적인 뇌 수준을 시사합니다. 이 용량에서 눈 깜박임 반응의 증가는 중추 D1 수용체 활성화의 분명한 증거이며 이는 또한 비히클 처리된 동물에 비해 증가된 주의력에 대한 명백한 관찰에 의해 뒷받침됩니다. 전반적으로, 이러한 발견은 hD1 마우스의 결과와 일치하며, D1PAM은 cAMP 분석에서 시험관 내 hD1 EC50 수준 이상에서 결합되지 않은 뇌 농도를 생성하는 용량에서 운동 자극으로 행동 활성화를 일관되게 나타냈습니다(Svensson et al. 2017 및 Hao 외 2019).
여기에 표시된 대로 cAMP에 대한 원숭이 EC50보다 훨씬 더 높은 예상 비결합 뇌 농도는 5mg/kg, IM의 용량 후에 달성되지만 최저 용량인 0.1mg/kg, IM에서는 달성되지 않습니다. 아래에 논의된 바와 같이, 이는 운동 자극 및 실제로 cAMP 생산 자극에 필요한 것보다 상당히 낮은 용량(뇌 농도)에서 인지 향상이 발생함을 시사합니다. 문헌(Cai and Arnsten 1994; Castner et al. 2000; Roberts et al. 2010)과 니코틴성 Alpha7 작용제(Castner et al. 2011)에는 D1 작용제의 초저용량 효과에 대한 여러 예가 있습니다. 이러한 효과는 특정 시냅스 부위에서 직접적으로 작용하여 즉각적인 초기 유전자 발현을 수반할 수 있는 시냅스 가소성에 영향을 미치는 매우 민감한 메커니즘을 암시합니다.
영장류의 작업 기억에 대한 DPTQ의 용량 의존적 효과
결과는 투여된 용량에 관계없이 주사 후 1시간 동안 공간 작업 기억에 대한 DTPQ의 급성 효과가 전혀 없음을 보여줍니다. 이는 눈 깜박임 속도에 대한 관찰된 효과로부터 투여 후 1시간 표시에서 일부 신경 영향이 발생하고 있음을 추론할 수 있음에도 불구하고 그렇습니다. 약동학은 첫날 이후 혈장 노출이 사실상 남아 있지 않음을 보여줍니다. 그러나 많은 신경활성제는 노출 후 며칠 또는 몇 주 동안 지속되는 효과(예: 케타민의 항우울제 활성)를 나타냅니다. 본 연구에서는 DPTQ가 실제로 작업 기억에 강력하고 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 단 2.5mg/kg의 용량으로 IM을 투여한 지 49시간 후에 상당한 작업 기억 장애가 관찰되었습니다. 이 용량은 눈 깜박임 속도의 급성 상승을 유도할 것으로 확실하게 예상되었지만 이후 48시간 동안 인지 결핍을 유발하지 않았습니다. 실제로 눈 깜박임이 작업 기억에 해로운 영향을 미칠 수 있음을 나타내는 한 연구가 있습니다(Irwin 2014). 그러나 여기에 사용된 복용량은 눈 깜박임 속도에 극적인 영향을 미칠 것으로 예상되지는 않습니다. 확실히 49시간 이후에는 그렇지 않습니다.
더욱이, 최근 연구에 따르면 작업 기억 지연 기간 동안 인간 피험자의 자발적인 눈 깜박임은 공간 작업 기억 성능과 강한 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다(Ortega et al. 2022). 또한, 그들은 작업 중 자극 인코딩과 검색 모두에서 눈 깜박임이 증가하는 연관성을 발견했는데, 이는 잠재적으로 시각적 주의력이 높아진 것을 반영합니다. 따라서, 신경가소성의 장기적인 메커니즘이 인지 장애의 발생에 관여했음이 틀림없다고 합리적으로 가정할 수 있습니다. 이 복용량에서 DPTQ의 효과에 대한 신경가소성의 의미는 단 하루 후에 작업 수행 능력이 실질적으로 향상되었고 이러한 인지 향상이 다음 주 동안 지속되는 것으로 나타났다는 사실에 의해 더욱 확실해졌습니다. 우리는 1일차와 5일차에 반복 투여를 통해 인지 기능에 대한 DPTQ의 신경가소적 효과를 추가로 조사했습니다. 반복 투여 효과를 조사한 결과, 초기 투여 후 3일차에 성능 저하가 나타났습니다. 이전 실험은 더 이상 중요하지 않았으며 이는 관련된 작용 메커니즘에 일부 지속적인 효과가 있음을 시사할 수 있습니다. 이러한 결과에도 불구하고, 5일차에 2.5mg/kg의 DPTQ를 두 번째로 반복 투여하면 바로 다음날 뚜렷한 성능 저하가 발생했으나 다음 2일 이내에 해소되어 운동 능력이 크게 향상되는 것으로 관찰되었습니다. 다음 주의 전체 과정. 따라서 3일차에 남은 효과에도 불구하고 5일차에 이 용량을 반복하면 유익한 작용이 어느 정도 요약될 수 있습니다.
그런 다음 우리는 더 낮은 용량의 {{0}}.1 및 1.0 mg/kg을 사용하여 사전 인지 결함을 유발하지 않고 인지 향상을 반복하려고 시도했습니다. 우리가 관찰한 것은 상당한 수준의 인지 향상을 달성했을 뿐만 아니라 작업 수행에 간헐적인 장애 없이 DPTQ 투여 후 불과 1~2일 만에 이러한 현상이 발생했다는 것입니다. 이러한 향상은 2.5mg/kg의 용량에서 나타난 것만큼 극적이지는 않았지만 여전히 다음 며칠 동안 지속되는 것으로 나타났습니다. 특히, 1.0 mg/kg의 중간 용량에서 3일차에 성능 저하 징후가 다시 나타났습니다.
모든 투여 요법에 대한 이러한 발견은 장기적인 신경가소성 메커니즘이 관련되어 있음을 암시하며, 이것이 일시적인 결함을 유발하는 과정에 의해 증폭되었을 수 있지만 전적으로 이에 의존하지는 않습니다.
이러한 효과에 관여했을 수 있는 몇 가지 신경 메커니즘과 신호 전달 경로가 있습니다. DPTQ의 혈장 농도는 12시간 또는 24시간 후에 무시할 수 있지만, 세포내 알로스테릭 부위에 대한 일부 결합이 상당히 오랫동안 지속되어 결국 D1 수용체의 탈감작화 및/또는 내재화로 이어질 수 있으며 결과적으로 D1 신호가 부족합니다. 그러나 이에 대한 증거는 없으며 알로스테릭 결합 부위에 대한 DPTQ의 적당한 효능을 고려할 때 그럴 가능성은 없습니다(Hao et al. 2019). 특정 D1 작용제가 더 높은 용량에서 PKC 신호 전달에 영향을 미칠 수 있다는 일부 증거가 있지만(Lee et al. 2014; Glovaci and Chapman 2015), 여기에서 테스트된 낮은 용량에서 볼 수 있는 더 가능성 있는 신호 경로는 D에서 발생하는 ERK1 신호 전달을 통한 것일 수 있습니다. {9}}베타-어레스틴 모집을 촉진했습니다(검토는 Yang 2021 참조). 도파민이 고갈된 조건에서 세포외 신호 조절 키나아제/미토겐 활성화 단백질 키나아제(ERK1/2/MAP 키나아제; Gerfen et al. 2002)를 통해 발생하는 경로로 D1R 신호 전달에 중요한 변화가 있는 것으로 나타났습니다. ; Haberny 외 2004; Papadeas 외 2004).
설치류 PFC 연구에서 새로운 물체에 노출되면 인산화된 ERK1/2가 즉시 증가했습니다. ERK 키나제의 억제는 24시간 후에 대상에 대한 장기 기억을 손상시켰지만 초기 노출 후 1시간 동안 "단기" 기억은 손상시키지 않았습니다(Nagai et al. 2007). 생체 내 및 시험관 내 ERK1/2 인산화는 SKF38393 투여에 의해 증가되었으며 장기 기억은 SCH23390을 직접 주사하여 손상되었지만 라클로프라이드를 PFC에 직접 주입하면 손상되지 않았습니다. 한쪽의 6-OHDA 병변 쥐 절편에서 PLC, PKC 및 IP3 수용체의 길항제는 ERK1/2의 활성화를 유도하는 SKF38393의 능력을 극적으로 감소시킵니다(Fieblinger et al. 2014). 이러한 발견은 도파민 결핍 상태에서 D1R 자극이 ERK1/2 경로를 통해 신호를 더 잘 보낼 수 있고 단백질 합성, 시냅스 가소성 및 장기 기억에 더 강력한 영향을 미칠 수 있다는 강력한 제안을 제공합니다. 이는 이 연구에서 밝혀진 작업 기억에 대한 DPTQ의 지연 효과를 설명할 수 있으며 전두엽 뉴런의 수상돌기의 국소 번역에서 발생합니다(Sutton and Schuman 2005).
2.5 mg/kg 용량에서 DPTQ의 효과와 관련된 여러 메커니즘이 있을 수 있습니다. 하나는 작업 기억 성능의 조기 감소를 담당하고 다른 하나는 다음 향상을 담당합니다. 따라서 신경 가소성에 대한 이러한 유익한 효과의 강도는 D1 신호 전달의 원래 강화 강도에 의존했을 수 있지만 해당 강화가 인지 장애를 초래할 만큼 강력하지 않은 경우에도 여전히 발생할 수 있다고 생각됩니다. 따라서 특히 이 용량의 초기 결과와 관련하여 D1R 의존성 도파민 신호 전달의 역U 가설이 정적 현상일 뿐만 아니라 중요한 시간적 구성 요소를 가질 수도 있다는 가능성이 존재합니다. 실제로 이러한 시간적 구성요소는 운동 대 인지 장애의 치료에 매우 중요할 수 있습니다. 또한, 우리의 데이터는 예지 효과가 넓은 복용량 범위(최소 25-배)에 걸쳐 관찰되었으므로 고용량에서 역 U자형 현상이 이 메커니즘의 중요한 단점이 아닐 수 있음을 시사합니다. 이는 아래에 논의된 바와 같이 D1 작용제에도 적용될 수 있습니다.
인지와 관련된 가소성 메커니즘에 대한 D1R 신호 전달 촉진의 중요한 영향은 인간이 아닌 영장류에 대한 이전 연구와 일치합니다. 따라서 우리는 초저용량의 전체 D1 작용제 ABT-431를 반복적으로 투여하면 만성 할로페리돌로 치료받은 동물의 정상적인 작업 기억 성능이 장기간 회복되어 D1R(Castner et al. 2000). 동일한 처방으로 나이든 붉은 털 원숭이의 작업 기억이 최대 1년 동안 지속되었으며 나중에 동일한 처방을 반복하면 회복될 수 있었습니다(Castner 및 Goldman-Rakic 2004). 관련된 신경가소성 메커니즘은 기능적으로 특이해야 하며, 잠재적으로 수지상 가시의 발달과 AMPA 및 NMDA 수용체가 해당 가시의 시냅스후 막에 동원되는 것을 포함해야 합니다(Buonarati et al. 2019; Delint-Ramírez et al. 2008; Mahan et al. 1990; Neve 등 2004). 우리는 최근 D1PAM DETQ가 hD1 마우스에서 pCREB와 AMPA 수용체 pGluR1의 뇌 수준을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 이는 D1 작용제 SKF82958(Bruns et al. 2018)에서 관찰된 것과 유사하며 향상된 시냅스 가소성에 대한 추가 신경화학적 증거를 제공합니다. . DPTQ와 같은 D1PAM에 의해 유도된 인지 향상의 장기적인 효과에서 이 메커니즘의 역할을 조사하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.
저용량 및 중간 용량의 DPTQ의 지연 의존 효과를 조사한 결과, 인지 향상이 4일차까지 개별 동물이 작업에서 경험한 단기 및 장기 지연 모두에 적용된다는 사실을 발견했습니다. 이 발견은 D1 신호 전달이 다음과 같은 증거와 일치합니다. 관련된 작업 메모리 버퍼를 나타낼 수 있는 전두엽 피라미드 세포의 지속적인 활동 유도에 모두 관여합니다(Durstewitz et al. 2{5}}00). 그러나 이는 짧은 지연 시간에 1.0mg/kg 용량의 효과에 대한 중요성에만 도달했으며, 이는 과잉 경계 및 주의력 증가가 더 높은 용량에서 얼마나 더 관찰 가능했는지가 향상된 인지에 얼마나 기여했을 수 있는지에 대한 의문을 제기합니다. 관련된 실제 메커니즘에 관계없이 짧은 지연과 긴 지연 모두에서 오류 수의 결합된 감소가 작업 메모리의 개선에 기여한 것으로 보입니다.
본 연구는 D1PAM DPTQ가 비인간 영장류에서 천연 D1 수용체의 촉진으로 인한 탁월한 생물학적 작용을 가지고 있음을 입증했습니다. 이러한 발견은 인간화 D1 녹인 마우스를 사용하는 것 이상으로 이전에는 불가능했던 중개 연구의 기초를 제공하므로 D1PAM 메커니즘과 잠재력을 더 깊이 이해하는 데 중요한 진전입니다. 5–10mg/kg IM의 용량에서 관찰 가능한 운동 효과가 발생했지만 눈 깜박임 테스트에서는 공간 지연 반응 작업에 대한 DPTQ의 장기적으로 유익한 효과와 매우 단기적으로 해로운 효과가 모두 다음에서 나타났습니다. 더 낮은 용량 범위로 0.1 mg/kg까지 확장됩니다. 예상되는 낮은 비결합 뇌 노출과 함께 0.1 mg/kg 용량에서 DPTQ의 낮은 혈장 수준은 인지에 해로울 수 있는 이 용량에서 가시적인 운동 효과가 부족함을 뒷받침합니다.
이 용량에서의 노출이 cAMP 축적에 대한 EC50보다 훨씬 낮다는 사실을 고려하면 대체 신호 전달 경로가 이 용량에서 인지에 미치는 영향에 관여할 가능성이 있는 것으로 보입니다. 이 발견은 D1 작용제의 초저용량이 작업 기억 개선에 최적일 수 있으며 전체 및 부분 D1 작용제에 비해 D1PAM의 잠재적인 치료 이점을 지적한다는 문헌과 일치합니다(Cai 및 Arnsten 1997; Castner et al. 2 000; Castner 및 Goldman-Rakic 2004; Kozak 외. 2020). 이러한 결과는 저용량 DPTQ를 사용할 때 기존 결함을 유발하지 않고도 이 D1PAM을 통한 인지 향상이 달성될 수 있음을 보여줍니다. 0.1 또는 1.0 mg/kg의 D1 PAM을 반복적으로 투여하면 이 메커니즘에 대해 잠재적으로 치료적 이점이 있을 수 있는 인지의 지속적인 향상을 유도할 수 있는지 여부는 아직 밝혀지지 않았습니다. 종합하면, 행동 종점은 역 U자형 용량 반응의 결여와 신속한 내성 발달을 포함하여 D1PAM(DETQ)의 몇 가지 잠재적 이점을 보여줍니다. 이러한 발견은 메달이 부여된 긴밀한 구조적 유사체/LY3154207(Hao et al. 2019) 및 LY314885(Hao et al. 2022)에서도 확인되었습니다. 우리는 DPTQ 및 유사한 구조적 유사체가 노화 또는 신경퇴행으로 인한 인지 저하를 포함한 여러 신경정신병적 장애의 인지 결함 치료에 큰 이점을 가질 수 있다고 결론지었습니다.
감사의 말
PK 분석을 지원해 준 Eli Lilly의 Xin Zhou와 PK 샘플을 지원해 준 Yale School of Medicine 비교 의학부의 Maria Shanabrough에게 감사드립니다.
선언
이해 상충
이 연구는 Eli Lilly & Co.와 Drs.의 연구 계약으로 자금을 지원받았습니다. 스테이시 캐스터너와 그레이엄 윌리엄스. 다른 모든 저자는 당시 Eli Lilly & Co.에 고용 또는 계약을 맺었거나 여전히 회사의 지분을 보유하고 있습니다.
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