אורקסין Orexin A - A

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
'
'
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

Orexin A== == כינויים נוספים: hypocretin-1. מעבדה: כימית בנוזל השדרה. תחום: הפרעות שינה. טווח ערכם תקין: בני אדם בריאים ואלה עם מפגעי שינה שאינםtype 1-narcoleptic , או שהם לוקים ב- narcolepsy type 2או ב-idiopathic hypersomni, הם בעלי ריכוז orexin ב-CSF של מעל 200 פיקוגרם/מ"ל. מטרת הבדיקה: סיוע באבחון ודיפרנציאציה של type 1 narcolepsy מסיבות אחרות של hypersomnolence. הבדיקה אינה נועדת לשמש בבדיקת סקר. Orexin-A הוא נוירופפטיד המופיע באופן טבעי ויש לו מספר איזופורמים. הגרעין האורקסיגני ממוקם בהיפותלמוס הלטרלי והוא מהווה את השלוחה הראשונית של אורקסין במוח. Orexin-A הוא פפטיד המורכב מ-33 חומצות אמינו, המכיל שייר pyroglutamyl בקצה ה-N-טרמינלי, ומשני קשרים דיסולפידיים תוך-מולקולריים בין הציסטאינים בעמדות 6 ו-12, וכן 7 ו-14. הרצף של חומצות האמינו של orexin-A הוא: Pyroglu-Pro-Leu-Pro-Asp-Cys-Cys-Arg-Gln-Lys-Thr-Cys-Ser-Cys-Arg-Leu-Tyr-Glu-Leu-Leu-His-Gly-Ala-Gly-Asn-His-Ala-Ala-Gly-Ile-Leu-Thr-Leu (Jones ו-Porter ב-Patent Citations משנת 1999). Orexin A (או hypocretin-1) שולט על מעגל השינה/עוררות באדם, כאשר ריכוזים נמוכים באופן לא-נורמלי שלו ב-CSF מצביעים על type I narcolepsy. ריכוזים נמוכים אלה נחשבים כאלה הנמוכים מ-110 פיקוגרם/מ"ל. מידע קליני: האורקסינים (hypocretins) הם נוירו-פפטידים היפותלמיים הנחשבים כבעלי תפקיד חשוב בוויסות של שינה ושל מצבי עוררות (Sutcliffe ו-de Lecea ב-J Neurosci Res משנת 2000). הגילוי של האורקסינים התבצע באופן בלתי תלוי על ידי שתי קבוצות תוך שימוש בטכניקות שונות. de Lecea וחב' זיהו את ה- (pro-hormone pre-prohypocretin) Hcrt-1 ואת hypocretin-2 (להלן Hcrt-2) על ידי ריצוף של נוקלאוטידים (de Lecea וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1998). הגילוי של orexin-A ושל orexin-B פורסם כמעט סימולטנית על ידי Sakurai וחב' ב-Cell בשנת 1998), על ידי שימוש בטכניקה של שיבוט של קולטן "יתום". הממצא שרמות שני הפפטידים הללו ב-CSF היו בלתי נורמליים במטופלים עם narcolepsy עודד את המחקר על תפקידם הפוטנציאלי של פפטידים אלה במחלת האדם, כמו גם במפגעים נוירולוגיים ופסיכיאטריים. נרקולפסיה פוגעת ב-0.02-0.05% מהאוכלוסייה כאשר התסמינים מופיעים לרוב בתקופת הנערות. פגיעה ביצירת OREXIN או במודולציה של neurotransmission המושרית ל ידי ,OREXIN כרוכה בנרקולפסיה עם קטפלקסיה (כאשר אפיזודות של חולשת שרירים מופיעות בתגובה לגירוי אמוציונלי). רמות נמוכות שלorexin-A/hypocretin-1 ב-CSF מהוות אינדיקציה למה שמוגדר כ- type 1 .narcolepsy סקירה של הספרות מגלה ש-85-95% מהאנשים הנבחרים באופן אקראי הסובלים מ- type 1 narcolepsy הם בעלי רמות orexin נמוכות מ-110 פיקוגרם/מ"ל (BOURGIN וחב' ב- NATURE NEUROL משנת 2008). מחקר גדול אחד קבע שהרגישות של ערך CUTOFF זה הייתה 87% עם ספציפיות של 99% (MIGNOT וחב' ב-ARCH NEUROL משנת 2002). חסר של OREXIN ו- type 1 narcolepsyכרוכים עם קומפלקס HLA DQB1 *0602. יש הערכה שרק 1 מתוך 500 נבדקים עם נתוני HLA DQB1*0602 שליליים הם בעלי רמות נמוכות של OREXIN ב-CSF. רמות OEXIN ב-CSF הן כמעט תמיד גבוהות מ-200 פיקוגרם/מ"לבאנשים בריאים או באלה עם narcolepsy type 2 או עם idiopathic hypersomnia. ריכוזי OREXIN בין 111-200 פיקוגרם/מ"ל ב-CSF נחשבים ערכי ביניים ויש להם מוגבלות אבחונית להערכת נרקולפסיה. במפגע בו מוצאים היפרסומניה כמו זה בתסמונת ,KLEIN-LEVIN רמות OREXIN ב-CSFיכולות להיות נמוכות במהלך שינה, אך הן חוזרות לרמה הנורמלית בשעות הערות. מחר ב-MAYO CLINIC גייס 100 איש ללא type 1 narcolepsy ובכולם רמת החלבון ב-CSF הייתה גבוהה מ-200 פיקוגרם/מ"ל, עם ערך ממוצע של .531pg/mL ±89 בנוסף, כל ששת הנבדקים מתוך שישה עם type 1 narcolepsy נמצאו עם ערכי OREXIN מתחת 110 פיקוגרם/מ"ל בנוזל השדרה עם ערך ממוצע הנמוך מ-50 פיקוגרם/מ"ל. מנגנון הפעולה: אורקסינים הם נוירופפאידים מעוררים חזקים שהתגלו לראשונה במוחות של חולדות. זהו פפטיד המיוצר באוכלוסייה קטנה מאוד של תאים בהיפותלמוס הלטרלי והאחורי. אורקסינים מעוררים חזק תאי מוח שונים (נוירונים) להשפיע על דרגת הערות או העירניות של האורגניזם על ידי השפעה על מערכות דופאמין, נוראפינפרין, היסטמין ואצטילכולין (Claudio וחב' ב-Nature Rev Neurol משנת 2019). מערכות אלו פועלות ביחד לייצב את מחזורי השינה של האורגניזם. ה-orexin יכול להיקשר לקולטן שלו, הקשור לחלבוני G. קולטן זה חש במולקולות מחוץ לתא ומשפעל העברת אותות במסלולים פנימיים לעורר תגובות תאיות. מחקר מראה שהיעדר Orexin-A גורם לנִרְדָּמוּת או narcolepsy, ורמות חסר של orexin-Aגורמות לאנשים תחושת נרדמות, ומחקר מציע שבהחזרה של orexin-A למוח, ההשפעה הנרקולפסית נחלשת. המחקר קובע כיצד גלוקוזה מעכב קבוצה מסוימת של נוירונים יצרני אורקסינים החשים בנוכחות של גלוקוז. יחד עם זאת, לא ברור כיצד גלוקוז מדכא את הפעילות החשמלית של תאי אורקסין (Spinazzi וחב' ב- Pharmacol Rev משנת 2006). מחקר מאוניברסיטת מנצ'סטר גילה כיצד נוירונים מעוכבים על ידי גלוקוזה משפיעים על הוויסות של מחזורי השינה. התגלה שתעלות יון האשלגן וחלבונים בממברנת תאים, משפיעים על התגובות התאיות על ידי וויסות זרימת אשלגן לתוך התאים. המחקר הראה שנוכחות גלוקוזה עיכבה את נוירוני אורקסין על ידי פעילות על תעלות יוני אשלגן (Burdakov וחב ב-Neuron משנת 2006). הזיהוי של הפפטידים: בשנת 1996 בודדו סדרה של נוירו-פפטידים הקשורים להורמוןsecretin מהאזור הלטרלי של ההיפותלמוס על ידי תהליך של שיבוטdirectional tag PCR subtraction (Gautviok וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1996). השיבוט של הגן המקודד לפפטידים אלה מעכבר ומחולדה, והמיקום של גופי התאים המייצרים אותם תוארו לראשונה בשנת 1977 Peyron) ב-Soc Neurosci- Abstr ו Sutcliffe ו-de Lecea-ב-Nature Rev Neurosci משנת 2002).

מחקר נוסף ששיתף קופי rhesus, מנע שינה מקופים אלה למשך 30-36 שעות, והמשיך בקביעה מיידית של פעילויות קצרות מועד הכרוכות בזיכרון, קופי רזוס חולקו לקבוצת ניסוי וקבוצת ביקור. קופי הניסוי הוזרקו לתוך הווריד או בריסוס לתוך האף עם orexiun-A, ואילו קבוצת הביקורת טופלה עם פלצבו. הקופים שנמנעה שנתם ואשר טופלו בריסוס אפי עם orexin-A הגיבו טוב יותר מהקופים שטופלו על ידי הזרקת התכשיר. Orexin-A לא רק שחזר את היכולות הקוגניטיביות של הקופים, אלא גם שחזר גם הביא לעוררות המוחות בסריקות PET. קופי קבוצת הביקורת לא הגיבו באופן דומה (Deadwyler וחב' ב-J Neurosci משנת 2007). הקולטנים: הקולטנים של נוירו-פפטידים אלה, Hcrtr1 1 ו- 2Hcrtr , זוהו כקולטנים הקשורים לחלבוני G, והודגמו במוח חולדה, על ידי אנליזה של ה-mRNA שלהם (Kilduff ו-Peyron ב-TINS משנת 2000, ו-Trivedi חב' ב-FEBS Lett משנת 1998). לקולטן Hcrtr1 יש זיקה גבוהה בהרבה (פי 100 עד פי-1,000) ל-Hcrt-1, מאשר הזיקה ל-Hcrt-2. הקולטן Hcrtr2 הוא בעל זיקות דומות לשני הנוירו-פפטידים. הפיזור של הקולטנים הביא מספר חוקרים להשערה של תפקיד ספציפי של שינה לקולטן Hcrtr1 ולתפקיד יותר כללי של הקולטן Hcrtr2. הקולטנים מופו לזרוע הקצרה של כרומוזום 1p33 (Chicurel ב-Nature משנת 2000). השלוחות של מערכת ה-hypocretin: גופיפי התאים המייצרים hypocretin ספציפיים להיפותלמוס, ויש להם שלוחות אנטומיות בעלות פיזור גבוה ב-CNS של חולדה, עם פיזור חוץ-היפותלמי ל- noradrenergic locus coeruleus ופיזור נמוך יותר ל-basal ganglia, לאזורים התלמיים, לאזור הרטיקולרי המדולרי, ולגרעין של ה-solitary tract. ישנן שלוחות מינוריות לאזורים קורטיקליים, לגרעינים המרכזיים והקדמיים של העמיגדלה, וכן לפקעת ההרחה" Olfactory bulb)) בתוך עצם הכברה (Mignot ב-Sleep Med משנת 2000, ו-Peyron וחב' ב-J Neurosci משנת 1998). באדם, המיקום של תאים מייצרי hypocretin, מוגבל להיפותלמוס הדורסו-לטרלי עם שלוחות ניכרות ל-,locus לעמיגדלה, לבסיס קדמת המוח, לגזע המוח הכולינרגי (Peyron וחב' ב-Nature משנת 2000, ו-Thanickal וחב' ב-Neuron מאותה שנה), לעמוד השדרה (van den Pol ב-J Neurosci משנת 1999), לגרעין ה-suprachiasmatic ול-dorsal raphe nucleus . הפעילות הנוירו-כימית של hypocretins: ההיפוקרטינים נחשבים כפועלים בראש ובראשונה כנוירו-טרנסמיטורים מעוררים. החדרה סיסטמית ו- intra cerebroventricular של היפוקרטינים מעודדת ישירות תאים ב-locus coeruleus -במערכת ה-

nonadrenergic בחולדות וקופים, מה שמרמז לתפקיד של היפוקרטינים בתפקודים שונים של מערכת

העצבים המרכזית הקשורים לאינרבציה nonadrenergic (הכוללת ערנות, כושר לימוד וזיכרוןHorvath ( וחב' ב- J Comp Neurolמשנת 1999). הפעילות של היפוקרטינים על הneurotransmission של סרוטונין, היסטמין, אצטילכולין ודופאמין, נחשבת גם היא בעלת תפקיד מעורר ומסייע לneurotransmission שלGABA ושל גלוטמאט Ida) וחב ב-Neurosci Lett משנת 2000, ו-van den Pol וחב' ב-J Neurosci משנת 1998). באופן ייחודי, עירוי ורידי שלHcrt-1 לחולדות גרם לשחרור דיפרנציאלי של GABA ושל גלוטמאט בעמיגדלה הרוויה בהיפוקרטין בהשוואה למוחון (cerebellum), מה שמצביע על כך שהמודולציה של נוירו-טרנסמיטורים אלה תלויה באינרבציה של היפוקרטין John) וחב' ב Sleep-משנת 2001.( תפקודים של היפוקרטין: מלבד תפקידם הראשוני בבקרה על שינה ועוררות, להיפוקרטינים יוחסו תפקידים מגוונים כגון תחושה וויסות של אנרגיה (Edwards וחב' ב-J Endocrinol משנת 1999, Haynes וחב' ב-Peptides מאותה שנה, ו-Moriguchi וחב' ב- Neurosci Lettמאותה שנה). כמו כן יוחסו להיפוקרטינים תפקידים בוויסות נוירואנדוקריני (Kuru וחב' ב-Neurorep משנת 2000, בוויסות של מערכות המעיים (Kirchgessner ו-Liu ב-Neuron משנת 1999), והלב (Samson וחב' ב-Brain Res משנת 1999), בוויסות של מאזן המים ובמודולציה של כאב. הוצע גם תפקיד בהתנהגות (Ida וחב' ב-Brain Res משנת 1999). גופי התאים האחראיים לסינתזת היפוקרטין ממוקמים בחלק הטוברלי של ההיפותלמוס. התצפית ש- Hcrt-1מגביר את הקצב המטבולי, וההדגמה שהיפוגליקמיה מושרית על ידי אינסולין משפעלת עד כ-שליש מהנוירונים המכילים היפוקרטין, הובילו להשערה שהיפוקרטינים הם מתווכים במטבוליזם האנרגטי (Chemelli וחב' ב-Sleep משנת 2001). ההשפעות הנוירואנדוקריניות של היפוקרטין כוללות הפחתת רמת פרולקטין בפלזמה וכן את זו של הורמון הגדילה, לעומת הגברה ברמות של קורטיקוטרופין וקורטיזול, אינסולין ו-LH. החדרה מרכזית של היפוקרטין מגבירה את צריכת המים, מעודדת הפרשת חומצת קיבה, ומגבירה תנועת מעיים. ההיפוקרטינים מגבירים לחץ-דם עורי ממוצע ואת קצב הלב. עצבוב חזק של האזור הקאודלי של עמוד השדרה מצביע על תפקיד ברגולציה של תפקודים סימפטתיים ופארא-סימפתטיים. נרקולפסיה היא מפגע ראשוני של ערנות עם שכיחות מוערכת של 0.03-0.05% .היא יכולה להופיע בכל גיל, אך שיאה בגיל הנעורים ושיא שני בעשור הרביעי לחיים. הממצאים הקליניים הם לרוב שינה רבה בשעות היום עם התקפי שינה בלתי נשלטים בשעות האור. תסמינים נוספים של תסמונת זו הם cataplexy (אפיזודות קצרות של חולשת שרירים או שיתוק המלוות ברגשיות רבה), שיתוק שינה שהיא תסמונת כתוצאה מ—(REM) rapid eye movement, אטוניה בעת התעוררות, והזיות היפנוגוגיות המופיעות באופן אופייני בתחילת השינה. תקופות קצרות של התנהגות אוטומטית עלולות גם כן להופיע הִתְפָּרְצוּיות של שינה (מיקרו-שינה) לתוך פאזה נמנמנית Krahn) וחב' ב-Mayo Clin Proc משנת 001(2. היפוקרטין בנוזל השדרה (CSF): מספר מחקרים עסקו בנוכחות היפוקרטין ב-,CSF אך בעיקר בנוכחותHcrt-1 , ולא זו של Hcrt-2. ריכוזי hcrt-1 ב-CSF של אנשים בריאים הם בתחום הצר של 250-280 פיקוגרם/מ"ל (Nishino וחב' ב-Lancet משנת 2000). אין הבדל משמעותי בריכוזים של hypocretin ביחס למגדר או לגיל, והמסקנה היא שרמות מאוד נמוכות של היפוקרטין בנזל השדרה הן ממצא לא נורמלי בכל גיל (Kanbayashi וחב' ב-Sleep משנת 2001). על פי Nishino, 7 מתוך 9 מטופלים עם ,narcolepsy-cataplexy הם בעלי ריכוזים שאין אפשרות לגלותם ב-CSF. החוקרים סבורים ששני המטופלים עם רמות סבירות של היפוקרטין ב-CSF שלהם, הם בעלי פגם בקולטן של היפוקרטין שלהם, ולאו דווקא חסר בייצור החלבון. Ripley וחב' פרסמו ב-Sleep משנת 2001, על רמות היפוקרטין שלא ניתן לגלותן ב- CSFשל 32 מתוך 36 מטופלים שנבדקו. גם בארבעת המטופלים האחרים רמת היפוקרטין נמצאה נמוכה מטווח הנורמה. מחקרים שבחנו רמות היפוקרטין בתאי מוח שנלקחו ב-post mortem של מטופלים עם נרקולפסיה, מצאו רמות נמוכות באופן ניכר של בערך 10% מהרמה הנורמלית של היפוקרטין בנוירונים. במקרים אלה נצפה איבוד תאים ללא גליוזיס או סימני דלקת, אם כי מחקר אחר כןהצביע על גליוזיס באזור של חסר היפוקרטין. תמיכה נוספת להשערה הדגנרציה היא הממצא של מספרים גדולים יותר של אסטרוציטים בהיפותלמוס של מטופלים עם נרקולפסיה, מאשר במטופלים בריאים. היפוקרטינים במפגעים נוירולוגיים ופסיכיאטריים: התפקיד של היפוקרטין במפגעים נוירולוגיים אחרים חייב עוד להיבדק. המחקר של Kanabayashi וחב' מצא שרמות היפוקרטין ב-CSF לא היו שונות משמעותית בין שתי קבוצות, האחת עם מחלה נוירו-אימונולוגית והשנייה ללא מחלה כזו או בנבדקים בריאים. באנליזה של תת-קבוצה נמצא ש-4 מתוך 10 מטופלים עם תסמונת Guillain-Barré היו בעלי רמות היפוקרטין Hcrt-1 נמוכות בהרבה בהשוואה לביקורת. המחקר של Ripley וחב' כהדגים רמות נמוכות של היפוקרטין ב-CSF במטופלים עם דימום תת-עכבישי (subarachnoid haemorrhage) עם טראומה לראש או עם acoustic schwannoma, שניתן לכאורה להסביר כתוצאה מנזק או תפקוד לקוי של ההיפותלמוס. השלוחות המרוכזות של היפוקרטין לאזורים ה- noradrenergicולאזוריGABA/glutamate , סרוטונין, ולאזורים הדופמינרגיים והולינרגיים של המוח, מצביעים על תפקיד אפשרי של היפוקרטין במפגעים של דיכאון או של הפרעה דו-קוטבית אפקטיבית. היפותזת המונואמין של דיכאון, מציעה על אפשרות שחסר או תפקוד לקוי של neurotransmission של noradrenaline ו/או של סרוטונין מדגישים את תסמינית הדיכאון (Bunney ו-Davis ב- Arch Gen Psychiatry משנת 1965, Coppen ב- Arch Gen Psychiatry משנת 1967, ו-Miller וחב' ב- Arch Gen Psychiatry משנת 1996). לאחרונה, תשומת הלב הוסטה לתפקידים האפשריים של נוירו-פפטידים באטיולוגיה ובטיפול של דיכאון (Gold וחב' ב- Am J Psychiatry משנת 1984, Gold וחב' ב-N Eng J Med משנת 1986, Holsboerוחב' באותו כתב עת משנת 1998, Kramer וחב' ב-Science משננת 1998, Wong ו-Licinio ב- Nat Rev Neurosciמשנת 2001, ו-Zobel וחב' ב- J Psychiatr Res משנת 2000). ברוב המטופלים עם נרקולפסיה יש חסר בהיפוקרטין, אם כי יכולה להיות גם תופעה של "hypocretin resistance", כתוצאה מפגם בקולטן להיפוקרטין או בדינמיקה של הקולטן הגורמים ליצירת-יתר של היפוקרטין (Melberg וחב' ב-Ann Neurol משנת 2001). תיתכן גם מעורבות של מערכת ההיפוקרטין במפגעים אחרים של שינה כמו primary hypersomnolence, insomnia, או תסמונת primary hypersomnolence, ,insomnia או תסמונת Kleine-Levin (תסמונת נדירה הפוגעת בעיקר בילדים ממין זכר עם שינה מוגזמת של 20 שעות ביממה), וכן תפקיד אפשרי במפגעי שינה של הגיל המתקדם (Salin-Pascual ב-Isr Med Assoc J משנת 2001, ו-Scanmmell וחב' ב-J Neurosci משנת 2000). הוראות לביצוע הבדיקה:

הנבדק אמור לא להיות מטופל לאחרונה על ידי רדיו-איזוטופים, או לצורך טיפולי או למטרה אבחונית, כיוון שטיפול כזה עלול להפריע בבדיקה. נפח דגימת ה-CSF במבוגרים 1.5 מ"ל, ובילדים 0.5 מ"ל. דגימת CSF המוליטית עלולה לתת תוצאות false positive, ויש לכן לסרכז את הדגימה כדי להרחיק כדוריות דם אדומות. . פסילת הדגימה במקרים של המוליזה ניכרת. דגימת נוזל שדרה קפואה יציבה למשך 12 יום. שיטת הבדיקה על ידי RIA על פי Nishino וחב' ב-Lancet משנת 2000.