Biomarkery Alzheimerovy choroby - Alzheimers disease biomarkers - Wikipedia

The Biomarkery Alzheimerovy choroby jsou neurochemický ukazatele používané k hodnocení rizika nebo přítomnosti choroby. The biomarkery lze použít k diagnostice Alzheimerova choroba (AD) ve velmi rané fázi, ale také poskytují objektivní a spolehlivá měřítka postupu choroby. Je nezbytně nutné diagnostikovat onemocnění AD co nejdříve, protože neuropatologické změny AD předcházejí symptomům roky. To je dobře známo beta amyloid (Ap) je dobrým indikátorem onemocnění AD, což pomohlo lékařům přesně před diagnostikovat případy onemocnění AD. Když Aβ peptid je propuštěn proteolytický štěpení amyloidový prekurzorový protein,[1] některé Ap peptidy, které jsou solubilizovány, jsou detekovány v Mozkomíšní mozek a krevní plazma což činí peptidy AB slibným kandidátem na biologické markery. Ukázalo se, že biomarker beta-amyloidu vykazuje 80% nebo více citlivosti a specificity při rozlišení AD od demence. Předpokládá se, že beta-amyloid jako biomarker poskytne budoucnost pro diagnostiku AD a případně léčbu AD.[2]

Amyloid beta

Ap se skládá z rodiny peptidů produkovaných proteolytický štěpení transmembránového typu I. glykoprotein amyloidový prekurzorový protein (APLIKACE). Senilní plak Ap druhy proteinu končí zbytkem 40 nebo 42,[3] ale existuje podezření, že forma Ap42 je klíčová v patogenezi AD. Přestože Ap42 tvoří méně než 10% celkového Ap, agreguje mnohem rychleji než Ap340.[4] Ap42 je počáteční a hlavní složkou senilních depozitů plaku. Zatímco nejčastější hypotéza o mechanismech zprostředkovaných Apneurotoxicita „je strukturální poškození synapsí, různých mechanismů, jako je oxidační stres,[5] změněná homeostáza vápníku, indukce apoptóza bylo navrženo strukturální poškození, chronický zánět a tvorba neuronů amyloidu. Pozorování poměru AB42 / AB40 bylo slibným biomarkerem pro AD. Jelikož však AB42 není spolehlivým biomarkerem v plazmě, byla věnována pozornost alternativním biomarkerům.[6]

Současné biomarkery

BACE1

Různé enzymatické štěpení včetně β- a γ- sekretase štěpí amyloidový prekurzorový protein (APP) na různé typy amyloidového p proteinu. Většina β-sekretázové aktivity pochází z integrální membránového aspartyl proteáza kódovaný genem enzymu 1 štěpícího p-místo APP 1 (BACE1 ). Dr. Zetterberg a jeho tým použili k posouzení mozkomíšního moku citlivý a specifický test BACE1 BACE1 aktivita v AD. Bylo zjištěno, že u pacientů s AD došlo ke zvýšení BACE1 exprese a enzymatická aktivita. Byl vyvozen závěr, že zvýšená aktivita BACE 1 může přispívat k amyloidgennímu procesu u Alzheimerovy choroby. Mozkomíšní mozek BACE1 potenciální kandidát biomarker sledovat amyloidogenní metabolismus APP v CNS.[7]

Rozpustný prekurzorový protein Ap (sAPP)

APP je integrální membránový protein, jehož proteolýza generuje beta amyloid v rozmezí od 39 do 42 aminokyselinových peptidů. I když biologická funkce APP není známa, předpokládá se, že APP může hrát roli během neuroregenerace a regulace nervové aktivity, konektivita, plasticita a paměť. Nedávný výzkum ukázal, že velký rozpustný APP (sAPP)[8] které jsou přítomny v CSF, mohou sloužit jako nový potenciální biomarker Alzheimerovy choroby. V článku publikovaném v Příroda skupina vedená Lewczukem provedla test na sledování účinnosti rozpustné formy APP α a β. U pacientů s AD bylo zjištěno významné zvýšení sAPP α a sAPP β ve srovnání s normálními subjekty. Bylo však zjištěno, že hladina CSF a-sAPP a β-sAPP je rozporuplná. Ačkoli mnoho vědců zjistilo, že hladina CSF u a sAPP se zvyšuje u pacientů s AD, někteří uvádějí, že nedochází k žádné významné změně, zatímco Lannfelt tvrdí, že dochází k mírnému poklesu. Proto je zapotřebí více studií, aby se potvrdila platnost sAPP jako biologického markeru pro AD.

Autoprotilátky

Vědci z Indiana University zjistili, že titry anti-beta-amyloidových protilátek v mozkové míchě byly nižší u pacientů s AD ve srovnání se zdravými pacienty.[9]

Nový přístup

Nedávné studie se primárně zaměřují na použití autoprotilátka nejen pro biologické markery, ale i pro budoucí léčbu. Existují však různé argumenty, zda metoda autoprotilátek poskytuje spolehlivý biomarker. Řada zpráv ukazuje, že pacienti s AD mají nižší hladiny sérových anti-AB protilátek než zdraví jedinci a další tvrdili, že hladina anti-AB protilátek může být u AD vyšší. Abychom se vyhnuli řešení nesrovnalostí ve stávajících datech, přišel Dr. Gustaw s novou metodou disociačního vzorku.[10]

Teorie

V biologických tekutinách jsou protilátky a antigeny ve stavu dynamické rovnováhy mezi vázanými a nevázanými formami, který je závislý na koncentraci. Protože antigen maskuje protilátku, brání přesnému měření detekce protilátka-antigen. Dr. Gustow objevil nový způsob, jak zlepšit detekci protilátek-antigenu. Použití disociačního pufru (1,5% hovězí sérový albumin (BSA) a 0,2 M glycin HCl pH 2/5), disocioval komplexy antigen-protilátka. V disociovaných vzorcích odhalují nenavázané komplexy antigen-protilátka zvýšený stav nemoci ve srovnání s nemocným stavem.

Metoda

  • Připravte disociační pufr: 1,4% hovězí sérový albumin + 0,2 M glycin-HCL, pH 2,5
  • Inkubujte AB42 po dobu 20 minut
  • Rozpusťte AB42 v 500 ul disociačního pufru v odstředivém zařízení Microcon
  • Inkubujte při 23 ° C (73 ° F) po dobu 20 minut
  • Centrifugujte po dobu 20 minut při 16 000 G při 23 ° C (73 ° F)
  • Obraťte filtr a odstřeďujte 3 minuty na 2 000 G
  • Vraťte vzorek zpět na neutrální pH pomocí 15-2 μL 2,5 M Tris pH9
  • Přidat ELISA pufr (1,5% BSA a 0,05% Tween 20 in fyziologický roztok pufrovaný fosfáty )
  • Proveďte analýzu ELISA.

Výsledek

Bílý blok představuje nedisociační data. Černý blok představuje disociace data. Jako ELISA výsledek ukazuje, že detekce protilátky je blokována přidáním beta-amyloidu, když byl experiment proveden bez disociace. Po disociaci se hladina detekované protilátky zvýšila na úroveň téměř kontrolu na úroveň kontroly.

Použil stejnou metodiku in vivo vyšetřit séra odebraná od pacientů s AD. Výsledky překvapivě prokázaly významné zvýšení titru protilátek. To je v rozporu s většinou studií, které tvrdí, že u pacientů s AD klesá amyloid-beta protilátka. Nedisociovaný vzorek se řídí rozšířenou teorií, že amyloid-beta klesá u pacientů s AD. Již však prokázal, že nedisociovaný vzorek neprovede platný výsledek. Výsledky disociovaného vzorku ukazují významné zvýšení u pacientů s AD, což je v rozporu s většinou předchozích studií.

Příspěvek

V současné době existuje mnoho biomarkerů pro diagnostiku Alzheimerovy choroby. Většina z nich však neposkytuje konzistentní výsledky dat. Nový přístup (autoprotilátka ) nejen vysvětlil nesoulad výsledků v předchozích studiích autoprotilátek, ale poskytl nový standard jako biomarker Alzheimerovy choroby. Ve srovnání s jinými biomarkery, které mají variabilní měření diagnózy AD, nový přístup autoprotilátek přesně měří hladinu Ap s vysokou citlivostí a osvědčil se jako vynikající biomarker pro Alzheimerovu chorobu. Předpokládá se, že nová technologie poskytne nejen budoucí včasnou diagnostiku Alzheimerovy choroby, ale také možnou terapii Alzheimerovy choroby. Byla vytvořena otevřená mezinárodní studijní skupina (ND.Neuromark.net) pro zprostředkování vědeckých informací a vývoj racionálního průvodce pro implementaci biomarkerů do rutinní praxe.

Viz také

Reference

  1. ^ Palop, Jorge J; Mucke, Lennart (2010). „Amyloid-β-indukovaná neuronální dysfunkce u Alzheimerovy choroby: Od synapsí k neuronovým sítím“. Přírodní neurovědy. 13 (7): 812–8. doi:10.1038 / č. 2583. PMC  3072750. PMID  20581818.
  2. ^ Bateman, RJ; Munsell, LY; Morris, JC; Swarm, R; Yarasheski, KE; Holtzman, DM (2006). „Lidská syntéza amyloidu-beta a rychlosti clearance měřené v mozkomíšním moku in vivo“. Přírodní medicína. 12 (7): 856–61. doi:10,1038 / nm1438. PMC  2983090. PMID  16799555.
  3. ^ Hansson, O; Zetterberg, H; Vanmechelen, E; Vanderstichele, H; Andreasson, U; Londos, E; Wallin, A; Minthon, L; Blennow, K (2010). „Hodnocení plazmy Abeta (40) a Abeta (42) jako prediktorů konverze na Alzheimerovu chorobu u pacientů s mírnou kognitivní poruchou“. Neurobiologie stárnutí. 31 (3): 357–67. doi:10.1016 / j.neurobiolaging.2008.03.027. PMID  18486992.
  4. ^ Hampel, Harald; Shen, Yong; Walsh, Dominic M .; Aisen, Paul; Shaw, Les M .; Zetterberg, Henrik; Trojanowski, John Q .; Blennow, Kaj (2010). „Biologické markery mechanismů souvisejících s amyloidem β při Alzheimerově chorobě“. Experimentální neurologie. 223 (2): 334–46. doi:10.1016 / j.expneurol.2009.09.024. PMC  2896007. PMID  19815015.
  5. ^ Tew, Deborah J .; Bottomley, Stephen P .; Smith, David P .; Ciccotosto, Giuseppe D .; Babon, Jeffrey; Hinds, Mark G .; Masters, Colin L .; Cappai, Roberto; Barnham, Kevin J. (2008). „Stabilizace neurotoxicky rozpustných konformací bohatých na β-listy amyloid-β-peptidu Alzheimerovy choroby“. Biofyzikální deník. 94 (7): 2752–66. doi:10.1529 / biophysj.107.119909. PMC  2267149. PMID  18065467.
  6. ^ Rival, T; Page, RM; Chandraratna, DS; Sendall, TJ; Ryder, E; Liu, B; Lewis, H; Rosahl, T; et al. (2009). „Chemie Fenton a oxidační stres zprostředkovávají toxicitu β-amyloidového peptidu v a Drosophila model Alzheimerovy choroby “. Evropský žurnál neurovědy. 29 (7): 1335–47. doi:10.1111 / j.1460-9568.2009.06701.x. PMC  2777252. PMID  19519625.
  7. ^ Zetterberg, H; Andreasson, U; Hansson, O; Wu, G; Sankaranarayanan, S; Andersson, ME; Buchhave, P; Londos, E; et al. (2008). „Zvýšená aktivita BACE1 v mozkomíšním moku u začínající Alzheimerovy choroby“. Archivy neurologie. 65 (8): 1102–7. doi:10.1001 / archneur.65.8.1102. PMID  18695061.
  8. ^ Seubert, P; Vigo-Pelfrey, C; Esch, F; Lee, M; Dovey, H; Davis, D; Sinha, S; Schlossmacher, M; et al. (1992). „Izolace a kvantifikace rozpustného Alzheimerova beta-peptidu z biologických tekutin“. Příroda. 359 (6393): 325–7. doi:10.1038 / 359325a0. PMID  1406936.
  9. ^ Du, Y; Dodel, R; Hampel, H; Buerger, K; Lin, S; Eastwood, B; Bales, K; Gao, F; et al. (2001). „Snížené hladiny protilátky proti amyloidu beta-peptidu u Alzheimerovy choroby“. Neurologie. 57 (5): 801–5. doi:10.1212 / mn. 57.5.801. PMID  11552007.
  10. ^ Gustaw, KA; Garrett, MR; Lee, HG; Castellani, RJ; Zagorski, MG; Prakasam, A; Siedlak, SL; Zhu, X; et al. (2008). „Disociace antigenu a protilátky u Alzheimerovy choroby: nový přístup k diagnostice“. Journal of Neurochemistry. 106 (3): 1350–6. doi:10.1111 / j.1471-4159.2008.05477.x. PMC  2575068. PMID  18485104.