Nejnovější trendy v biochemické diagnostice Alzheimerovy choroby Skoumalová A1, Klusáčková Z1, Illner J1, Topinková E2, Hort J3
1Ústav lékařské
chemie a klinické biochemie, 2. LF UK 2Geriatrická klinika 1. LF UK a VFN 3Neurologická klinika 2. LF UK a FN Motol
Prevalence ACH v populaci ¾ Roste s věkem ¾ 50% po 85. roce
Typy ACH Familiární
Sporadická
¾ < 2%, AD ¾ Nástup před 65. rokem ¾ Mutace :
¾ ¾ ¾ ¾
APP (chromozom 21) PSEN1 (chromozom 4) PSEN2 (chromozom 1)
Většina Nástup později Neznámé příčiny Genetický faktor: polymorfismus ApoE
Hlavní faktory patogeneze ACH Upraveno podle: Jellinger et al. J Cell Mol Med 2008, 12:1094‐1117
Apo E polymorfismus ¾ chromosom 19 ¾ alely e2, e3 a e4 ¾ Přítomnost e4 → riziko ACH
Apo E a amyloid β ¾ ovlivnění konformace a clearance Aβ
Annual Review of Neuroscience, Volume 19, 1996
Fáze ACH
Diagnostika ACH • • • • •
Neuropsychologické vyšetření Laboratorní vyšetření (diferenciální diagnostika) Zobrazovací metody mozku (MRI, CT) Genetické vyšetření (Apo E) Histologické vyšetření mozkové tkáně
Důraz kladen na včasnou diagnostiku ¾ Mírná kognitivní porucha
Potřeba biomarkerů ¾ Zvýšení diagnostické sensitivity a specificity ¾ Monitorování progrese nemoci ¾ Monitorování efektivnosti terapie
Potenciální biomarkery ACH ¾ Strukturální zobrazení mozkové tkáně (MRI, CT) ¾ Funkční zobrazení mozkové tkáně (PET, SPECT, amyloid) ¾ Genetické testování (APP, PSEN1,2, ApoE) ¾ Biochemické markery (Aβ, tau, zánět, oxidační stres)
Zobrazení mozku u ACH (MRI, PET, PIB‐PET) Upraveno podle: Cedazo‐Minguez, Winblad. Exp Gerontol 2010 45:5‐14.
Hledání biochemických markerů ACH Ideální biomarker by měl být : 1) 2) 3) 4)
Jednoznačný pro patologii ACH Spolehlivý Snadno proveditelný Relativně levný
(podle „The Ronald and Nancy Reagan Research Institute of the Alzheimer´s Association and the National Institute on Aging Working Group, 1998“)
Biochemické biomarkery u ACH
Upraveno podle: Mattsson et al. Ann NY Acad Sci 2009, 1180: 28–35.
Kde hledáme ? Cerebrospinální tekutina (CSF) Výhody: • kontakt s mozkovou tkání • výměna látek • odráží změny v mozku • dif. diag.
Krev/plasma/sérum Výhody: • snadná dostupnost • minimální invazivnost • minimální riziko • 500 ml CSF do krve/24h
Nevýhody: • bolestivý odběr • riziko komplikací • nedá se využít pro screening
Nevýhody: • překrývání s jinými chorobami • původ markerů z jiných tkání
1. Úloha zánětu v patogenezi ACH
Upraveno podle: Block. BMC Neuroscience 2008, 9:1‐8.
Markery zánětu u ACH CSF
Marker
Množství
Příklady referencí
IL‐6
+ = ‐ + = + = + = +
Blum‐Degen et al., 1995, Martinez et al., 2000
+ = + = + = ‐ + = =
Bonaccorso et al., 1998, Kalman J et al., 1997
IL‐1β TNF‐α α‐ACT Hp fragmenty Sérum/plasma
IL‐6 IL‐1β TNF‐α α‐ACT Hp
Chao et al., 1994, Engelborghs et al., 1999 Yamada et al., 1995 Blum‐Degen et al., 1995, Cacabelos et al., 1991 Garlind et al., 1999, Hasegawa et al., 2000 Tarkowski et al., 1999 Garlind et al., 1999, Hasegawa et al., 2000 Harigaya et al., 1995, Matsubara et al., 1989 Lanzrein et al., 1998, Pirttila et al., 1994 Johnson et al., 1992, Mattila et al., 1994
Angelis et al., 1998, Chao et al., 1994 De la Torre, 2000 Blum‐Degen et al., 1995, Cacabelos et al., 1991 Alvarez et al., 1996, Bruunsgaard et al., 1999 Chao et al., 1994, Lanzrein et al., 1998 Cacabelos et al., 1994 Giometto et al., 1988, Licastro et al., 2000 Lanzrein et al., 1998, Pirttila et al., 1994 Elovaara et al., 1987, Giometto et al., 1988
2. Úloha Aβ a tau v patogenezi ACH
Štěpení APP a vznik Aβ
Markery „amyloidní kaskády“ u ACH CSF
Sérum/plasma
Marker
Množství
Příklady referencí
Aβ Tau P‐Tau Aβ42/Aβ40
‐ + + ‐
Andreasen et al., 1999, Ida et al., 1996
Aβ
+ =
Kuo et al., 1999, Matsubara et al., 1999
Arai et al., 1998, Buch et al., 1998 Ischiguro et al., 1999 Andreasen et al., 2001, Galasko et al., 1998
Ida et al., 1996, Tamaoka et al., 1996
Kombinace tau, p-tau, Aβ v CSF vykazuje sensitivitu a specificitu ~ 90%
3. Úloha oxidačního stresu v patogenezi ACH
Upraveno podle: Praticò. Trends in Pharmacological Sciences 2008, 29:609‐615.
Markery oxidačního stresu u ACH CSF
Krev
Marker
Množství
Příklady referencí
8‐hydroxy‐2´‐deoxyguanosin F2‐isoprostany F4‐isoprostany 4‐hydroxynonenal 3‐nitrotyrosin F2-isoprostany
+ + + + +
Lowell et al., 2001
Malondialdehyd 4-hydroxynonenal Proteinové karbonyly 3‐nitrotyrosin Vitaminy E, A, C Glutation Superoxiddismutáza
+ = + = + = + = + ‐ = ‐ ‐
Montine et al., 1999, Montine et al., 1998 Roberts et al., 1998 Lowell et al., 1997 Aoyama et al., 2000, Hensley et al., 1998 Praticò et al., 2000, Sinem et al., 2010 Montine et al., 2007, Irizzary et al., 2007 Ozcankaya et al., 2002, Polidory et al., 2002 Ahlskog et al., 1995, Ceballos‐Picot et al., 1996 Cecchi et al., 2002, McGrath et al., 2001 Sinclair et al., 1998
Greilberg et al., 2008, Calabrese et al., 2006 Sinem et al., 2010, Polidory et al., 2004 Calabrese et al., 2006
Foy et al., 1999, Jeandel et al., 1989 Ahlskog et al., 1995, Sinclair et al., 1998 Bermejo et al., 2008 Grünblatt et al., 2005
Specifické markery oxidačního stresu u ACH • • • •
Specifické složení PUFA v mozkové tkáni (kys. docosahexaenová) Napadení VR Vznik specifických produktů (lipofilní, do krve) Fluorescenční analýzy
Tvorba specifických produktů peroxidace lipidů u ACH
LFP v erytrocytech u ACH
Skoumalová et al. Exp Gerontol 2011 46:38-42
Rozdělení LFP v erytrocytech u ACH
Chromatogram erythrocytů po HPLC separaci s fluorescenční detekcí při 335/360 nm (excitace/emise) Skoumalová et al. Exp Gerontol 2011 46:38-42
Synchronní spektra LFP ‐ ACH, MCI, kontrola
Kvantita LFP z 3D spekter
*
** *** ***
Závěrem 9 Stávající biochemické markery přispívající k diagnóze ACH (CSF ‐ Aβ, tau, p‐tau) 9 V krvi zatím nebyl nalezen spolehlivý biochemický biomarker ACH (nedostatečná specifičnost stávajících markerů) 9 Je potřeba se zaměřit na specifické produkty mozkové patologie 9 Včasná diagnóza ACH na úrovni prodromální fáze (MCI) má velký význam pro úspěšnost terapie
