Биомаркеры болезни Альцгеймера - Википедия - Alzheimers disease biomarkers

В Биомаркеры болезни Альцгеймера находятся нейрохимический индикаторы, используемые для оценки риска или наличия заболевания. В биомаркеры может использоваться для диагностики Болезнь Альцгеймера (AD) на очень ранней стадии, но они также обеспечивают объективные и надежные измерения прогресса болезни. Крайне важно диагностировать болезнь AD как можно скорее, потому что невропатологические изменения AD предшествуют появлению симптомов на годы. Хорошо известно, что бета-амилоид (Aβ) является хорошим индикатором болезни AD, который помогает врачам точно заранее диагностировать случаи болезни AD. Когда Aβ пептид выпущен протеолитический расщепление белок-предшественник амилоида,[1] некоторые солюбилизированные пептиды Aβ обнаруживаются в CSF и плазма крови что делает пептиды AB перспективным кандидатом в биологические маркеры. Было показано, что биомаркер бета-амилоида показывает чувствительность и специфичность 80% или выше при различении БА от слабоумие. Считается, что бета-амилоид как биомаркер обеспечит будущее для диагностики AD и, в конечном итоге, лечения AD.[2]

Бета-амилоид

Aβ состоит из семейства пептидов, продуцируемых протеолитический расщепление трансмембранного типа I гликопротеин белок-предшественник амилоида (ПРИЛОЖЕНИЕ). Вид белка Aβ старческой бляшки заканчивается остатком 40 или 42,[3] но есть подозрение, что форма Aβ42 является решающей в патогенезе AD. Хотя Aβ42 составляет менее 10% от общего Aβ, он агрегируется гораздо быстрее, чем Aβ40.[4] Aβ42 является начальным и основным компонентом отложений старческих бляшек. Хотя наиболее распространенная гипотеза о механизмах опосредованного Aβ "нейротоксичность «структурное повреждение синапса, различные механизмы, такие как окислительный стресс,[5] измененный гомеостаз кальция, индукция апоптоз, структурное повреждение, хроническое воспаление и нейрональное образование амилоида. Наблюдение за соотношением AB42 / AB40 было многообещающим биомаркером AD. Однако, поскольку AB42 не может быть надежным биомаркером в плазме, внимание было обращено на альтернативные биомаркеры.[6]

Текущие биомаркеры

BACE1

Различное ферментативное пищеварение, включая β- и γ- секрета расщепляет белок-предшественник амилоида (АРР) на различные типы β-амилоидного белка. Большая часть активности β-секретазы происходит из интегральной мембраны аспарагиновой кислоты. протеаза кодируется геном β-сайта расщепляющего АРР фермента 1 (BACE1 ). Доктор Зеттерберг и его команда использовали чувствительный и специфический анализ BACE1 для оценки CSF. BACE1 активность в AD. Было обнаружено, что у людей с AD увеличилось BACE1 экспрессия и ферментативная активность. Был сделан вывод, что повышенная активность BACE 1 может способствовать амилоидному процессу при болезни Альцгеймера. CSF BACE1 активность может быть потенциальным кандидатом биомаркер для мониторинга амилоидогенного метаболизма АРР в ЦНС.[7]

Растворимый белок-предшественник Aβ (sAPP)

АРР - это интегральный мембранный белок, протеолиз генерирует бета-амилоид от 39 до 42 аминокислот пептида. Хотя биологическая функция APP неизвестна, было высказано предположение, что APP может играть роль во время нейрорегенерация, и регулирование нейронной активности, связи, пластичность, и память. Недавние исследования показали, что большой растворимый APP (sAPP)[8] которые присутствуют в спинномозговой жидкости, могут служить новым потенциальным биомаркером болезни Альцгеймера. В статье, опубликованной в Природа группа под руководством Левчука провела тест, чтобы наблюдать за действием растворимой формы АРР α и β. Значительное увеличение sAPP α и sAPP β было обнаружено у пациентов с AD по сравнению с нормальными субъектами. Однако уровень α-sAPP и β-sAPP в спинномозговой жидкости оказался противоречивым. Хотя многие исследователи обнаружили, что уровень α sAPP в спинномозговой жидкости увеличивается у пациентов с БА, некоторые сообщают об отсутствии значительных изменений, в то время как Ланнфельт утверждает, что имеется небольшое снижение. Следовательно, необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить достоверность sAPP в качестве биологического маркера AD.

Аутоантитела

Исследователи из Университета Индианы обнаружили, что титры антител против бета-амилоида в спинномозговой жидкости были ниже у пациентов с БА по сравнению со здоровыми пациентами.[9]

Новый подход

Недавние исследования в основном сосредоточены на использовании аутоантитело не только для биологических маркеров, но и для будущего лечения. Однако существуют различные аргументы в пользу того, является ли метод аутоантител надежным биомаркером. Ряд отчетов показывает, что у пациентов с AD более низкие уровни сывороточных антител к AB, чем у здоровых людей, а другие утверждали, что уровень антител к AB может быть выше при AD. Чтобы избежать расхождения в существующих данных, доктор Густав разработал новый метод диссоциации образца.[10]

Теория

В биологических жидкостях антитела и антигены находятся в состоянии динамического равновесия между связанной и несвязанной формами, которое зависит от концентрации. Поскольку антиген маскирует антитело, он препятствует точному измерению обнаружения антитело-антиген. Доктор Густов открыл новый способ улучшить обнаружение антител к антигенам. Используя буфер диссоциации (1,5% бык сывороточный альбумин (BSA) и 0,2 М глицин HCl pH 2/5), он диссоциировал комплексы антиген-антитело. В диссоциированных образцах несвязанные комплексы антиген-антитело выявляют повышенное болезненное состояние по сравнению с нормальным состоянием.

Метод

  • Приготовьте буфер диссоциации: 1,4% бычьего сывороточного альбумина + 0,2 М глицин-HCL, pH 2,5.
  • Инкубируйте AB42 в течение 20 минут.
  • Растворите AB42 в 500 мкл буфера для диссоциации в центробежном устройстве Microcon.
  • Инкубируйте при 23 ° C (73 ° F) в течение 20 минут.
  • Центрифуга в течение 20 минут при 16000 G при 23 ° C (73 ° F)
  • Переверните фильтр и вращайте в течение 3 минут при 2000 G
  • Верните образец к нейтральному pH с помощью 15-2 мкл 2,5M Tris pH9.
  • Добавлять ELISA буфер (1,5% БСА и 0,05% Твин 20 дюймов фосфатно-солевой буфер )
  • Выполните анализ ELISA.

Результат

Белый блок представляет данные без диссоциации. Черный блок представляет диссоциация данные. Поскольку ELISA Результат показывает, что обнаружение антител блокируется добавлением бета-амилоида, когда эксперимент проводили без диссоциации. После диссоциации уровень детектируемых антител повысился до уровня, близкого к контрольному.

Он использовал ту же методологию in vivo для исследования сывороток, собранных у пациентов с БА. Результаты неожиданно продемонстрировали значительное увеличение титра антител. Это противоречит большинству исследований, в которых утверждается, что антитела к амилоиду-бета уменьшаются у пациентов с БА. Недиссоциированный образец следует широко распространенной теории о том, что бета-амилоид снижается у пациентов с БА. Однако он уже доказал, что недиссоциированный образец не дает достоверного результата. Результаты диссоциированных образцов показывают значительное увеличение у пациентов с БА, что противоречит большинству предыдущих исследований.

Вклад

В настоящее время существует множество биомаркеров для диагностики болезни Альцгеймера. Однако большинство из них не дает согласованных результатов данных. Новый подход (аутоантитело ) не только объяснил несоответствие результатов предыдущих исследований аутоантител, но и предоставил новый стандарт в качестве биомаркера болезни Альцгеймера. По сравнению с другими биомаркерами, которые имеют различные измерения при диагностике AD, новый подход к аутоантителам точно измеряет уровень Aβ с высокой чувствительностью и зарекомендовал себя как отличный биомаркер болезни Альцгеймера. Считается, что новая технология обеспечит не только раннюю диагностику болезни Альцгеймера в будущем, но и возможное лечение болезни Альцгеймера. Была создана открытая международная исследовательская группа (ND.Neuromark.net) для сбора научной информации и разработки рационального руководства по внедрению биомаркеров в повседневную практику.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Палоп, Хорхе Дж; Маке, Леннарт (2010). «Амилоид-β-индуцированная дисфункция нейронов при болезни Альцгеймера: от синапсов к нейронным сетям». Природа Неврология. 13 (7): 812–8. Дои:10.1038 / № 2583. ЧВК  3072750. PMID  20581818.
  2. ^ Bateman, RJ; Munsell, LY; Моррис, JC; Swarm, R; Ярашеский, К.Е .; Хольцман, Д.М. (2006). «Скорость синтеза и клиренса амилоида-бета человека, измеренная в спинномозговой жидкости in vivo». Природа Медицина. 12 (7): 856–61. Дои:10,1038 / нм 1438. ЧВК  2983090. PMID  16799555.
  3. ^ Hansson, O; Зеттерберг, H; Vanmechelen, E; Vanderstichele, H; Андреассон, U; Лондос, E; Валлин, А; Минтон, L; Бленноу, К. (2010). «Оценка плазмы Abeta (40) и Abeta (42) в качестве предикторов перехода к болезни Альцгеймера у пациентов с легкими когнитивными нарушениями». Нейробиология старения. 31 (3): 357–67. Дои:10.1016 / j.neurobiolaging.2008.03.027. PMID  18486992.
  4. ^ Хампель, Харальд; Шен, Юн; Уолш, Доминик М .; Айзен, Пол; Shaw, Les M .; Зеттерберг, Хенрик; Трояновский, Джон К .; Бленноу, Кай (2010). «Биологические маркеры механизмов, связанных с β-амилоидом, при болезни Альцгеймера». Экспериментальная неврология. 223 (2): 334–46. Дои:10.1016 / j.expneurol.2009.09.024. ЧВК  2896007. PMID  19815015.
  5. ^ Тью, Дебора Дж .; Боттомли, Стивен П .; Смит, Дэвид П .; Ciccotosto, Giuseppe D .; Бабон, Джеффри; Хайндс, Марк Дж .; Мастерс, Колин Л .; Каппаи, Роберто; Барнем, Кевин Дж. (2008). "Стабилизация нейротоксичных растворимых β-слоев богатых конформаций амилоидного β-пептида болезни Альцгеймера". Биофизический журнал. 94 (7): 2752–66. Дои:10.1529 / biophysj.107.119909. ЧВК  2267149. PMID  18065467.
  6. ^ Соперник, Т; Пейдж, RM; Чандраратна, DS; Сендалл, ТДЖ; Райдер, Э; Лю, Б; Льюис, Н; Розаль, Т; и другие. (2009). «Химия Фентона и окислительный стресс опосредуют токсичность β-амилоидного пептида в Дрозофила модель болезни Альцгеймера ». Европейский журнал нейробиологии. 29 (7): 1335–47. Дои:10.1111 / j.1460-9568.2009.06701.x. ЧВК  2777252. PMID  19519625.
  7. ^ Зеттерберг, H; Андреассон, U; Hansson, O; Wu, G; Шанкаранараянан, S; Андерссон, Мэн; Бучхаве, П; Лондос, Э; и другие. (2008). «Повышенная активность BACE1 в спинномозговой жидкости при начальной стадии болезни Альцгеймера». Архив неврологии. 65 (8): 1102–7. Дои:10.1001 / archneur.65.8.1102. PMID  18695061.
  8. ^ Seubert, P; Виго-Пелфри, К; Esch, F; Ли, М; Dovey, H; Дэвис, Д.; Sinha, S; Schlossmacher, M; и другие. (1992). «Выделение и количественное определение растворимого бета-пептида Альцгеймера из биологических жидкостей». Природа. 359 (6393): 325–7. Дои:10.1038 / 359325a0. PMID  1406936.
  9. ^ Du, Y; Dodel, R; Hampel, H; Бюргер, К; Lin, S; Иствуд, B; Кипы, К; Гао, Ф; и другие. (2001). «Снижение уровня антител к бета-пептиду амилоида при болезни Альцгеймера». Неврология. 57 (5): 801–5. Дои:10.1212 / wnl.57.5.801. PMID  11552007.
  10. ^ Густав, штат Калифорния; Гарретт, MR; Ли, HG; Castellani, RJ; Загорский, МГ; Пракасам, А; Седлак, SL; Чжу, X; и другие. (2008). «Диссоциация антиген-антитело при болезни Альцгеймера: новый подход к диагностике». Журнал нейрохимии. 106 (3): 1350–6. Дои:10.1111 / j.1471-4159.2008.05477.x. ЧВК  2575068. PMID  18485104.