Болезнь Альцгеймера (AD) является основной причиной деменции у пожилых людей во всем мире, причем, ее заболеваемость растет. Это наиболее распространенная форма слабоумия, поражающая, по оценкам, 5,2 миллиона американцев только в 2008 году, и, согласно прогнозам, к 2050 году это число возрастет до более чем 13,2 миллиона человек. В то время как эпидемиологические исследования выявили генетические и экологические факторы риска развития болезни Альцгеймера, старение остается наиболее значимой переменной риска. Риск развития AD низок до достижения возраста 65 лет, когда распространенность этого заболевания составляет менее одного человека на 1000 человек. Тем не менее, распространенность AD составляет приблизительно 2,5–3% в возрасте 65 лет и примерно удваивается каждые 5 лет до возраст 85–90 лет, когда он приближается к 50% и достигает своего плато.
Диагностика
Современный клинический диагноз болезни Альцгеймера требует интенсивного обследования, которое включает нейропсихологическое тестирование, нейрофизиологические исследования и дорогостоящие методы визуализации мозга, однако, точный диагноз может быть поставлен только после посмертного нейропатологического обследования. Кроме того, клиническая диагностика AD перед смертью обычно проводится после появления когнитивных нарушений и явного изменения поведения больных. Поскольку эти симптомы появляются относительно поздно в прогрессировании заболевания, терапия начинается после значительной нейродегенерации, что ограничивает ее эффективность.
Выделение неинвазивных диагностических биомаркеров AD становится все более важной задачей и необходима для того , чтобы сделать диагностику более доступной для обычных поликлиник с ограниченным доступом к нейропсихологическому тестированию или современным изображениям ( нейровизуализация) головного мозга, снизить стоимость клинической диагностики, обеспечить биологическими показателями для отслеживания курс эффективности терапии , и что наиболее важно, позволяет провести более раннюю диагностику - возможно, даже в продромальной фазе - с надеждами на эффективную терапию до значительной нейродегенерации. Нейропсихологическая диагностика и процедуры нейровизуализации для распознавания AD, включая исследование мини-психического состояния (MMSE), шкалу оценки AD-когнитивные подшкалы (ADAS-cog), психопатологическая диагностика с помощью шкалы оценки AD (BEHAVE-AD), Консорциум по созданию реестра для AD ( Нейропсихологическая батарея CERAD), компьютерная томография (КТ), МРТ и ПЭТ являются неинвазивными и чувствительными диагностическими инструментами, на которые часто полагаются при постановке окончательного клинического диагноза болезни Альцгеймера. Тем не менее, клинические диагнозы этого нейродегенеративного расстройства обычно ставятся только после появления когнитивных симптомов, когда уже имеет место и выявлена значительная патология головного мозга и повреждение нейронов.
Гипотеза «амилоидного каскада» подразумевает, что неправильный метаболизм и отложение пептидов Ab в виде бляшек Ab является основным этиопатологическим событием при AD, которое запускает последующие события, кульминацией которых является гибель нейронов . Ab пептиды обычно генерируются в относительно небольших количествах путем координированного протеолитического расщепления белка-предшественника амилоида (APP), который осуществляется ферментами, известными как секретазы. Однако в какой-то момент на продромальной стадии AD метаболизм и / или клиренс APP нарушается, и пептиды Ab начинают накапливаться внутри и снаружи нейронов, образуя скопления олигомеров, протофибрилл и фибрилл. Эти агрегаты объединяются с другими клеточными компонентами, образуя твердый нерастворимый осадок, известный как бляшка Ab.
Нейровоспаление
Врожденные иммунные реакции, опосредованные активированной микроглией и астроцитами, по-видимому, возникают в тесной временной и пространственной близости от этих отложений Ab. Эти иммунные / воспалительные клетки реагируют путем синтеза и высвобождения множество провоспалительных цитокинов, хемокинов, белков комплемента, протеиназ, клеточных поверхностных молекул активации иммунной системы и активных форм кислорода (АФК). Хотя этот нейровоспалительный ответ может быть полезен для очищения от инфекции и инициирования механизмов восстановления тканей, если его не решить, он подвергает чувствительные нейроны хронически повышенным уровням потенциально токсичных молекул, которые могут привести к повреждению мозга. Первоначально считалось, что нейровоспаление - это эпифеномен, однако, многочисленные свидетельства показывают, что нейровоспаление более тесно связано с патогенезом болезни Альцгеймера. . Эти данные включают в себя результаты более 25 эпидемиологических исследований, которые в целом подтверждают обратную зависимость риска между использованием нестероидных противовоспалительных средств (НПВС) и болезни Альцгеймера. В итоге , у исследователей возникло предположение, что связанная с возрастом хроническая повышенная регуляция определенных типов иммунных / воспалительных реакций, возникающая при старении, может быть патологической во время продромальной стадии AD.Можно утверждать, что «воспаление», как его называют, не ограничивается ЦНС, но также проявляется в циркулирующих иммунных клетках. Ключевой открытый вопрос заключается в том, действуют ли периферические иммунные / воспалительные реакции в качестве движущей силы в патогенезе болезни Альцгеймера или являются маркерами нейродегенерации, связанной со старением, включая это нейродегенеративное расстройство.
Нестероидные противовоспалительные средства
Результаты нескольких и отчасти противоречивых наблюдений, отчетов и данных из экспериментов на животных, многочисленной литературы побудили клиницистов ответить на ряд вопросов : были ли НПВС эффективны при лечении уже установленного диагноза болезни, может ли НПВС предотвратить прогрессирование от MCI к AD (вторичной профилактики ) или могут ли НПВС предотвращать заболеваемость болезнью Альцгеймера у здоровых людей ( первичная профилактика). В целом, результаты клинических испытаний не были многообещающими, и все, кроме самого раннего исследования, показали нулевые (или даже отрицательные) результаты. Новые результаты показали разницу в эффекте лечения на ранних и последующих периодах течения болезни Альцгеймера. В частности, в раннем периоде наблюдения в группе с НПВС был повышенный риск развития болезни Альцгеймера, однако, в более поздний период наблюдения (и после исключения лиц с исходными когнитивными проблемами) группа НПВС показала снижение риска болезни Альцгеймера. Несмотря на сложную картину, кажется, что время и продолжительность воздействия могут быть важными факторами, определяющими эффективность НПВС.
Лейкоциты
Циркулирующие лейкоциты являются привлекательными кандидатами биомаркеров AD, поскольку они могут быть получены минимально инвазивным способом и легко анализируются с помощью широко доступных методов проточной цитометрии. Поскольку определенные типы системных лейкоцитов являются долгоживущими, само собой разумеется, что эти клетки могут «ощущать» повреждение ЦНС AD-типа и реагировать путем изменения экспрессии иммунных молекул. Если бы периферические лейкоциты могли указывать на патологию ЦНС AD-типа, они имели бы значительную клиническую ценность в качестве биологических маркеров заболевания. Циркулирующие в крови лейкоциты особенно привлекательны в качестве потенциальных биомаркеров AD
Т - лимфоциты
Маркеры активации Т-клеток, возможно, являются наиболее широко изученными признаками периферических лейкоцитов, которые могут служить ранними биомаркерами болезни Альцгеймера . Ранее было обнаружено, что изменения в фенотипах периферических иммунных клеток связаны со старением , что остается самым большим фактором риска развития болезни Альцгеймера. Интересно, что Monsonego et.al обнаружили большее количество Ab-реактивных Т-клеток в крови у здоровых пожилых людей и пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению со взрослыми среднего возраста, которые продемонстрировали повышенную реактивность Т-клеток к самоантигену и сдвиги в характеристиках Т-клеток как функция возраста . Способность Т-клеток реагировать на Ab является яркой демонстрацией адаптивного иммунного ответа в контексте болезни Альцгеймера и может происходить путем перехода от нативных Т-клеток к памяти. Т-клетки памяти экспрессируют четкую структуру маркеров клеточной поверхности и реагируют способами, которые отличаются функционально от нативных клеток. В частности, при втором столкновении с определенным антигеном (таким как Ab) в контексте иммунологической костимуляции Т-клетки памяти могут вызывать более быстрый и более энергичный иммунный ответ, чем нативные клетки.
Т-клетки памяти человека могут быть классифицированы по относительным уровням экспрессии изоформ CD45 на поверхности клетки; они CD45RA - и CD45RO + . Используя проточную цитометрию, Tan et.al. измерили уровни экспрессии изоформ CD45 на изолированных CD4 + Т-лимфоцитах от пациентов с клиническим диагнозом болезни Альцгеймера, "когнитивно-патологических лиц", нормальных пожилых людей контроля и пациентов с другими (несвязанными с болезнью Альцгеймера ) формами деменции . Эти авторы отметили значительно более низкие уровни CD45RA и увеличение соотношения CD45RO / CD45RA на CD4 +.Т-клетки у пациентов с диагнозом вероятной AD и у "когнитивно аномальных индивидуумов" по сравнению с сопоставимыми по возрасту нормальными участниками или пациентами с другими формами деменции. Чтобы оценить достоверность переключения изоформы CD45 в качестве потенциального биомаркера для AD, эти авторы генотипировали своих субъектов исследования для аполипопротеина E (APOE), аллель ε4 которого является наиболее устойчивым генетическим фактором риска для AD и использовался в качестве диагностического теста . Интересно, что стратегия тестирования, сочетающая генотип APOE ε4 с CD45RA или соотношение CD45RO / CD45RA, увеличивала чувствительность, специфичность и прогностическую ценность по сравнению с одним APOE ε4 и правильно классифицировала AD примерно в 75% случаев, предполагая, что комбинация этих биомаркеров может быть полезной Эти результаты были подтверждены Larbi et.al., которые сообщили о снижении процента наnивных клеток и повышенном количестве циркулирующих CD4 + , но не CD8 + Т-клеток у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению с контролем . Jago et.al. дополнительно исследовали экспрессию отрицательной костимулирующей молекулы T-клеток, известной как CTLA-4, на культивируемых человеческих CD4 + / CD45RO + T-клетках и обнаружили, что экспрессия CTLA-4 была повышена в этом подмножестве. Эти данные свидетельствуют о том, что Т-клетки памяти могут подвергаться анергии или толерантности, возможно, вследствие постоянной антигенной стимуляции . Измененные Т-клетки памяти, по-видимому, не ограничиваются системным компартментом в контексте AD; а, Т - лимфоциты, в том числе CD45RO + Т - клеток, могут быть также обнаружены в головном мозге пациентов c болезнью Альцгеймера, повышая вероятность того, что измененные профили Т-клеток происходит в ответ на AD-типа нейропатологии . Хотя переход от наивных T-клеток памяти к периферии, по-видимому, указывает на изменение T-клеточных ответов при AD и может быть полезен в качестве биомаркера для заболевания, неясно, может ли такой тест предсказать MCI и, что более важно, какие люди могут конвертировать из MCI в AD.
В дополнение к переходу от нативных к лимфоцитам памяти, ряд исследований предполагает, что распределение других типов периферических подмножеств Т-клеток изменяется у пациентов с болезнью Альцгеймера, а CD4 + и CD8 + Т-клетки даже обнаруживаются в паренхиме головного мозга этих пациентов. Тем не менее, представление о том, что распределение подмножеств Т-клеток изменено в AD, остается спорным. В вышеупомянутом докладе Larbi et.al увеличилось количество CD4 + , но не CD8 +.клетки у пациентов с болезнью Альцгеймера. Кроме того, в этих клетках отсутствовал костимуляторный рецептор CD28, рецептор B7, который конститутивно активен на нативных Т-клетках, что еще более наводит на мысль о переходе от нативных к Т-клеткам памяти у пациентов с болезнью Альцгеймера . В более раннем исследовании Pirttilä et.al. наблюдали избирательное снижение лимфоцитов CD8 + у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению с контрольной группой соответствующего возраста , как и в некоторых других группах . Однако есть и противоречивые сообщения. Недавняя работа Bonotis et.al не продемонстрировала различия между процентами CD4 + или CD8 +.Т-клетки с помощью проточной цитометрии в периферической крови пациентов с AD от легкой до умеренной степени по сравнению со здоровыми контролями. Тем не менее, эти исследователи обнаружили положительную корреляцию между процентным содержанием CD4 + Т-клеток и когнитивным состоянием пациентов, что оценивалось по шкале MMSE . Фактически, несколько более ранних сообщений не смогли обнаружить статистически значимых различий в распределении подмножеств периферических CD4 + и CD8 + Т-клеток. Даже если такие изменения в распределении подмножеств периферических Т-клеток действительно имеют место, эти изменения могут не быть специфичными для деменции типа болезни Альцгеймера. Это было подтверждено анализом подмножеств периферических Т-клеток при болезни Альцгеймера и других формах деменции, так Chu et.al. продемонстрировали снижение субпопуляции CD8 + лимфоцитов при деменции по всем причинам, предполагая, что такой анализ не может быть в состоянии конкретно идентифицировать пациентов с болезнью Альцгеймера, но вместо этого это универсальный индекс деменции . Потенциальные объяснения противоречивых результатов, касающихся подмножеств Т-клеток, могут включать размер выборки, демографическую популяцию выборки и различия в методологиях исследований между группами. Тем не менее, вышеупомянутые противоречивые результаты ставят под сомнение полезность CD4 + и CD8+ распределения подмножеств Т-клеток, как надежный диагностический индикатор AD.
Двумя неотъемлемыми участниками патогенного иммунного / воспалительного ответа, возникающего при AD, являются молекула клеточной поверхности CD40 (интегральный мембранный гликопротеин типа I) и его родственный лиганд CD40-лиганд (CD40L - тримерный гликопротеин мембраны типа II). Эта иммунорегуляторная диада необходима для организации провоспалительных адаптивных и врожденных иммунных реакций. В ЦНС CD40 экспрессируется несколькими типами клеток, в том числе эндотелиальными клетками сосудов, гладкомышечными клетками, астроцитами, нейронами и микроглией, которые являются резидентными макрофагами мозга и , которые имеют решающее значение для опосредования врожденного иммунного провоспалительного ответа на CD40L. В ЦНС CD40L экспрессируется активированными астроцитами. На периферии, CD40L , наиболее типично выражается активированными Т - лимфоцитами, и способен запускать серию внутриклеточных сигнальных событий , провоспалительных, что приводит к секреции потенциально нейротоксических цитокинов и хемокинов. Важно отметить, что CD40L существует не только как гликопротеин, связанный с клеточной мембраной, но также встречается в растворимой, секретируемой форме, которая сохраняет биологическую активность для связывания и активации мембраносвязанного CD40 . Кроме того, CD40 также может секретироваться в растворимой форме, которая может необходимой для нейтрализации CD40L.
Предыдущие сообщения четко установили патогенный вклад взаимодействия CD40-CD40L при болезни Альцгеймера. В раннем отчете было продемонстрировано, что CD40L активировал микроглиальную активацию в ответ на низкие уровни растворимых пептидов Ab. Эта форма активации микроглии была патогенной, поскольку приводила к высвобождению TNF-a, который был нейротоксичным. Кроме того, когда трансгенных мышей APP sw (линия 2576; мышиная модель AD), которые продуцируют Ab 1–40 и Ab 1–42 и развивают возрастной церебральный амилоидоз, скрещивали с мышами, дефицитными по CD40L, эти TgAPP sw/ CD40L-дефицитные мыши демонстрировали меньше нейровоспаления и глиоза, снижали гиперфосфорилирование тау (ключевой показатель нейронального стресса) и уменьшали церебральный амилоидоз . Эти авторы предприняли фармакологический подход, чтобы выяснить роль взаимодействия CD40 / CD40L в патологии бляшек Ab в модели AD с ускоренной PSAPP-мышью . В этом исследовании мышей PSAPP лечили истощающим антителом к CD40L, и это привело к заметному ослаблению патологии бляшек Ab, а также к превосходным показателям улучшения пространственной памяти в задаче с водным лабиринтом Морриса по сравнению с мышами PSAPP, которые получили нерелевантное контрольное антитело с согласованным изотипом.
Экспрессия CD40 и CD40L изменяется в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера и на мышиной модели этого нейродегенеративного расстройства . В одном исследовании было обнаружено, что уровни растворимого рецептора CD40 (sCD40; который может быть получен из врожденных иммунных клеток) в плазме выше у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению с контрольной группой (которая состояла из здоровых молодых и пожилых людей), но различий не было обнаружено между пациентами с другими формами деменции или нейродегенеративного заболевания и этими контрольными группами . Интересно, что положительная взаимосвязь между sCD40 и AD не зависела от аллеля APOE ε4, что позволяет предположить, что sCD40 увеличивал прогностическую ценность по сравнению с генотипом APOE. Кроме того, недавно было высказано предположение, что растворимый лиганд CD40 (sCD40L; возможно, продуцируемый активированными лимфоцитами или тромбоцитами) может быть потенциальным биомаркером AD. В частности, было обнаружено, что пациенты с концентрацией в плазме 6,0 нг / мл и выше подвергаются в три раза большему риску снижения когнитивных функций в течение следующих 2 лет . Важно отметить, что участники исследования Desideri et.al не использовали препараты, которые могут потенциально влиять на уровни sCD40L, включая статины, антиоксиданты или противовоспалительные агенты. В недавнем исследовании авторы изучили уровни как sCD40, так и sCD40L в плазме и обнаружили, что они были повышены у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению с не дементными людьми, которые имели сходные демографические показатели. Когда эти авторы объединили плазменный генотип sCD40, sCD40L, Ab и APOE ε4, они обнаружили высокую чувствительность и специфичность (> 90%) для этой панели в качестве предиктора клинического диагноза болезни Альцгеймера. Последовательные результаты в приведенных выше исследованиях убедительно доказывают необходимость использования как sCD40, так и sCD40L в качестве биомаркеров болезни Альцгеймера в плазме; тем не менее, следует отметить, что эти показатели, вероятно, необходимо будет сочетать с другими для достижения необходимой чувствительности.
Было выдвинуто предположение, что со старением происходит снижение антиоксидантных механизмов и, как следствие, увеличение ущерба от производства АФК. Эта гипотеза, известная как «теория свободнорадикального старения», возникла у Хармана в 1950-х годах и продолжает получать поддержку даже сегодня . Несколько авторов применили эту теорию к AD, предполагая, что отказ антиоксидантных механизмов и усиление воспаления, связанного со старением, приводит к окислительному повреждению и способствует повреждению и гибели нейронов . Интересно, что Ekert et.al. показали, что подобные окислительные стрессоры могут индуцировать сопоставимые количества апоптоза в нейронах и в Т-клетках , что повышает вероятность того, что периферические Т-клетки, такие как нейроны, могут быть подвержены окислительному стрессу в зависимости от возраста и, возможно, в большей степени от современного мира. Дальнейшие исследования показали, что Т-клетки, полученные от пожилых людей, были более восприимчивы к апоптозу, вызванному окислительным стрессором 2-дезоксирибозой, чем те, которые получены от молодых людей . Кроме того, Т-клетки, экспрессирующие мутацию пресенилина 1, связанную с семейным AD с ранним началом, демонстрируют гиперчувствительность к гибели клеток, как и периферические лимфоциты, полученные от пациентов с AD . Эти данные согласуются с более ранним наблюдением, что периферические лейкоциты от пациентов с болезнью Альцгеймера имеют повышенный уровень внутриклеточного кальция, что является необходимым условием для апоптоза . Опираясь на эти результаты, Richarz et.al исследовали уровни растворимого Fas / CD95, ключевого проапоптотического рецептора, участвующего в ряде воспалительных заболеваний, в сыворотке от пациентов с болезнью Альцгеймера и контрольной группы. Эти исследователи обнаружили повышенные сывороточные уровни Fas / CD95 в подгруппе пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению с контролем, что указывает на проапоптотическое изменение периферической среды при этом нейродегенеративном расстройстве. Эти результаты согласуются с предыдущими данными, показывающими повышенную экспрессию Fas / CD95 на CD4 + Т-клетках у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению со здоровыми контрольными людьми по возраст. Избирательная уязвимость к запрограммированной гибели клеток, по-видимому, изменяется в Т-клетках, полученных от пациентов с болезнью Альцгеймера, особенно в присутствии АФК. Измерение количества ROS и Fas / CD95 в крови может быть периферическим показателем нейродегенерации AD-типа. Тем не менее, лимфоциты, полученные от пожилых людей без болезни Альцгеймера , также проявляют чувствительность к апоптозу, вызванному окислительным стрессом, а молекулярный механизм, с помощью которого АФК вызывают гибель клеток, недостаточно хорошо охарактеризован. Хотя вышеупомянутые результаты обычно были получены у относительно небольшого числа субъектов, они намекают на возможность использования апоптотических маркеров на Т-лимфоцитах в качестве биомаркеров AD. Тем не менее, важно определить, являются ли эти проапоптотические изменения специфичными для лимфоцитов при болезни Альцгеймера или происходят в более общем виде в результате процесса старения или других форм нейродегенерации.
В - лимфоциты
В качестве логического следствия гипотезы о том, что характер и распределение популяций Т-клеток изменяются при AD, изменения в распределении и характеристиках популяций B-лимфоцитов также были исследованы у пациентов с AD. В ряде исследований утверждается, что лимфопения сопровождает деменцию по типу болезни Альцгеймера, что позволяет предположить, что, возможно, общая иммуноферментность может быть индикатором патологических изменений при AD. В связи с этим Richarz - Zalzburger et.al. сообщили о значительном уменьшении количества как CD3 + T-клеток, так и CD19 + B-клеток у пациентов с вероятной AD по сравнению с контрольной группой соответствующего возраста . Эти результаты согласуются с более ранними сообщениями, в которых снижение подгрупп T- и B-клеток было выявлено у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению с контрольными группами соответствующего возраста. Напротив, другие исследования не выявили существенных различий в распределении CD19 + B-клеток или общих лимфоцитов между индивидуумами с AD и контрольными субъектами . В то время как Magaki et.al также не обнаружили различий в распределении клеток CD19 + у пациентов с MCI, они наблюдали повышенную лимфоцитарную экспрессию APP у этих людей . Предыдущие исследования показали, что поверхностная экспрессия APP в лимфоцитах происходит главным образом на B-клетках. Важно отметить, что нарушения в регуляции экспрессии или процессинга АРР на этих лимфоцитах могут отражать нарушение регуляции метаболизма АРР в мозге. Сниженная поверхностная экспрессия антигена CD69 клеточной поверхности ранней активации на В-клетках после митогенной стимуляции также была продемонстрирована у пациентов с ,болезнью Альцгеймера . Эти характерные изменения в экспрессии АРР и CD69 в протеоме B-клеток, по-видимому, позволяют предположить, что B-лимфоциты могут быть полезными клеточными биомаркерами AD. Такие результаты также ставят вопрос о том, способствует ли системная неспособность B-клеток правильно активировать и обрабатывать APP, непосредственно внося вклад в патогенез AD. Однако потребуется дальнейшая работа, чтобы начать решать эти важные вопросы.
Если мы примем положение , что В-лимфоциты изменяются при болезни Альцгеймера , то возникает гипотеза, что гуморальные (антитело) ответы, опосредованные дифференцированными В-клетками (известные как плазматические клетки), могут аналогичным образом нарушаться в кровообращении. Хотя общее снижение гуморального иммунитета происходит при нормальном старении, предполагается, что существуют специфические изменения как количества, так и качества иммуноглобулинов, выделяемых плазматическими клетками у пациентов с болезнью Альцгеймера. Учитывая расположение Ab пептидов в эпицентре патогенезе AD, секретируемые аутоантитела, направленные против пептида Ab, были наиболее хорошо изучены. В двух из четырех первоначальных исследований, посвященных изучению аутоантител Ab на людях, сообщалось, что они были значительно ниже у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению с контрольной группой того же возраста, а в оставшихся двух исследованиях сообщалось, что их уровни не изменились. Исследователи наблюдали аналогичное снижение уровня аутоантител к антителам Ab 1–42 в сыворотке у пациентов с болезнью Альцгеймера, но в конечном итоге пришли к выводу, что эти антитела были плохими диагностическими маркерами этого нейропсихиатрического расстройства из-за слабой чувствительности. Хотя Baril et.al не обнаружили существенных различий в концентрациях антител в сыворотке, направленных против Ab 1–40 и Ab 1–42 у пациентов с болезнью Альцгеймера, они также пришли к выводу, что эти аутоантитела вряд ли будут здесь полезными биомаркерами. Тем не менее, в ряде недавних исследований последовательно высказывалось обратное: циркулирующие аутоантитела Ab увеличиваются у пациентов с болезнью Альцгеймера и могут быть тесно связаны с частотой возникновения заболевания. Многочисленные исследования показали, что у пациентов с болезнью Альцгеймера уровень циркулирующих аутоантител к антитегам увеличивается в четыре раза по сравнению с контрольными (без нейродегенеративного расстройства) субъектами . Было даже высказано предположение, что эти аутоантитела могут усиливать нейротоксическую активность пептида Ab . По крайней мере, три доклада на сегодняшний день продемонстрировали увеличение титров антител Ab 1–42 у пациентов с болезнью Альцгеймера , и было также установлено, что титры антител сильно коррелируют с глобальными показателями деменции. Тем не менее, противоречивые сообщения иллюстрируют противоречие, связанное с использованием Ab аутоантител в качестве биомаркеров AD.
Однако недавнее исследование, проведенное Britschgi et.al, может пролить свет на причину разногласий в литературе: методологию. В то время как в ряде предыдущих исследований не удалось оценить детальную молекулярную сигнатуру антител Ab (то есть, были ли эти антитела свободны или связаны с Ab, или проявляли авидность для определенных сборок Ab, таких как мономеры, олигомеры или фибриллы). В этом исследовании были тщательно изучены уровни и молекулярный профиль аутоантител Ab в плазме пациентов с болезнью Альцгеймера и контрольных возрастных групп. Интересно, что они не обнаружили общих различий в анти-Ab антителах между разнообразной группой пациентов с болезнью Альцгеймера и контрольной группой; однако у пациентов с AD от умеренной до тяжелой степени были значительно ниже уровни реактивности антител к олигомерным препаратам Ab 1–42.чем у пациентов с легким заболеванием. Britschgi et.al. заслуживают похвалы за установление нового стандарта для анализа анти-Ab антител при AD. Однако диагностическая полезность этих конкретных иммуноглобулинов еще предстоит определить. В отличие от их наблюдения, что аутоантитела против редокс-модифицированных поперечно-сшитых олигомерных видов Ab (анти-CAPS) не изменились, предыдущее исследование, проведенное Moir et.al, показало, что уровни анти-CAPS-антител у пациентов с болезнью Альцгеймера значительно снижены по сравнению с контролями. Кроме того, Moir et al. сообщили, что возраст начала AD значительно коррелирует с иммунореактивностью плазмы к CAPS . Эта работа, наряду с другим исследованием, демонстрирующим повышение аутоантител, специфичных к Ab25–35 олигомеров в AD, позволяет предположить, что дополнительные факторы, помимо методологии, могут влиять на воспроизводимость исследований Ab аутоантител. Вопрос о том, может ли быть достигнут консенсус относительно конкретных изменений Ab аутоантител и их диагностических возможностей при AD, остается открытым.
Натуральные киллеры (NK - клетки )
Клетки естественных киллеров (NK) часто рассматриваются как мост между врожденной и адаптивной иммунной системой . Эти по своей природе цитотоксические лимфоциты критически вовлечены в элиминацию как онкогенных, так и инфицированных вирусом клеток. NK-клетки могут инициировать цитолитические или апоптотические процессы в клеточных мишенях, у которых отсутствует поверхностная экспрессия MHC. Таким образом, активность NK-клеток жестко регулируется на периферии и в ЦНС посредством нейроэндокринной системы. Помимо их роли в этом нейроиммунном интерфейсе, NK-клетки, по-видимому, очень далеки от нейродегенеративных механизмов, вовлеченных в AD. В поддержку нулевой ассоциации, множественные исследования не показали какой-либо инфильтрации ЦНС или заметных различий в популяциях NK (как определено CD3 - / CD16 +/ CD56 + клетки) у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению с контролями. Однако сообщалось о различиях в восприимчивости NK-клеток к стимулирующим или ингибирующим сигналам у пациентов с болезнью Альцгеймера. Первоначальное исследование Araga et.al показало, что количество NK-активности, индуцированной IL-2 или IFN-a в клетках, выделенных от пациентов с AD, было значительно ниже, чем в нормальных контрольных клетках. И наоборот, имеются данные об усилении цитотоксических реакций NK-клеток у пациентов с болезнью Альцгеймера. Более поздние исследования показали общую повышенную чувствительность этих лимфоцитов к физиологическим модификаторам . Более того, продольное исследование, проведенное Prolo et.al, показывает, что изменения в ответе NK-клеток на отрицательные (кортизол) или положительные (IL-2) модификаторы следуют за прогрессированием AD. Несмотря на отсутствие дополнительных исследований в этой области и некоторые расхождения в данных, представленных о фенотипах NK-клеток при AD, эти лимфоциты могут все же оказаться ценными диагностическими инструментами для этого заболевания.
Моноциты
Моноциты / макрофаги (M / M) представляют собой очевидные лейкоциты для нацеливания в качестве потенциальных биомаркеров AD вследствие их первичной роли в качестве фагоцитов, которые могут служить для ограничения церебрального амилоидоза. Стимулированные М / М синтезируют химический неоптерин, который можно использовать как показатель врожденного иммунного воспалительного статуса в кровообращении. В исследовании, проведенном Leblhuber et.al, было обнаружено, что уровни неоптерина в сыворотке крови у пациентов с болезнью Альцгеймера выше, чем в контрольной группе соответствующего возраста. Эти исследователи также обнаружили обратную корреляцию между показателями MMSE и концентрациями неоптерина в сыворотке, что позволяет предположить, что уровни неоптерина могут указывать на серьезность когнитивных нарушений AD. Кроме того, количество неоптерина, синтезируемого активированным М / М, коррелирует с их способностью высвобождать АФК . Хотя повышенные уровни неоптерина могут указывать на провоспалительный, проапоптотический иммунный ответ при AD, заметное совпадение между AD и контрольными субъектами ограничивает клиническую значимость неоптерина как биомаркера для AD. Кроме того, обратная корреляция между показателем MMSE и уровнем неоптерина, как сообщалось Leblhuber et.al, не была воспроизведена в аналогично разработанном исследовании Hall et.al.
Предполагается, что дефектный фагоцитоз Ab микроглией, резидентными макрофагами головного мозга и периферическим M / M является патогенным механизмом при AD. Недавняя работа Avagyan et.al показала, что фагоцитоз Ab был значительно подавлен в M / M, изолированном от пациентов с AD, по сравнению с контрольной группой университетских профессоров. В этом исследовании мононуклеарные клетки периферической крови (РВМС) были выделены от индивидуумов и обработаны Ab в течение ночи, а затем проанализированы с помощью проточной цитометрии для маркера CD / M / M клеточной поверхности. Установлено, что у пациентов со спорадической формой болезни Альцгеймера имеются два различных биомаркера моноцитов крови: дефектный фагоцитоз Ab, определяемый по уменьшенной средней интенсивности флуоресценции Ab в CD14 +.моноциты и транскрипционные дефекты в этих клетках после стимуляции куркуминоидом, производным куркумина (компонент куркумы специи карри), ранее предполагал увеличение фагоцитарного клиренса Ab. В то время как PBMC Ab phagocytosis, проводимый Avagyan et.al, разумно проводит различие между пациентами с AD и высокофункциональными университетскими профессорами (которые могут быть классифицированы как «суперконтроли»), этот маркер продемонстрировал плохой класс предсказания пациентов с AD, по сравнению с пациентами с MCI, без деменции/ пациенты, страдающиеболезнью Альцгеймера , или больные амиотрофическим боковым склерозом. Авторы связывают снижение специфичности со стрессом и отсутствие когнитивных и физических упражнений среди этих контрольных групп; Тем не менее, случай с PBMC Ab фагоцитозом в качестве биомаркера для AD будет трудно сделать, если эти четкие проблемы специфичности и прогнозирования класса не могут быть решены.
Дополнительная работа Kusdra et.al, характеризующая измененные популяции M / M в периферической крови, продемонстрировала повышенный процент моноцитов CD14 + / CD69 + у пациентов с болезнью Альцгйемера по сравнению с контрольной группой того же возраста . Интересно, что когда кондиционированные среды из культур M / M добавляли к нервным клеткам in vitro, наибольшее количество гибели клеток вызывали супернатанты от M / M пациентов с AD, которые имели более высокий процент экспрессии CD14 + / CD69 + . Поэтому повышенный процент CD14 + / CD69 +клетки у пациентов с болезнью Альцшеймера в сравнении с контрольными по возрасту могут быть признаком общего повышенного состояния активации врожденной иммунной системы у этих пациентов; тем не менее, этот иммунный фенотип, вероятно, не специфичен для AD (например, от пациентов с сепсисом можно ожидать демонстрации этого фенотипа иммуноактивации, и, по собственному признанию авторов, они наблюдали этот иммунофенотип у пациентов с ВИЧ-деменцией), таким образом, потребуется обратиться к проблеме специфичности снова.
Гранулоциты
Полиморфноядерные (PMN) лейкоциты (также известные как гранулоциты) могут быть в значительной степени игнорируемыми периферическими иммунными клетками с точки зрения биомаркеров AD. Исследования показали, что эти клетки могут быть активированы Ab и способны проникать в ЦНС в случаях воспаления. В настоящее время, однако, не было получено каких-либо убедительных доказательств, связывающих PMNs с нейропатологией AD. Тем не менее, исследования, изучающие изменения в пуле циркулирующих PMN в контексте AD, дали любопытные результаты. В то время как Song et.al. обнаружили значительное снижение процента циркулирующих базофилов от пациентов с болезнью Альцгеймера, другие продемонстрировали общее увеличение присутствия CD14 + PMNs у пациентов с MCI по сравнению с контролем. Например, Licastro et al.обнаружили, что метаболическая активность циркулирующих нейтрофилов у пациентов с болезнью Альцгеймера была значительно повышена по сравнению с не дементными людьми. Кроме того, увеличение как окислительного стресса, так и индукции экспрессии CD11b на нейтрофилах было показано у пациентов с болезнью Альцгеймера. В другом интересном сообщении Költringer et al. проанализированы реологические (физические) свойства PMNs от пациентов с AD. Хотя они указывают на то, что статистическая значимость не была достигнута из-за небольшого числа пациентов с болезнью Альцгеймера, использованных в их проспективном исследовании, авторы предполагают, что гранулоциты, по-видимому, более "физически жесткие" при болезни Альцгеймера. В целом, эти исследования предполагают существование системного компартментального ответа PMN при AD. Кажется, в этой литературе нет явных противоречий; однако необходимы дополнительные исследования, посвященные изучению статуса отдельных субпопуляций гранулоцитов (т. е. эозинофилов, базофилов и нейтрофилов) при болезни Альцгеймера, прежде чем можно будет сделать какие-либо выводы относительно того, что эти периферические иммунные клетки, которые часто игнорируются в контексте AD все же способны предоставить диагностическую информацию о состоянии болезни.
Заключение
Периферические лейкоциты могут служить «сенсорами» для нейродегенеративных и / или нейровоспалительных признаков AD. Кроме того, некоторые авторы полагают, что изменения в периферических лейкоцитах могут отражать эти процессы на ранней стадии продромальной стадии заболевания и, возможно, позволяют провести раннюю диагностику болезни Альцгеймера неинвазивным способом. Если бы это было так, то простая и относительно неинвазивная процедура сбора крови могла бы предоставить всю необходимую диагностическую информацию, так как и сывороточные белки, и группы лейкоцитов могли бы быть выделены и впоследствии проанализированы на предмет предполагаемых биомаркеров AD. Подмножество клинических и лабораторных данных поддерживают это понятие, и стоит рассмотреть многие из этих отчетов в этом обзоре. Кроме того, интересный отчет продемонстрировал, наличие 18 сигнальных белков в плазме, что еще больше подтверждает идею о том, что опосредованные лейкоцитами иммунные / воспалительные реакции могут быть полезными биомаркерами болезни Альцгеймера. Тем не менее, исследования еще не привели к идентификации окончательного биомаркера лейкоцитов для AD. Несмотря на то, что обсуждаемые здесь множественные лейкоцитарные аналиты потенциально связаны с иммунными / воспалительными реакциями, присутствующими при AD, ни один из этих биомаркеров не был однозначно связан с заболеваемостью или с его прогрессированием . Хотя такие окончательные исследования трудно провести из-за включения исчерпывающего списка маркеров лейкоцитов и большого размера выборки, непредвзятые подходы в конечном итоге будут необходимы для определения полезности периферических лейкоцитов в качестве биомаркеров AD. Вполне вероятно, что в случае сложного заболевания, такого как болезнь Альцгеймера , потребуется мультимодальный подход с использованием биомаркеров для достижения приемлемой чувствительности, специфичности, прогностической ценности и надежности.
По мере того, как увеличивается продолжительность жизни людей и становятся доступными дополнительные терапевтические подходы, возрастает и важность надежного биомаркера для болезни Альцгеймера. Хотя имеются интригующие сообщения, демонстрирующие измененные фенотипы периферических лейкоцитов при болезни Альцгеймера, эта область страдает от непоследовательности и невоспроизводимых результатов. Различия в результатах могут быть связаны с различиями в методологии, небольшими размерами выборки и неоднородностью выборочных популяций. Обобщенные изменения в иммунитете, которые сопровождают процесс старения, также затрудняют идентификацию подходящих лейкоцитарных биомаркеров для AD. Эти и другие важные вопросы остаются в отношении диагностического потенциала изменений периферических иммунных клеток при болезни Альцгеймера.
Даже если мы сможем обнаружить надежные биомаркеры на основе иммунитета для болезни Альцгеймера в течение следующих 5 лет, такие результаты, несомненно, вызовут больше вопросов, чем ответов. В связи с присущей корреляционной природой исследований биомаркеров очевидным вопросом будет: какова этиологическая значимость биомаркеров лейкоцитов? Смежный вопрос, который может быть поднят, заключается в том, вызваны ли изменения в периферических лейкоцитах нейропатологическими изменениями AD-типа или, возможно, даже способствуют заболеванию. Хотя в области биомаркеров лейкоцитов при болезни Альцгеймера все еще слишком смутно, ответы на эти вопросы, тем не менее, соблазнительны. На некоторые из этих вопросов можно ответить, используя генетически сконструированные мышиные модели AD, которые обеспечивают более контролируемую систему, в рамках которой учитывается как гипотеза биомаркера лейкоцитов AD, так и то, являются ли эти клетки этиопатогенетическими факторами, способствующими заболеванию. Остается с нетерпением ждать результатов этих исследований и связанных с ними работ, поскольку область исследований биомаркеров AD лейкоцитов неуклонно стремиться в будущее.
Выводы
Болезнь Альцгеймера (AD) имеет значительные иммунные и воспалительные компоненты, и циркулирующие лейкоциты могут представлять ценные биомаркеры для заболевания.
Некоторые популяции лимфоцитов, такие как CD4 + T-клетки с «памятью» , являются привлекательными биологическими маркерами-кандидатами для AD.
Большинство исследований, предполагающих, что периферические лейкоциты могут быть биомаркерами для AD, страдают от других сообщений, показывающих нулевые эффекты или противоположные результаты.
Будущие исследования, разработанные с большим количеством субъектов, будут необходимы, чтобы окончательно установить, действительно ли потенциальные популяции лейкоцитов являются надежными биомаркерами AD. ( Rezai-Zadeh K., et.al., 2010).
Литература
Araga S, Kagimoto H, Funamoto K, Takahashi K. Reduced natural killer cell activity in patients with dementia of the Alzheimer type. Acta Neurol Scand. 1991;84(3):259–263
Arvanitakis Z, Grodstein F, Bienias JL, et al. Relation of NSAIDs to incident AD, change in cognitive function, and AD pathology. Neurology. 2008;70(23):2219–2225
Avagyan H, Goldenson B, Tse E, et al. Immune blood biomarkers of Alzheimer disease patients. J Neuroimmunol. 2009;210(1–2):67–72.
Bonotis K, Krikki E, Holeva V, Aggouridaki C, Costa V, Baloyannis S. Systemic immune aberrations in Alzheimer’s disease patients. J Neuroimmunol. 2008;193(1–2):183–187.
Breitner JC, Haneuse SJ, Walker R, et al. Risk of dementia and AD with prior exposure to NSAIDs in an elderly community-based cohort. Neurology. 2009;72(22):1899–1905.
Dysken MW, Minichiello MD, Hill JL, et al. Distribution of peripheral lymphocytes in Alzheimer patients and controls. J Psychiatr Res. 1992;26(3):213–218.
Eckert A, Schindowski K, Leutner S, et al. Alzheimer’s disease-like alterations in peripheral cells from presenilin-1 transgenic mice. Neurobiol Dis. 2001;8(2):331–342
Eckert A, Cotman CW, Zerfass R, Hennerici M, Muller WE. Lymphocytes as cell model to study apoptosis in Alzheimer’s disease: vulnerability to programmed cell death appears to be altered. J Neural Transm Suppl. 1998;54:259–267
Flurkey K, Stadecker M, Miller RA. Memory T lymphocyte hyporesponsiveness to non-cognate stimuli: a key factor in age-related immunodeficiency. Eur J Immunol. 1992;22(4):931–935.
Hu GR, Walls RS, Creasey H, McCusker E, Broe GA. Peripheral blood lymphocyte subset distribution and function in patients with Alzheimer’s disease and other dementias. Aust NZ J Med. 1995;25(3):212–217
Hyman BT, Smith C, Buldyrev I, et al. Autoantibodies to amyloid-b and Alzheimer’s disease. Ann Neurol. 2001;49(6):808–810
Ikeda T, Yamamoto K, Takahashi K, Yamada M. Immune system-associated antigens on the surface of peripheral blood lymphocytes in patients with Alzheimer’s disease. Acta Psychiatr Scand. 1991;83(6):444–448
Koltringer P, Reiseeker F, Eber O, Langsteger W, Lind P. The rheology of erythrocytes and granulocytes in Alzheimer’s disease and multi-infarction-dementia: a prospective study. J Neural Trasm. 1989;1:91
Kusdra L, Rempel H, Yaffe K, Pulliam L. Elevation of CD69+ monocyte/macrophages in patients with Alzheimer’s disease. Immunobiology. 2000;202(1):26–33
Leffell MS, Lumsden L, Steiger WA. An analysis of T lymphocyte subpopulations in patients with Alzheimer’s disease. J Am Geriatr Soc. 1985;33(1):4–8.
Licastro F, Morini MC, Davis LJ, et al. Increased chemiluminescence response of neutrophils from the peripheral blood of patients with senile dementia of the Alzheimer’s type. J Neuroimmunol. 1994;51(1):21–26.
Masera RG, Prolo P, Sartori ML, et al. Mental deterioration correlates with response of natural killer (NK) cell activity to physiological modifiers in patients with short history of Alzheimer’s disease. Psychoneuroendocrinology. 2002;27(4):447–461.
McGeer PL, Schulzer M, McGeer EG. Arthritis and anti-inflammatory agents as possible protective factors for Alzheimer’s disease: a review of 17 epidemiologic studies. Neurology. 1996;47(2):425–432
Pallister C, Jung SS, Shaw I, Nalbantoglu J, Gauthier S, Cashman NR. Lymphocyte content of amyloid precursor protein is increased in Down’s syndrome and aging. Neurobiol Aging. 1997;18(1):97–103
Pirttila T, Mattinen S, Frey H. The decrease of CD8-positive lymphocytes in Alzheimer’s disease. J Neurol Sci. 1992;107(2):160–165
Prolo P, Chiappelli F, Angeli A, et al. Physiologic modulation of natural killer cell activity as an index of Alzheimer’s disease progression. Bioinformation. 2007;1(9):363–366.
Rezai-Zadeh K, Gate D, Town T. CNS infiltration of peripheral macrophages: D-day for neurodegenerative disease? J Neuroimmune Pharmacol. 2009
Richartz-Salzburger E, Batra A, Stransky E, et al. Altered lymphocyte distribution in Alzheimer’s disease. J Psychiatr Res. 2007;41(1–2):174–178.
Scharf S, Mander A, Ugoni A, Vajda F, Christophidis N. A double-blind, placebo-controlled trial of diclofenac/misoprostol in Alzheimer’s disease. Neurology. 1999;53(1):197–201.
Thal LJ, Ferris SH, Kirby L, et al. A randomized, double-blind, study of rofecoxib in patients with mild cognitive impairment. Neuropsychopharmacology. 2005;30(6):1204–1215
Tollefson GD, Godes M, Warren JB, Haus E, Luxenberg M, Garvey M. Lymphopenia in primary degenerative dementia. J Psychiatr Res. 1989;23(3–4):191–199
Town T. Alternative Ab immunotherapy approaches for Alzheimer’s disease. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2009;8(2):114–127
Town T, Tan J, Flavell RA, Mullan M. T-cells in Alzheimer’s disease. Neuromolecular Med. 2005;7(3):255–264
Sulger J, Dumais-Huber C, Zerfass R, Henn FA, Aldenhoff JB. The calcium response of human T lymphocytes is decreased in aging but increased in Alzheimer’s dementia. Biol Psychiatry. 1999;45(6):737–742.
Scali C, Prosperi C, Bracco L, et al. Neutrophils CD11b and fibroblasts PGE(2) are elevated in Alzheimer’s disease. Neurobiol Aging. 2002;23(4):523–530.
Shalit F, Sredni B, Brodie C, Kott E, Huberman M. T lymphocyte subpopulations and activation markers correlate with severity of Alzheimer’s disease. Clin Immunol Immunopathol. 1995;75(3):246–250.
Singh VK. Neuroimmune axis as a basis of therapy in Alzheimer’s disease. Prog Drug Res. 1990;34:383–393.
Solerte SB, Fioravanti M, Severgnini S, et al. Enhanced cytotoxic response of natural killer cells to interleukin-2 in Alzheimer’s disease. Dementia. 1996;7(6):343–348
Song C, Vandewoude M, Stevens W, et al. Alterations in immune functions during normal aging and Alzheimer’s disease. Psychiatry Res. 1999;85(1):71–80
Stieler JT, Lederer C, Bruckner MK, et al. Impairment of mitogenic activation of peripheral blood lymphocytes in Alzheimer’s disease. Neuroreport. 2001;12(18):3969–3972.
Schindowski K, Leutner S, Muller WE, Eckert A. Age-related changes of apoptotic cell death in human lymphocytes. Neurobiol Aging. 2000;21(5):661–670.
Sun JC, Lanier LL. Natural killer cells remember: an evolutionary bridge between innate and adaptive immunity? Eur J Immunol. 2009;39(8):2059–2064
Togo T, Akiyama H, Kondo H, et al. Expression of CD40 in the brain of Alzheimer’s disease and other neurological diseases. Brain Res. 2000;885(1):117–121.
Добавить комментарий