Болезнь Альцгеймера (AD) характеризуется накоплением внеклеточных амилоидных β (Aβ) бляшек, интранейрональных включений (нейрофибриллярных клубочков), состоящих из усеченных и фосфорилированных форм белка, стабилизирующего микротрубочки, тау, дистрофическими нейритами, потерей синапсов и нейронов и выраженного глиоза, который включает изменения в морфологии и функции микроглии и астроцитов. Представляет интерес валидация биомаркеров амилоидной патологии : позитронно-эмиссионная томография Aβ (PET) и соотношение в цереброспинальной жидкости Aβ длиной 42 на 40 аминокислот (CSF Aβ42 / Aβ40) , а также дисфункции тау и агрегации (цереброспинальный жидкость- общий или фосфорилированный тау и тау ПЭТ). Тем не менее, исследования CSF и PET далеки от стандартных тестов и пртоколов в общей практике, а, учитывая высокую распространенность заболевания, альтернативы, такие как биомаркеры , выделенные на основе крови, представляют собой интерес в качестве инструментов скрининга для определения того, кого из пациентов следует направить к клиника памяти для дальнейшего специфического тестирования.
Биомаркеры тканей мозга, обычно присутствуют в крови в относительно низких концентрациях из-за гематоэнцефалического барьера, препятствующего свободному прохождению молекул между ЦНС и кровеносными сосудами. Кроме того, некоторые из биомаркеров, связанных с патологией AD, экспрессируются в не-церебральных тканях, что может мешать их измерению в крови. Отметим, что в крови могут присутствовать гетерофильные антитела (эндогенные антитела, которые реагируют с антителами иммунохимического теста для измерения биомаркера), которые могут давать ложно высокие или низкие результаты. Эти типы антител являются гораздо меньшей проблемой в CSF, где уровни антител намного ниже. Отметим, что аналит может подвергаться протеолитической деградации различными протеазами в плазме.
Aβ
Первые результаты исследований в плазме Aβ, описанные в базе данных AlzBiomarker , не выявили последовательных изменений ни в Aβ42, ни в Aβ40 при болезни Альцгеймера. Этот результат, скорее всего, был связан со сложностями анализа; на измерения Aβ в плазме могут влиять матричные эффекты (главным образом, другие белки плазмы, связывающие Aβ), и поэтому аналитическая чувствительность первых анализов не позволяла ослабить такие матричные эффекты. В 2011 году был опубликован сверхчувствительный анализ на одну молекулу (Simoa) для Aβ42 . Возникла корреляция плазмы с CSF в плане Aβ42, а улучшенная аналитическая чувствительность прояснила, что отношение Aβ42 к Aβ40 в плазме снижено у амилоидных PET-позитивных пациентов способом, аналогичным CSF Aβ42 / Aβ40, хотя с менее выраженным разделением.
Несколько лет назад были описаны надежные анализы на основе масс-спектрометрии с иммунопреципитацией (IP-MS) для Aβ40 и Aβ42, показывающие снижение отношения Aβ42 / Aβ40 в плазме (аналогично тесту CSF) с диагностической точностью около 90%. Эти новые форматы анализа не решают проблему смешения с нецеребральной экспрессией Aβ, например, в тромбоцитах крови , которая влияет на специфичность теста на церебральные бляшки Aβ, но все же представляют собой важный шаг вперед.
P-tau
На стадии деменции при AD концентрации тау в плазме, измеренные с помощью сверхчувствительных анализов, увеличиваются по сравнению с индивидуумами когнитивно-нормального контроля, но не так отчетливо, как в CSF. Исследователи обнаружили высокий T-тау в плазме, связанный с более быстрым прогрессированием заболевания. Некоторые авторы разработали анализ для тау, фосфорилированного по аминокислоте. Концентрация P-tau в плазме, измеренная с помощью этого анализа, была связана как с Aβ, так и с PET, а также с другими фенотипами, ассоциированными с AD, эти ассоциации были сильнее, чем те, которые были получены с использованием T-тау-теста в плазме. Общие результаты этого исследования хорошо согласуются с двумя другими исследованиями, показывающими увеличение концентрации P-тау в плазме при болезни Альцгеймера , определяемое с использованием технологии иммуномагнитного восстановления и Simoa соответственно.
NfL
Хорошо реплицированным биомаркером для нейродегенерации при AD является плазменный нейрофиламент (NfL), который является интрааксональным структурным белком, который проникает в биологические жидкости организма при повреждении аксонов независимо от причины. Уровни NfL в сыворотке или плазме (любая матрица обладает хорошей эффективностью) сильно коррелируют с NfL в CSF, повышаются при некоторых нейродегенеративных заболеваниях без AD и повышаются как при семейной, так и при спорадической AD. При семейном AD уровни NfL увеличиваются во временном интервале приблизительно за 10 лет до клинического начала болезни; при спорадических заболеваниях изменения могут появиться несколько позже и могут также зависеть от возрастных изменений (концентрация NfL увеличивается примерно на 3% в год в спинномозговой жидкости при нормальном старении или не-AD патологии. NfL в плазме или сыворотке может быть надежным биомаркером крови для нейродегенерации при AD и других нейродегенеративных заболеваниях.
Протеины
Панели маркеров могут превосходить отдельные маркеры-кандидаты для диагностики, прогнозирования и характеристики AD. Был предложен ряд многовариантных панелей биомаркеров на основе крови для классификации заболевания и его патологии. Также были идентифицированы 18 белков плазмы, чья совокупная сигнатура могла бы отличать пациентов с болезнью Альцгеймера от контроля с точностью до 90%, а также позволила бы выявлять пациентов с МCI, которые подвергаются особому риску прогрессирования до начала болезни Альцгеймера в течение пяти лет. Отметим, что многие из 18 первоначально идентифицированных белков также были связаны с уровнями CSF в Aβ и тау. В дальнейшем, J. Marksteiner et.al. ( 2011) обнаружили, что только 5 из 18 исходных маркеров имели значительно отличающиеся концентрации у пациентов с MCI и AD по сравнению с контрольной группой. Они обнаружили, что чувствительность и специфичность панели для идентификации AD и MCI составляют 65–75% и 52–63% соответственно. Многие из аналитов, выявленных в ходе этих исследований, связаны с амилоидозом и / или воспалением, но все же здесь наблюдается заметное отсутствие гармонизации и репликации результатов.
Панели симптомов
В дополнение к исследованиям «случай-контроль» были разработаны панели биомаркеров на основе крови для оценки связанных с болезнью фенотипов ( симптомов ) , таких как снижение когнитивных функций, атрофия головного мозга и отложение неокортикального Aβ. Маркеры воспаления, а также белки, связанные с каскадом комплемента , говорят о связи с когнитивными показателями, снижением когнитивных функций и прогрессированием симптомов болезни.
Биомаркеры крови, способные идентифицировать AD на самых ранних стадиях, как ожидается, окажут наибольшее влияние на использование в качестве инструмента скрининга. Ранние сроки аномальных уровней неокортикального отложения Aβ делают его «золотым стандартом» для ранней идентификации заболевания, и поэтому сигнатуры крови, связанные с неокортикальным отложением Aβ, представляют собой значительный интерес. S. Burnham et al. ( 2014) идентифицировали 6 белков плазмы, которые внесли вклад в сигнатуру, способную оценить уровни неокортикального отложения Aβ в когорте AIBL с чувствительностью и специфичностью 80 и 82% соответственно. Исследование репликации, проведенное N. Voyle et.al. ( 2015) , выявило, что полипептид поджелудочной железы и IgM коррелируют с отложением неокортикального Aβ, причем IgM также коррелирует с отложением неокортикального Aβ у когнитивно нормальных лиц. Опять же, эти сигнатуры совпадают как с воспалительным ответом, так и с каскадом комплемента.
Метаболомика
Последние достижения в области ядерного магнитного резонанса и масс-спектроскопии в сочетании с высокоэффективной жидкостной / газовой хроматографией позволили провести динамическую оценку тысяч метаболитов, отражающих функциональные сети нисходящих изменений генома, транскриптома и протеома.
Метаболические изменения в плазме, демонстрирующие отличия между контролями и AD, были описаны N. Greenberg et al. ( 2009) , причем двумя наиболее влиятельными метаболитами здесь являлись глицерофосфохолин и d-глюкозаминид. Кроме того , биосинтез и метаболизм бета-аланина, аспартата и аспаргина, аланина, L-цистеина, L-метионина, метионин-цистеин-глутамата, L-аргинина, лизина и желчных кислот значительно различались между контролями и болезнью Альцгеймера.
Оценка липидов стала еще одной областью исследований при поиске биомаркеров болезни Альцгеймера на основе анализа крови. Отметим, что уровни липидов значительно различаются между носителями и не носителями мутаций в исследовании по семейной форме AD, , а также по AD и контролям в спорадическом исследовании AD.
Панели биомаркеров microRNA
Эпигенетика также представляет все больший интерес в плане биомаркеров , поскольку регуляция генов микро-РНК (microRNA) представляет собой одно из перспективных напрвлений в этой области исследований. Предполагается, что miRNAs транспортируются в липосомах, HDLs, экзосомах и других белках, защищающих miRNA от деградации. P. Leidinger et al. ( 2013) впервые сообщили о панели из 12 микроРНК, способных отличить болезнь Альцгеймера от здорового контроля с точностью 93%. Панель также обладала способностью отличать пациентов с болезнью Альцгйемера от пациентов с MCI, рассеянным склерозом, паркинсонизмом, большой депрессией, шизофренией и биполярным расстройством с точностью 74–78%.
В настоящее время 136 отдельных miRNAs значительно изменяются между AD и контрольными состояниями. Из этих 136 miRNAs 36 были независимо подтверждены и представлены в двух или более материалах, причем hsa-miR-125b сообщалось чаще , в частности, 6 раз.
Экзосомы
Первоначально в литературе появились сообщения, в которых полученные из нейронов экзосомы были выделены из сыворотки с использованием антител против антигенов, обогащенных ЦНС и были подвергнуты лизису и анализу на AD-связанные биомаркеры.
Эпилог
Сегодня , по-видимому, исследования привели к сдвигу в парадигме посика биомаркеров - от мультиплексных анализов, которые были популярны примерно 5 лет назад, - к замкнутому кругу , т.е. назад к маркерам-одиночкам ( кандидатам) , которые также были предметом исследований 10–15 лет назад.
Маркерами-кандидатами, наиболее перспективными в качестве маркеров для AD, сегодня являются соотношение Aβ42 / Aβ40 в плазме, тау и NfL, но также имеются данные о новых панелях, которые могут представлять ответы тканей на патологические процессы, связанные с AD.
Добавить комментарий