Opetusvideo AD taudin tapahtumista aivoissa

https://www.youtube.com/watch?v=NjgBnx1jVIU
https://www.youtube.com/watch?v=7_kO6c2NfmE 
 https://www.youtube.com/watch?v=dj3GGDuu15I

Abetan tärkeys 2015 biologisena merkitsijäaineena dementian diagnoosissa ja terapiassa ( J Panneen mukaan)

Josef Pannee.  Mass spectrometric quantification of amyloid-beta in cerebrospinal fluid and plasma- Implication for Alzheimer´s disease.

 ISBN 978-91-628-9487-0

• Miten Abeta toimii biomerkitsijänä AD taudissa ?
  

Niitä on erilaisia määriä ja suhteita, joista voidaan päätellä jotakin ottaen myös huomioon muita biomerkitsijöitä. Miten? Tästä Josef Panneen väitöskirja antaa selvennystä sivuilla 7-9 ja teen muistiinpanot suomeksi.

Vuonna 1995- ei niin kauan aikaa sitten- käyttämällä ELISA- menetelmää osoitetiin, että Abeta (1-42) pitoisuus AD-potilaiden aivoselkäydinnesteessä oli vähäisempi kuin kontrollihenkilöillä. Ja tämä löytö toistettiin useissa toisistaan riippumattomissa tutkimuksissa, myös erilaisia menetelmiä käytettäen. Laajalti hyväksyttynä selityksenä on ollut, että alentunut aivoselkäydinnesteen Abeta(1-42)- pitoisuus johtuu siitä, että tätä peptidipituutta kertyy aivoissa muodostuneisiin plakkeihin. Abeta(1-42)-pitoisuus on 50% alempi AD-potilalla verrattuna terveisiin kontrollihenkilöihin ja se on näyttänytkin toimivan lukuisissa tutkimuksissa hyvänä biomerkitsijänä esivaiheen AD-taudista.

Kun on kombinoitu tämä yllämainittu tieto hermosolujen mikroputkia ( mikrotubulus) vakauttavasta tau-proteiinista saatuun tietoon (P-tau ja T-tau tähän sisältyneenä, nehän heijastavat vyyhtipatologiaa( P-tau) ja aivokuoren neuronijatkeitten, aksonien, rappeutumista (T-tau)), niin nämä biomerkitsijät ovat osoittaneet suurta AD- taudin diagnostista täsmäävyyttä. Vuodesta 2007 alkaen ne sisältyvät AD-taudin diagnostisiin tutkimuksiin.

Monissa kliinisissä laboratorioissa mitataan rutiinisti Abeta(1-42) pitoisuutta useilla saatavilla olevilla immunologisilla tekniikoilla, kuten ELISA:lla. Mutta nämä menetelmät kärsivät suuresta variabiliteetista- varsinkin laboratorioitten välisistä, mikä taas haittaa Abeta(1-42) peptidin käyttämistä diagnostisina merkitsijänä. Sekä aivoselkäydinneste että plasma sisältävät monenlaisia Abeta-peptidejä ja niissä on Abeta (1-40)-kokoista peptidiä noin kymmenen kertaa yleisempänä kuin Abeta(1-42)-kokoa ja lisäksi on olemassa eriävyyttä yksilöitten kesken kaiken Abeta-peptidien tuotannon totaalimäärässä. Siitä seuraa loogisesti, että käytettäessä ainoastaan Abeta(1-42) mittausta, ne, joiden Abetatuotanto on vähäistä, tulevat virheellisesti positiiviseksi AD-taudin suhteen kun taas päinvastainen tilanne vallitsee, jos henkilö tuottaa runsaasti Abetaa ( siis voi tulla väärä negatiivinen päätelmä AD-taudin suhteen) . Koska puolestaan Abeta(1-40)-kokoisen peptidin pitoisuudet aivoselkäydinnesteessä ovat muuttumattomia AD-taudissa, niin AD-diagnoosin täsmällisyttä parantaa, jos käytetään suhdetta Abeta(1-42)/Abeta(1-40).

Plasman Abeta-peptidien mittaaminen-( poikkeuksena äskettäin kuvattu Abeta-peptidi, joka sisältää beta-sekretaasin pilkkoamiskohdan tienoon) - ei ole vielä osoittanut hyötyä AD-taudin biomerkitsijänä. Plasman Abeta on pääasiassa peräisin erilaisista aivojen ulkopuolisista solutyypeistä, esim. veren trombosyyteistä ja täten ne eivät heijasta keskushermoston plakkipatologiaa sillä tavalla kuin aivoselkäydinnesteen Abeta(1-42) . Kuitenkin plasman Abeta voisi hyödyttää terapeuttisissa kliinisissä kokeissa kun monitoroidaan farmakodynamiikkaa annosten asetusta varten varhaisissa kliinisissä kokeissa samoin kuin monitoroitaessa mahdollista Abeta poistumaa aivoista veren puolelle.

Tietokonetomografiaa (CT) käytetiin aluksi sulkemaan pois muita dementian syitä aivorakenteen muutoksia tutkittaessa ja sen syrjäytti myöhemmin MRI, magneettikuvaus. Tässä vaiheessa käytetään rakenteellista ja funktionaalista magneettikuvantamista tukemaan kliinistä AD-diagnoosia. Rakenteellinen MRI visualisoi aivoatrofian, mikä on neurodegeneraatiolle luonteenomainen. AD-taudissa progredioiva, etenevä, surkastuminen nähdään ensiksi mediaalisessa ohimolohkossa tyypillisesti alkaen entorhinaaliselta kuorikerrokselta ja sen jälkeen seuraa hippocampus, amygdala ja parahippocampus. Toiminnallinen magneettikuvaus (fMRI) mittaa epäsuorasti neuronaalista aktiivisuutta käyttämällä veren happipitoisuudesta riippuvaa kontrastikuvantamista; neuronaalinen aktiivisuus luodaan kognitiivisista tehtävistä ja tuloksia vertaillaan normaalisuorituksiin . Lepotilan funktionaalinen MRI (rsfMRI, resting state functional MRI) voidaan mitata levon aikana tutkittaessa yhteyksiä ja koetettaessa löytää varhainen aivojen huonontunut toiminta, mikä korreloi AD-tautiin.

Koska rypälesokeri glukoosi on aivojen primääri energianlähde, glukoosianalogin (FDG) ottoa voidaan käyttää kombinoituna PET- tutkimukseen AD-potilaiden aivojen aineenvaihdunnan tutkimuksessa. AD-potilaiden aivossa voidaan havaita alentunutta glukoosin aineenvaihduntaa, mikä pahentaa taudin progressiota ja korreloi AD:n patologiseen diagnoosiin ja autopsiaan. (FDG, fluoro-deoxy-D-glukoosi).

Amyloidin kuvantaminen PET-menetelmällä saatiin ensin tehtyä 11C-PiB:n avulla, joka on isotoopilla merkattu jäljittäjäaine, hyvin spesifinen fibrillaariselle Abetalle; sillä on osoittautunut olevan merkitsevästi parempi pidättyminen aivokuoreen AD-potilailla verrattuna kontrollihenkilöihin. Viime aikoin on otettu käyttöön kolme 18-F isotoopilla merkattua jäljittäjäainetta florbetaben, florbetapir ja flutemetamol, joilla on samanlaiset aivokuoreen pidättyvät ominaisuudet. Kuitenkin 18-F- jäljittäjäaineitten puoliintumisaika on noin 110 minuuttia verrattuna 11-C-PiB:n 20 minuuttiin, mikä sallii 18-F- jäljittäjäaineiden sentralisoidun tuotannon ja toimitamisen kaukanasijaitseviin PET-scanning -laitoksiin- kun taas 11-C isotooppi vaatii paikalla sijaitsevan syklotronin.

On olemassa kaksi PET- jäljittäjäainetta tau-proteiinille ja niitä on lähiaikoina kokeiltu ihmisillä. Phenyl/pyridinyl-butadienyl-benzothiazoles/benzothiazoliums saattavat kyetä erottamaan Abetan tau:sta in vivo, kun taas 18-F-T808 näyttää sitoutuvan tauproteiiniin aiovkudosleikkeissä ja in vivo.

Yhteenveto AD taudissa käytetyistä biomerkitsijöistä

Tyyppi , Biomerkitsijä, Muuttuminen AD- taudissa

Aivoselkäydinneste, Abeta (1-42) , AD-taudissa pitoisuus laskee.

Aivoselkäydinneste, Abeta(1-42)/Abeta(1-40) ,AD- taudissa suhde laskee.

Aivoselkäydinneste, T-tau, AD-taudissa pitoisuus kohoaa

Aivoselkäydinneste, P-tau, AD-taudissa pitoisuus kohoaa.

Kuvantaminen, Rakenteellinen MRI, AD-taudissa aivojen tilavuus alenee

Kuvantaminen, Funktionaalinen MRI , AD-taudissa funktionaaliset yhteydet vähenevät

Kuvantqaminen, FDG-PET, AD-taudissa glukoosin aineenvaihdunta alenee

Kuvantaminen, Amyloidi-PET, AD-taudissa Abeta pidättyminen aivoon lisääntyy

Kuvantaminen, Tau-PET, AD-taudissa solunsisäinen tau pitoisuus kohoaa.

• Maininta hoitomenetelmistä

Nykyisin on neljä lääkettä saatavilla, jotka voinevat väliaikaisesti parantaa AD-potilaiden oireita: kolme niistä on asetyylikoliiniesteraasin estäjiä ja yksi on NMDA-reseptorin antagonisti, mutta näihin asti ei ole olemassa mitään terapiaa, joka hidastaisi tai pysäyttäisi AD-taudin progression. Kaksi päähoitostrategiaa on lähiaikana arvioitu kliinisessä kokeessa ja ne ovat aktiivi sekä passiivi Abeta-immunoterapia. Aktiivissa Abeta-immuunoterapiassa potilas immunisoidaan Abeta-peptideillä tai fragmenteilla stimuloiden endogeenisten anti-Abeta-vasta-aineiden kehkeytymistä, kun taas passiivissa immunoterapiassa potilasta käsitellään laskimonsisäisesti infusoiden monoklonaalisia anti-Abeta-vasta-aineita. Ei melkein mitkään viimeaikaisista kliinisistä kokeista joissa mahdollisilla anti-Abeta-aineilla modifioidaan lääkkein tautia, ole onnistuneet osoittamaan positiivisia vaikutuksia primäärisiin kliinisiin tuloksiin, vaikka nämä lääkkeet hiiren AD-mallissa ovat kyenneet estämään ja joissain tapauksissa puhdistamaan amyloidiplakkeja

Yksi mahdollinen selitys on että ihmisillä hoito on alettu liian myöhään; AD-taudin uskotaan olevan presymptomaattisessa ( esioireisessa) vaiheessa 20- 30 vuotta., joten neurodegeneraatio saattaa olla jo liian pitkälle edennyttä ja laaja-alaista näissä kliinisissä kokeissa. Toinen selitys on, että kaikkia ei ole adekvaatisti pystytty diagnosoimaan ja tutkimukseen on saatettu sisällyttää toisia dementiamuotoja potevia. Tämän takia on tarvetta spesifisemmistä työvälineistä oikean tutkimuspotilasmateriaalin koostamisessa, jolloin AD-biomerkitsijöillä on vitaali merkitys jotta saatetaan sisällyttää tutkimukseen varhaisempien AD-tautiasteiden yksilöitä

Normaali APP voi olla geneettiseti mutatoitunut Mitä se vaikuttaa Abetan muodostumiseen? (J Pannee, 2015)

Onko APP normaaliproteiinimuodossaan   vai mutaatiotuotteena?

LÄHDE Pannee J. Mass spectrometric quantification of amyloid-beta in cerebrospinal fluid and plasma. Implications for Alzheimers disease. (Sivuilta 5-6 suomennosta) ISBN978-91-628-9487

 

Kuten monissa ikään korreloivissa taudeissa, suurin AD riskitekijä on ikä. Useimmat diagnosoidaan 65 vuoden iässä tai sitä vanhempana. Ikäryhmässä 60-64 alle 1% on AD tautisia kun taas yli 85-vuotiaissa on yli 24%:lla AD diagnosoituna. Ottaen huomioon taudin latentti vaihe, kun kliinisiä oireita ei ole, varsinainen AD-prevalenssi on todennäköiseti korkeampi. Lisäksi on aika iso joukko muita riskitekijöitä, joilla on assosiaatiota epidemiologisten tutkimusten perusteella, näitä ovat esim.matala henkinen ja fyysinen aktiviteetti, päävamma, oksidatiivinen stressi, arterioskleroosi, korkea verenpaine, hyperhomocysteinemia ja hyperkolesterolemia, mutta niiden osuus on vähäinen.

AD-siirtogeenisilä hiirillä on osoitettu, että aivojen hypoxia (alentunut hapensaanti) lisää Abetan pitoisuuksia aivoissa indusoimalla betasekretaasia. Samoin myös kerebrovaskulaarinen ( aivoverisuonten) hypoperfuusio, (alentunut verenvirtaus) aiheuttaa oppimisen ja muistin huononemista ja ajasta riippuvaa Abeta-oligomeerien kertymää koe-eläimen aivossa.

Niillä ihmisillä, jotka ovat menehtyneet iskemiseen halvaukseen, on todettu noussutta Abetan ilmenemää aivojen hippocampus-alueessa ja sydänpysähdyksestä resurskitaation ( elvytyksen) jälkeen on mitattu hyvin korkeita Abeta-pitoisuuksia veressä. Samoin on todettu APP:n yliexpressoitumista ja Abeta-plakkeja niissä potilaissa, jotka menehtyivät 3- 36 päivää sydänpysähdyksestä elvytyksen jälkeen.

Lisäksi aivojen pieni koko, matala henkinen taso ja vähäinen fyysinen aktiivisuus sekä päävamma voisivat olla AD-taudin riskitekijöitä.

Seuraavaksi vahvin AD-riskitekijä on sukuhistoria, missä geneettisillä osatekijöillä arvioidaan olevan yli 80%:n osuus kaikista AD- tapauksista. Tauti voidaan jakaa kahteen muotoon, varhain alkavaan perinnölliseen AD tautiin (EO-FAD, Early Onset Familial AD), jota on alle 1% kaikista tapauksista ja myöhään alkava AD (LOAD, Late-Onset AD), jota on useimmat AD-tapaukset. 

EO-FAD tautiin liittyviä mutaatioita liittyy geeneihin APP, PSEN1 ja PSEN2, jotka vastaavasti koodaavat seuraavia proteiineja: APP, PS-1 ja PS-2.

Kaikkein tavallisin AD:ta aiheuttava mutaatio on geenissä PSEN1, kun taas geenin PSEN2 mutaatio on harvinainen EO-FAD potilailla.

FAD:sta johtuvat APP-mutaatiot joko lisäävät Abeta-tuotantoa yleensä tai johtavat aggrekaatioon taipuvaisempien  Abeta-muotojen kehittymiseen.

PSEN-mutaatiot tapaavat muuntaa Abetan C-terminaalisen lyhentymisen mallia siten, että tuottuu suhteellisesti enemmän Abeta(1-42)-muotoa vähemmän agggrekoitumiseen taipuvaisten Abetamuotojen kustannuksella Näitä muotoja ovat Abeta (1-37/38/39)

LOAD tautiin assosioituu pääasiallisen geenipolymorfia APOE geenialleeli E4, joka lisää riskiä ja alentaa taudinalkamisikää.
 Väestössä on olemassa kolme tavallista APOE geenivarianttia, E2, E3 ja E4 alleelit. Väestössä kaikkein tavallisin on E3 alleeli (1-5%) Jos henkilöllä on kaksi E4 alleelia, AD- taudin kehittymisen riski kymmenkertaistuu, kun taas heterozygooteilla riski on nelinkertaisesti lisääntynyt. E2-alleeli toisaalta vaikuttaa olevan protektiivinen.
Lisäksi on raportoitu heikkoa mutta kuitenkin merkitsevää geenipolymorfiaa LOAD-tautiin liittyneenä ja tästä saa enemmän tietoa AlzGene tietueesta, jota jatkuvasti päivitetään ja jonne luetteloidaan kaikki geneettiset assosiaatiotutkimukset AD taudin alalta.

Amyloidin edeltäjäpeptidin (APP) metabolian selitys vuonna 2015 J Panneen väitöskirjan mukaan)

Miten vuonna 2015 selitetään Amyloidiprekursoripeptidin (APP) metabolia? (J Panneen väitöskirjan mukaan) Sivulta 4-5.

Miten normaalin APP:n Abeta-jakso muodostuuu ongelmaksi?

Terminologiaa:

(1) Ei-amylogeeninen tie: 

APP, alfa-sekretaasi:, sAPPalfa,, CTFalfa

+ Gamma-sekretaasi: : Abeta (17-34)- Abeta (17-42) , AICD
 

(2) Amylogeeninen tie:

APPP, BACE1, beta-sekretaasi1 , sAPPbeta, CTFbeta 

+ gamma-sekretaasi:  Abeta (17- Abeta(17-42) , AICD

(3) Kolmas tie

APP,  Betasekretaasi , sAPPbeta, CTFbeta

+Alfa-sekretaasi: Abeta(1-13)- Abeta(1-16)., CTFalfa

Abeta-peptidit ovat luonnollisia aineenvaihduntatuotteita transmembraanisen glykoproteiinin APP (amyloidin edeltäjäproteiinin) pilkkoutumisesta.

Abeta-peptidiä kehittyy amyloidogeenistä tietä (2) beta-sekretaasin (BACE1) ja gamma-sekretaasin peräkkäisten toimintojen seurauksena.

BACE1,  beta-site amyloid precursor protein-cleaving enzyme 1, beta-kohdasta APP:tä pilkkova sekretaasi.

Gamma-sekretaasi on kompleksi, jossa on ainakin neljä välttämätöntä komponenttia: homologiset preseniliini-1(PS-1) ja preseniliini-2 (PS-2), nikastriini( nicastrin), Aph-1 ja Pen-2. Sen aktiivikohdassa sijaitsevat PS-1 ja PS-2.

(2) Amyloidogeenisessä tiessä beta-sekretaasi pilkkoo pois ison pätkän APP:n extrasellulaarista domeenia (sAPP beta). Jäljelle kalvoon kiinnijäänyt karboksyterminaalinen pätkä (CTFbeta) pilkkoutuu sitten gamma-sekretaasilla , jolloin vapautuu Abeta(1-42) ja useita karboksyterminaalisesti lyhentyneitä muotoja joissa on Abeta(1-40) ja Abeta (1-38).

(1) Entä mikä on ei-amyloidogeeninen tie? (normaali aineenvaihdunta)

Tässä estyy abeta-peptidin muodostuminen, koska transmembraani glykoproteiini APP katkeaa juuri keskeltä sitä Jakso, joka muodostaisi Abetaa. Ja tätä oikeaa katkaisua vaikuttaa alfa-sekretaasi. Sen toimiessa vapautuu solun ulkopuolinen sAPPalfa-domeeni, liukoinen APP-alfa, jolloin plasmakalvoon jää kiinni karboxyterminaalinen CTF-alfa pätkä (Carboxy- Terminal Fragment , CTF).ja se voi pilkkoutua edelleen gamma-sekretaasilla, jolloin vapautuu lisää kalvossa kiinniolevaa materiaalia  solun ulkopuolelle  Abeta(17-34)-Abeta (17-42).

(3) Kolmas tie

On toinenkin alfa-sekretaasista riippuva hajoamistapa APP-molekyylillä ja siinä taas alfa-sekretaasi ja beta-sekretaasi vaikuttavat samaan APP-molekyyliin ja seuraa useita lyhyempiä Abeta-peptidejä ja niissä tavataan Abeta(1-13) alkaen Abeta (1-16) muotoon asti lyhyttä peptidiä.

Aivoselkäydinnesteen biomerkitsijöiden II kliinisessä vaiheessa olevissa tutkimuksissa on havaittu yllämainitun pilkkoutumistavan suosiutuvan gamma-sekretaasi-inhibiittoria saavilla AD-potilailla, mikä viittaisi siihen, että lyhempiä abeta-peptidejä voitaneen käyttää indisoimaan kohteen osallistumista.

(4)  Lisäksi on osoitettu, että APP proteiinin prosessoimineen on paljon monimutkaisempaa kuin vain nämä kolme pääasiallista tietä. On tunnistettu useita Abeta-peptidejä, joiden päätyaminohappo on Abetasekvenssin Q15 ja jotka alkavat N-terminaalisesti betasekretaasin pilkontakohdasta ja ne ovat niin sanottuja APP/Abeta(-x-15)-fragmentteja. Solumalleilla on osoitettu, että nämä fragmentit lisääntyvät vasteena BACE1 inhibitioon. Useita tällaisia N-terminaalisesti pidentyneitä peptidejä oesiintyy myös aivoselkäydinnesteessä

 ABETAN eliminaatiosta

On esitetty useita Abeta-peptidin poistuma ja puhdistumamekanismeja (clearance) ja niihin kuuluu entsymaattinen hajoittaminen ja veriaivoesteen yli kuljettaminen aivoselkäydinnesteen puolelta vereen. Sekä insuliinia hajoittava entsyymi (IDE) että neprilysiini (NEP) voivat hajoittaa Abetaa monista kohdista, mutta vain NEP on osoittautunut sellaiseksi, mikä hajoittaa peptidin mahdollisesti neurotoksisia oligomeerejä.

Muitakin entsyymejä näyttää osallistuvan Abetan hajoittamiseen kuten endoteliiniä (ET) konvertoiva entsyymi (ECE), plasmiini, angiotensiiniä (AT) konvertoiva entsyymi (ACE), matrixzmetalloproteaasit (MMP) ja katepsiini B.

Lysosomaalisessa tiessä Abetan poistuma välittyy LDL-reseptoriin korreloivien proteiini(LRP) -ligandien alfa2-makroglobuliinin ja apolipoproteiinin kautta ja abeta voidaan myös aktiivisti kuljettaa aivoselkäydinnesteestä veriaivoesteen läpi veren puolelle LRP:n avulla.

On epäilty sitäkin, että jos veri-aivoeste (Blood Brain Barrier) toimii huonosti, Abetan toksisten muotojen poistuma aivoselkäydinnesteestä veren puolelle on alentunuttaa.

Äskettäin on havaittu hiiriltä eräs nesteenkuljetustie aivoista ja sitä sanotaan lymfaattiseksi tieksi. Tässä kuljetustiessä arvellaan liukoisten aineiden ( joihin todennäköisesti kuuluu liukoinen Abeta) kulkeutuvan interstitiaalisesta nesteestä (kudoksen soluvälinesteestä) subaraknoidaliseena aivoselkäydinnestevuona läpi interstitiaalisen tilan aivoissa ja poistuvan paravenöösejä, laskimon vierisiä drenaasiteitä.

Entä jos APP ei olekaan normaalia? Tässä täytyy ajatella geneettistä rakennetta. 

(Ps. kalvoonjäävä pieni C-terminaali omaa fysiologisen funktion, joka on aiemmin selvitetty:
Tässä alla  tutkijat kohdistavat katseensa siihen pätkään , mikä jää solun sisälle: AICD pätkään. Siltä löytyy normaali funktio, se estää Wnt signalointia ja edistää neuronijatkeen  kasvua.
 http://www.hindawi.com/journals/bcri/2011/721463.fig.001.jpg )

Miten Alzheimerin tauti diagnosoidaan ( J Panneen väitöskirjan johdannosta)

Yksityiskohtia  kirjan johdanto-osasta suomennettuna  tarkoituksena  selvittää AD- taudin nykydiagnostiikan vaihe.

LÄHDE Pannee J. Mass spectrometric quantification of amyloid-beta in cerebrospinal fluid and plasma. Implications for Alzheimers disease. (Sivuilta  1-2) ISBN978-91-628-9487

Avainsanojen lyhennöksiä:

AD         Alzheimers disease, Alzheimerin tauti

Abeta      Amyloid-beta, Amyloidi beta, Abeta

CRM      Certified Reference Material, vahvistettu viiteaineisto

CSF       Cerebrospinal fluid, aivoselkäydinneste

CT         Computed tomography, tietokonetomografia, https://sv.wikipedia.org/wiki/Datortomografi

CV        Coefficient of variation, variaatiokerroin, hajonnan tunnusluku, https://fi.wikipedia.org/wiki/Variaatiokerroin

ELISA    Enzyme-linked immunosorbent assay, entsyymivälitteinen immunosorbenttimääritys, https://fi.wikipedia.org/wiki/ELISA

IP           Immunoprecipitation, immunosaostuminen, vasta-aineilla saostaminen, https://de.wikipedia.org/wiki/Immunpr%C3%A4zipitation

IWG      International Working Group (Criteria-2), kansainvälinen työryhmä ja sen kriteeristö-2

MALDI   Matrix-assisted laser desorption /ionization, https://de.wikipedia.org/wiki/Matrix-unterst%C3%BCtzte_Laser-Desorption/Ionisation

MCI       Mild Cognitive impairment, lievä kognitiivinen (älyllisen kapasiteetin)  huononema, https://en.wikipedia.org/wiki/Mild_cognitive_impairment

MRI      Magnetic resonance imaging, magneetti(resonanssi)kuvaus, https://fi.wikipedia.org/wiki/Magneettikuvaus

MS      Mass spectrometry, massaspektrometria, https://fi.wikipedia.org/wiki/Massaspektrometri

NIA-AA  National Institute on Aging-Alzheimer´s Association (criteria)

PET    Positron emission tomography, positroniemissiotomografia, https://fi.wikipedia.org/wiki/Positroniemissiotomografia

TOF   Time-of-flight https://en.wikipedia.org/wiki/Time-of-flight_mass_spectrometry, Massaspektrometrian alaryhmä, (jonien massan suhde varaukseen m/z   vaikuttaa nopeuteen).

TOF/TOF Tandem time-of-flight

Tri J Panneen väitöskirjan johdannosta seuraavaa:

AD diagnoosin tekoperusteet ovat:

• Potilaan historia
• Kognitiiviset testit
• Muut tutkimukset kuten CT/MRI aivo scan, joka sulkee toiset tilat pois.
• Nykyiset biomerkitsijät ovat: MRI, amyloidi-PET ja CSF-mittaukset Abeta(1-42) 42 aminohapon muodosta yhdessä totaali tau-proteiinin kanssa (T-tau) ja fosforyloituneesta ta-muodosta (P-tau).

AD:n IWG-2 kriteereihin on äskettäin sisällytetty Amyloid -PET ja CSF Abeta(1-42), T-tau ja P-tau , samoin NIA-AA- kriteereihin AD dementiasta ja AD:sta johtuvasta lievästä kognitiivisesta huononemasta (MCI) (.https://en.wikipedia.org/wiki/Tau_protein )

Struktuuri-MRI -tutkimusta käyttämällä aivoatrofian (-surkastuman) tahti voidaan määrittää scan-tutkimus sarjan avulla . On havaittu, että MRI-löytö korreloi kognitiiviseen huononemaan AD-potilailla. Tutkimuksesta saadaan myös ennuste taudin etenemisestä MCI-asteesta AD-asteelle ja tutkimus on myös hyödyllinen kliinisessä AD diagnoosissa.

PET- tutkimus voi määrittää Abetan saostumat kortikaalisissa aivoalueissa AD- taudissa käyttämällä amyloidin isotooppijäljittäjänä 18-F-flutemetamolia tai 11-C-Pittsburgh-yhdistettä B (11-C-PIB). Aivojen amyloidikuormituksen mittaus PET tekniikalla korreloi matalampiin CSF Abeta(1-42) pitoisuuksiin. 

AD-potilaiden aivoselkäydinnesteen (kontrolleihin verrattuna) alentunutta AD-biomerkitsijän Abeta(1-42) pitoisuutta on käytetty lisääntyvässä määrin kliinisissä kokeissa ja asetelmissa. Vasta-aineisiin perustuvia tekniikoita käytettäessä (ELISA) on osoittautunut, että aivoselkäydinnesteen Abeta(1-42) kombinoituna T-tau ja P-tau-määrityksiin ovat AD-taudin täsmällisiä biomerkitsijöitä joiden herkkyys ja sppesifisyys on 85% ja vastaavasti 95%. Kuitenkin nykyiset ELISAt ovat biomerkitsijöinä vaihtelevia. Abeta(1-42 ELISA:t osoittavat menetelmistä riippuvaa hajontaa,  laboratorioitten sisäisiä 5 - 19%:n  vaihtelukertoimia ja laboratorioitten keskeisiä 20- 30%:n vaihtelukertoimia

 Systeemistä virhettä (bias) on myös johtunut vahvistettujen viiteaineistojen CRM) puutteessa, jolloin menetelmiä ei voi kalibroida yhtäpitäviksi analysoitaessa eri metodein AD:n kvantitatiivisa biomerkitsijöitä.8Esim. Aivoselkäydinnesteen Abeta(1-42) kyllä korreloi mutta antaa erilaisia absoluuttisia pitoisuuksia käytettäessä samoja näytteitä. Kaikki tällainen on estänyt vahvistamasta mitään yleispäteviä raja-arvoja aivoselkäydinnesteen tau- ja Abeta-biomerkitsijöille.

Massaspektrometriaa (MS) on käytetty kliinisesti jo monta vuota pienten molekyylien määrälliseen mitaukseen. Nykyään välineistöä on kehitettty niin, että on mahdollista kliinisessä rutiinissa suurten peptidien ja proteiinien kvantitatiivinen mittaus ilman systeemivirhettä

Tässä väitöstyössä parannetaan edelleen mahdollisuuksia tarkempiin mittauksiin

Tässä väitöstyössä kehiteltiin vasta-aineista riippumaton MS - metodi, jolla saadaan kvantitatiivisesti mitattua absoluuttinen Abeta-määrä ihmisen aivoselkäydinnesteestä,- jolloin on voitettu se systeemivirhe, mikä liittyy vasta-aineisiin perustuvaan havaintoon. 

Sitten kehiteltiin myös IP-perusteinen (immunosaostumiseen pohjautuva) MALDI-TOF-metodi ihmisen plasmassa esiintyvien muiden Abetapeptidien hahmottamiseksi ja tutkimiseksi. 

Jatkoa:

ABETA-peptidi- mikä ongelma siinä piilee? 

Tästä olen tähän blogiin ennekin kirjoittanut, muta  varmasti tästä j panneen tuoreesta väitöskirjasta tulee lisää selvennystä, joten suomennan joitain kohtia...

Irlanninsammal, Chondrus Crispus ja Abeta-toksisuus

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Chondrus+crispus+and+Abeta

 Viljellyllä punaisella merilevällä vaikuttaa olevan jotain estävää vaikutusta beta-amyloidin aiheuttamaa myrkyllisyyttä vastaan C.elegans-madon koe-maillissa. Matoon  oli ensin  transgeenisesti siirretty ihmisen Abeta(1-42) geeni. Tästä johtui että mato-koemallissa kehittyi Abetan toksisuudesta  aiheutuva  halvaus. Punalevävalmisteilla saatiin vastavaikutetua tähän myrkyllisyyteen. Hyvän vaikutuksen mekanismina oli beta-amyloidilajien määrän vähentyminen ja stressin indusoimien geenien ylössäätyminen ja vapaitten radikaalien kertymän vähentyminen.

Mar Drugs. 2015 Oct 20;13(10):6407-24. doi: 10.3390/md13106407. A Cultivated Form of a Red Seaweed (Chondrus crispus), Suppresses β-Amyloid-Induced Paralysis in Caenorhabditis elegans.

Sangha JS¹, Wally O², Banskota AH³, Stefanova R⁴, Hafting JT⁵, Critchley AT⁶, Prithiviraj B⁷.

Abstract

We report here the protective effects of a methanol extract from a cultivated strain of the red seaweed, Chondrus crispus, against β-amyloid-induced toxicity, in a transgenic Caenorhabditis elegans, expressing human Aβ1-42 gene. The methanol extract of C. crispus (CCE), delayed β-amyloid-induced paralysis, whereas the water extract (CCW) was not effective. The CCE treatment did not affect the transcript abundance of amy1; however, Western blot analysis revealed a significant decrease of Aβ species, as compared to untreated worms. The transcript abundance of stress response genes; sod3, hsp16.2 and skn1 increased in CCE-treated worms. Bioassay guided fractionation of the CCE yielded a fraction enriched in monogalactosyl diacylglycerols (MGDG) that significantly delayed the onset of β-amyloid-induced paralysis. Taken together, these results suggested that the cultivated strain of C. crispus, whilst providing dietary nutritional value, may also have significant protective effects against β-amyloid-induced toxicity in C. elegans, partly through reduced β-amyloid species, up-regulation of stress induced genes and reduced accumulation of reactive oxygen species (ROS).

KEYWORDS:

Caenorhabditis elegans; cultivated Chondrus crispus; glycolipid; monogalactosyl diacylglycerol (MGDG); neuroprotection; red seaweeds; β-amyloid

Free full text

• 
  

Väitöskirja: Abeta-peptidin uusi kvantitatiivinen mittaustekniikka. Täsmennystä diagnostiikkaan.

 Tänään 6.11. 2015  oli väitöstilaisuus Sahlgrenskan Akatemiassa. Sali oli täynnä. Väitös tapahtui englannin kielellä. Vastaväittäjänä  Andrew N. Hoofnagle, MD, Associate Professor. Department of Laboratory Medicine, University of Washington, Seattle, WA. USA.

Josef Pannee.  Mass spectrometric quantification of amyloid-beta in cerebrospinal fluid and plasma- Implication for Alzheimer´s disease.

 ISBN 978-91-628-9487-0

Suomennosta abstraktista

Alzheimerin tauti (AD ) on tavallisin neurodegeneratiivinen tauti ikääntyneillä ja dementioista  sen osuus on 60-80%. Nykyvaiheessa AD-diagnoosi perustuu kognitiivisiin testeihin ja henkisen tilan tutkimuksiin, mutta  yhä useammin käytetään myös aivoselkäydinnesteen (CSF))  amyloidi-beta-peptidin  mittaamista  kliinisissä kokeissa ja  yhteyksissä. Monien proteiini- ja peptidi-biomerkitsijöiden kyseessä ollessa  kvantitatiivinen määrittäminen suoritetaan tavallisesti  vasta-aineisiin perustuvilla tekniikoilla kuten ELISA:lla. Kuitenkin näiden immunologisten menetelmien hankaluutena on Amyloidi-beta-pitoisuuksien mittauksissa havaitut  suuret vaihtelut, mikä haittaa sen käyttämistä diagnostisena merkitsijänä. 

Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehitellä vasta-aineista riippumaton menetelmä, jolla voidaan kvantifioida absoluuttisesti   ihmisen aivoselkäydinnesteen Amyloidi-beta (mitata sen absoluuttinen määrä) ja jossa  ei tarvitse ottaa huomioon spesifisyys ja toistettavuusnäkökohtia, joita vasta-aineperusteiseen kvantifioimiseen liittyy. Metodi perustuu kiinteän faasin uuttamiseen (SPE) ja nestekromatografia (LC) - tandem mass spectrometry (MS/MS) -menetelmään.  Internaalisina standardeina käytettiin  stabiililla isotoopilla merkattuja Abeta- peptideitä, joiden avulla voitiin  mitata absoluuttiset määrät. Metodi on testattu piloottitutkimuksessa AD-potilaiden ja kontrollien aivoselkäydinnestenäytteistä. 

Kuten odotettiinkin oli AD potilaiden aivoselkäydinnesteen 42-aminohappoinen  Abeta-variantti (1-42), määrältään alentunut verrattuna  kontrolleihin.  Tulokset olivat samanlaisia, joita konventionellilla ELISA- menetelmällä on saatu,  ja vielä paremmin ryhmät saatiin  erottumaan toisistaan, kun käytettiin  suhdetta Abeta (1-42)/Abeta(1-40).

Sitten selvitettiin, antaisiko vasta-aineista riippumaton menetelmä samanlaisia tuloksia eri tutkimuskeskuksista ja aloitettiin laboratorioitten välinen tutkimus, mihin  sisällytettiin kolme laboratoriota, jotka käyttivät samaa LC-MS/MS-menetelmää. Tulokset osoittivat hyvää yhdenmukaisuutta ja vahvistettujen referenssimateriaalien (CRM)  tärkeys korostui, jolloin laboratorioitten ja MS-määristysten täsmääväisyys edelleen paranisi.  Metodia optimoitiin edelleen ja muokattiin päteväksi  ja sitten se  julkaistiin referenssin mittausprosessin (RMP)  kandidaattina . Tarvitaan tällaista RMP:tä  asetettaessa  arvo CRM:lle, jota taas käytetään "kultaisena standardina" harmonisoitaessa aivoselkäydinnesteen Abeta mittauksia.  

Sitten haluttiin selvittää, olisiko  ihmisen plasmassakin iso joukko Abeta- peptidejä niiden lisäksi, mitä aivoselkäydinnesteestä on löydettävissä,  nim. Abeta (1-38), Abeta (1-40) ja Abeta (1-42). Tähän tarkoitukseen kehiteltiin immunosaostukseen perustuva metodi, jolla voidaan rikastaa Abeta-peptidejä. (MALDI-TOF)MS- menetelmällä havaittiin  toistettavasti kuusitoista N- ja C-terminaalisesti lyhentyneitä Abeta-peptidejä. Vaikka   kvantitatiivinen määrittäminen  käyttämällä LC-MS/MS menetelmää peptideistä  Abeta (1-38), Abeta (1-40) ja Abeta (1-42) ei osoittanut  mitään liittymää AD-tautiin, metodi saattaisi kuitenkin olla hyödyllinen kliinisissä lääkeainekokeissa, jotka koskevat prekursoriproteiinin (APP) prosessoitumista tai Abeta-homeostaasia. 

Yhteenvetona: Abeta(1-42)-peptidin absoluuttisen määrän mitaaminen käyttämällä tätä kehiteltyä LC-MS-MS- metodia voidaan kiertää  ne ongelmat, joita liittyy vasta-aineisiin perustuviin menetelmiin. Tällä hetkellä metodia on pidettävä muodollisena vahvistuksena kuten referenssin mittausprosessina  (RMP) määriteltäessä Abeta(1-42) peptidin absoluuttista pitoisuutta vahvistetussa referenssimateriaalissa (CRM) harmonisoitaessa aivoselkäydinnesteen  Abeta (1-42)peptidin  mittatuksia eri tekniikoilla   ja analyyttisillä  ohjelmilla.