Protein Prion Tổng Hợp Trong Dịch Não Tủy Trong Phổ Các Bệnh Prion

Molecular Neurobiology - Tập 56 - Trang 2811-2821 - 2018
Anna Villar-Piqué1, Matthias Schmitz1,2, Ingolf Lachmann3, André Karch4, Olga Calero5,6, Christiane Stehmann7, Shannon Sarros7, Anna Ladogana8, Anna Poleggi8, Isabel Santana9, Isidre Ferrer10,11, Eva Mitrova12, Dana Žáková12, Maurizio Pocchiari8, Inês Baldeiras9, Miguel Calero5,6, Steven J. Collins7,13, Michael D. Geschwind14, Raquel Sánchez-Valle15, Inga Zerr1,2, Franc Llorens1,11,16
1Department of Neurology, University Medical School, Göttingen, Germany
2German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE), Göttingen, Germany
3AJ Roboscreen GmbH, Leipzig, Germany
4Department of Epidemiology, Helmholtz Centre for Infection Research, Braunschweig, Germany
5Alzheimer Disease Research Unit, CIEN Foundation, Queen Sofia Foundation Alzheimer Center, Chronic Disease Programme Carlos III Institute of Health, Madrid, Spain
6Network Center for Biomedical Research in Neurodegenerative Diseases, CIBERNED, Madrid, Spain
7Australian National Creutzfeldt-Jakob Disease Registry, Florey Institute, The University of Melbourne, Melbourne, Australia
8Department of Neurosciences, Istituto Superiore di Sanità, Rome, Italy
9Neurology Department, CHUC - Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra, CNC- Center for Neuroscience and Cell Biology, Faculty of Medicine, University of Coimbra, Coimbra, Portugal
10Bellvitge University Hospital-IDIBELL, Department of Pathology and Experimental Therapeutics, Hospitalet de Llobregat, University of Barcelona, Barcelona, Spain
11Network Center for Biomedical Research in Neurodegenerative Diseases (CIBERNED), Barcelona, Spain
12Department of Prion Diseases, Slovak Medical University, Bratislava, Slovakia
13Department of Medicine (RMH), The University of Melbourne, Melbourne, Australia
14Department of Neurology, Memory and Aging Center, University of California, San Francisco, USA
15Alzheimer’s Disease and Other Cognitive Disorders Unit, Neurology Department, Institut d’Investigacions Biomediques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), Hospital Clínic, Barcelona, Spain
16Bellvitge Biomedical Research Institute (IDIBELL), L'Hospitalet de Llobregat, Spain

Tóm tắt

Protein prion tổng hợp trong dịch não tủy (CSF t-PrP) giảm sút trong bệnh Creutzfeldt-Jakob bệnh cảnh ngẫu nhiên (sCJD). Tuy nhiên, thông tin về các đặc điểm so sánh của t-PrP trong nhiều dạng bệnh prion, những thay đổi theo thời gian trong quá trình tiến triển của bệnh, và mức độ ở các trường hợp tiền lâm sàng vẫn còn khan hiếm. T-PrP đã được định lượng trong các bệnh thần kinh (ND, n = 147) và trong các bệnh prion từ nhiều nguyên nhân khác nhau bao gồm kiểu ngẫu nhiên (sCJD, n = 193), kiểu y tế (iCJD, n = 12) và kiểu di truyền (n = 209). T-PrP cũng được đo lường trong các thủ thuật chọc dò cột sống liên tiếp thu được từ các trường hợp sCJD ở các giai đoạn triệu chứng khác nhau của bệnh, và ở những người mang đột biến gen protein prion (PRNP) không có triệu chứng. So với ND, nồng độ t-PrP giảm đáng kể trong sCJD, iCJD và trong các bệnh prion di truyền liên quan đến ba đột biến phổ biến nhất E200K, V210I (liên quan đến CJD di truyền) và D178N-129M (liên quan đến mất ngủ gia đình chết người). Ngược lại, nồng độ t-PrP ở những người đột biến P102L (liên quan đến hội chứng Gerstmann-Sträussler-Scheinker) không có sự thay đổi. Trong các thủ thuật chọc dò cột sống liên tiếp thu được ở các giai đoạn khác nhau của bệnh nhân sCJD, nồng độ t-PrP tương quan nghịch với sự tiến triển của bệnh. Giá trị t-PrP trung bình giảm được phát hiện ở những người mang đột biến D178-129M không có triệu chứng, nhưng không ở những người mang E200K và P102L. Sự hiện diện của t-PrP CSF thấp là phổ biến ở tất cả các loại bệnh prion không kể đến nguyên nhân của chúng mặc dù có một số ngoại lệ nhất định theo từng đột biến ở một thiểu số trường hợp di truyền. Ở một số bệnh prion di truyền, mức độ đã giảm được phát hiện từ giai đoạn tiền lâm sàng và giảm song song với sự tiến triển của bệnh. Dữ liệu của chúng tôi chỉ ra rằng nồng độ t-PrP CSF có thể đóng vai trò như một dấu hiệu sinh học chẩn đoán tiền lâm sàng hoặc triệu chứng sớm trong các bệnh prion cũng như trong việc đánh giá các can thiệp điều trị.

Từ khóa

#t-PrP #bệnh prion #dịch não tủy #Creutzfeldt-Jakob #đột biến gen #dấu hiệu chẩn đoán

Tài liệu tham khảo

Aguzzi A, Sigurdson C, Heikenwaelder M (2008) Molecular mechanisms of prion pathogenesis. Annu Rev Pathol Mech Dis 3:11–40 Aguzzi A (2006) Prion diseases of humans and farm animals: epidemiology, genetics, and pathogenesis. J Neurochem 97:1726–1739 Chen C, Dong X-P (2016) Epidemiological characteristics of human prion diseases. Infect Dis Poverty [Internet] 5:47. Available from: http://idpjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40249-016-0143-8 Parchi P, Castellani R, Capellari S, Ghetti B, Young K, Chen SG et al (1996) Molecular basis of phenotypic variability in sporadic Creutzfeldt-Jakob disease. Ann Neurol [Internet] 39:767–78. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8651649 Parchi P, Giese A, Capellari S, Brown P, Schulz-Schaeffer W, Windl O et al (1999) Classification of sporadic Creutzfeldt-Jakob disease based on molecular and phenotypic analysis of 300 subjects. Ann Neurol 46:224–233 Mastrianni JA (2010) The genetics of prion diseases. Genet Med 12:187–95 Lloyd SE, Mead S, Collinge J (2013) Genetics of prion diseases. Curr Opin Genet Dev 345–51 Bonda DJ, Manjila S, Mehndiratta P, Khan F, Miller BR, Onwuzulike K et al (2016) Human prion diseases: surgical lessons learned from iatrogenic prion transmission. Neurosurg Focus 41:E10 Zerr I, Bodemer M, Gefeller O, Otto M, Poser S, Wiltfang J, Windl O, Kretzschmar HA et al (1998) Detection of 14-3-3 protein in the cerebrospinal fluid supports the diagnosis of Creutzfeldt-Jakob disease. Ann Neurol 43:32–40 Otto M, Wiltfang J, Tumani H, Zerr I, Lantsch M, Kornhuber J et al (1997) Elevated levels of tau-protein in cerebrospinal fluid of patients with Creutzfeldt-Jakob disease. Neurosci Lett 225:210–212 Llorens F, Kruse N, Schmitz M, Gotzmann N, Golanska E, Thüne K, Zejneli O, Kanata E et al (2017) Evaluation of α-synuclein as a novel cerebrospinal fluid biomarker in different forms of prion diseases. Alzheimers Dement 13:710–719 Atarashi R, Satoh K, Sano K, Fuse T, Yamaguchi N, Ishibashi D, Matsubara T, Nakagaki T et al (2011) Ultrasensitive human prion detection in cerebrospinal fluid by real-time quaking-induced conversion. Nat Med 17:175–178 Meyne F, Gloeckner SF, Ciesielczyk B, Heinemann U, Krasnianski A, Meissner B, Zerr I (2009) Total prion protein levels in the cerebrospinal fluid are reduced in patients with various neurological disorders. J Alzheimers Dis 17:863–873 Dorey A, Tholance Y, Vighetto A, Perret-Liaudet A, Lachman I, Krolak-Salmon P, Wagner U, Struyfs H et al (2015) Association of cerebrospinal fluid prion protein levels and the distinction between Alzheimer disease and Creutzfeldt-Jakob disease. JAMA Neurol 72:267–275 Rumeileh SA, Lattanzio F, Maserati MS, Rizzi R, Capellari S, Parchi P (2016) Diagnostic accuracy of a combined analysis of cerebrospinal fluid t-PrP, t-tau, p-tau, and Aβ42 in the differential diagnosis of Creutzfeldt-Jakob disease from Alzheimer’s disease with emphasis on atypical disease variants. J Alzheimers Dis 55:1–10 Llorens F, Ansoleaga B, Garcia-Esparcia P, Zafar S, Grau-Rivera O, López-González I, Blanco R et al (2013) PrP mRNA and protein expression in brain and PrP(c) in CSF in Creutzfeldt-Jakob disease MM1 and VV2. Prion 7:383–93 Schmitz M, Schlomm M, Hasan B, Beekes M, Mitrova E, Korth C, Breil A, Carimalo J et al (2010) Codon 129 polymorphism and the E200K mutation do not affect the cellular prion protein isoform composition in the cerebrospinal fluid from patients with Creutzfeldt-Jakob disease. Eur J Neurosci 31:2024–2031 Torres M, Cartier L, Matamala JM, Hernández N, Woehlbier U, Hetz C (2012) Altered prion protein expression pattern in CSF as a biomarker for Creutzfeldt-Jakob disease. PLoS One 7:e36159 Schmitz M, Lüllmann K, Zafar S, Ebert E, Wohlhage M, Oikonomou P, Schlomm M, Mitrova E et al (2014) Association of prion protein genotype and scrapie prion protein type with cellular prion protein charge isoform profiles in cerebrospinal fluid of humans with sporadic or familial prion diseases. Neurobiol Aging 35:1177–1188 Zerr I, Kallenberg K, Summers DM, Romero C, Taratuto A, Heinemann U, Breithaupt M, Varges D et al (2009) Updated clinical diagnostic criteria for sporadic Creutzfeldt-Jakob disease. Brain 132:2659–2668 Parchi P, De Boni L, Saverioni D, Cohen ML, Ferrer I, Gambetti P et al (2012) Consensus classification of human prion disease histotypes allows reliable identification of molecular subtypes: an inter-rater study among surveillance centres in Europe and USA. Acta Neuropathol 124:517–529 Kovács GG, Puopolo M, Ladogana A, Pocchiari M, Budka H, van Duijn C, Collins SJ, Boyd A et al (2005) Genetic prion disease: the EUROCJD experience. Hum Genet 118:166–174 World Health Organisation (2003) WHO manual for surveillance of human transmissible spongiform encephalopathies including variant Creutzfeldt-Jakob disease. WHO Man. Surveill. Hum. Transm. spongiform Enceph 105 Windl O, Giese A, Schulz-Schaeffer W, Zerr I, Skworc K, Arendt S, Oberdieck C, Bodemer M et al (1999) Molecular genetics of human prion diseases in Germany. Hum Genet 105:244–252 Robin X, Turck N, Hainard A, Tiberti N, Lisacek F, Sanchez JC, Müller M (2011). pROC: an open-source package for R and S+ to analyze and compare ROC curves. BMC Bioinformatics 12:77. https://doi.org/10.1186/1471-2105-12-77 Llorens F, Schmitz M, Karch A, Cramm M, Lange P, Gherib K, Varges D, Schmidt C et al (2016) Comparative analysis of cerebrospinal fluid biomarkers in the differential diagnosis of neurodegenerative dementia. Alzheimers Dement 12:577–589 Ladogana A, Sanchez-Juan P, Mitrova E, Green A, Cuadrado-Corrales N, Sanchez-Valle R et al (2009) Cerebrospinal fluid biomarkers in human genetic transmissible spongiform encephalopathies. J Neuro 256:1620–8 Cramm M, Schmitz M, Karch A, Mitrova E, Kuhn F, Schroeder B, Raeber A, Varges D et al (2016) Stability and reproducibility underscore utility of RT-QuIC for diagnosis of Creutzfeldt-Jakob disease. Mol Neurobiol 53:1896–1904 Croes EA, Theuns J, Houwing-Duistermaat JJ, Dermaut B, Sleegers K, Roks G, van den Broeck M, van Harten B et al (2004) Octapeptide repeat insertions in the prion protein gene and early onset dementia. J Neurol Neurosurg Psychiatry 75:1166–1170 Kovács GG, Trabattoni G, Hainfellner JA, Ironside JW, Knight RSG, Budka H (2002) Mutations of the prion protein gene: phenotypic spectrum. J Neurol 249:1567–1582 Schmitz M, Dittmar K, Llorens F, Gelpi E, Ferrer I, Schulz-Schaeffer WJ et al (2016) Hereditary human prion diseases: an update. Mol Neurobiol 54:4138–4149 Beck JA, Poulter M, Campbell TA, Adamson G, Uphill JB, Guerreiro R, Jackson GS, Stevens JC, Manji H, Collinge J, Mead S (2010) PRNP allelic series from 19 years of prion protein gene sequencing at the MRC Prion Unit. Hum Mutat 31(7):E1551–15563. https://doi.org/10.1002/humu.21281 Montagna P, Cortelli P, Avoni P, Tinuper P, Plazzi G, Gallassi R et al (1998) Clinical features of fatal familial insomnia: phenotypic variability in relation to a polymorphism at codon 129 of the prion protein gene. Brain Pathol [Internet] 8:515–20. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9669701 Gambetti P, Kong Q, Zou W, Parchi P, Chen SG (2003) Sporadic and familial CJD: classification and characterisation. Br Med Bull 66:213–239 Sanchez-Juan P, Sánchez-Valle R, Green A, Ladogana A, Cuadrado-Corrales N, Mitrová E, Stoeck K, Sklaviadis T et al (2007) Influence of timing on CSF tests value for Creutzfeldt-Jakob disease diagnosis. J Neurol 254:901–906 Llorens F, Kruse N, Karch A, Schmitz M, Zafar S, Gotzmann N, Sun T, Köchy S et al (2018) Validation of α-synuclein as a CSF biomarker for sporadic Creutzfeldt-Jakob disease. Mol Neurobiol Mol Neurobiol 55:2249–2257 Minikel EV, Vallabh SM, Lek M, Estrada K, Samocha KE, Sathirapongsasuti JF, McLean CY, Tung JY et al (2016) Quantifying prion disease penetrance using large population control cohorts. Sci Transl Med 8:322ra9 Parchi P, Castellani R, Cortelli P, Montagna P, Chen SG, Petersen RB, Manetto V, Vnencak-Jones CL et al (1995) Regional distribution of protease-resistant prion protein in fatal familial insomnia. Ann Neurol 38:21–29 Llorens F, Karch A, Golanska E, Schmitz M, Lange P, Sikorska B et al (2017) Cerebrospinal fluid biomarker-based diagnosis of sporadic Creutzfeldt-Jakob disease: a validation study for previously established cutoffs. Dement Geriatr Cogn Disord 43:71–80 Zerr I, Schmitz M, Karch A, Villar-Piqué A, Kanata E, Golanska E et al (2018) Cerebrospinal fluid neurofilament light levels in neurodegenerative dementia: evaluation of diagnostic accuracy in the differential diagnosis of prion diseases. Alzheimer’s Dement 14:751–763 Llorens F, Thüne K, Schmitz M, Ansoleaga B, Frau-Méndez MA, Cramm M et al (2016) Identification of new molecular alterations in fatal familial insomnia. Hum Mol Genet 25:2417–2436 Llorens F, Barrio T, Correia Â, Villar-Piqué A, Thüne K, Lange P et al (2018) Cerebrospinal fluid prion disease biomarkers in pre-clinical and clinical naturally occurring scrapie. Mol Neurobiol. https://doi.org/10.1007/s12035-018-1014-z