Προσδιορισμός των επιπέδων της α-συνουκλεΐνης στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό και το πλάσμα ασθενών με νόσο Parkinson, άνοια της νόσου Parkinson και άνοια με σωμάτια Lewy

Abstract

Background: Parkinson's disease (PD), dementia in Parkinson's disease (PDD) and dementia with Lewy bodies (DLB) are distinct clinical syndromes known as Lewy-body disorders because they share a common neuropathological feature, namely Lewy bodies. Given that their diagnosis remains mainly clinical, there is great interest in use of biomarker(s) for early diagnosis and distinction between these different forms of parkinsonism. Alpha-synouclein (α-Syn) has gain attention as such a surrogate biomarker for synoucleinopathies. However, the determination of total α-Syn in CSF by ELISA and other similar techniques has yielded conflicting results in CSF levels of PD patients compared to those of controls. Similarly, a few studies of α-Syn in the blood plasma have also reported inconclusive results. Such discrepancies have often been attributed to pre-analytical and analytical confounders (diurnal variation, rostrocaudal gradient within the CSF, gender- or age-dependence, and importantly, blood contamination of CSF), different ELISA methods, and measurement of different types of α-Syn both in CSF and plasma. Aim: In light of the weaknesses of previous research, the aim of this thesis was to determine the diagnostic value of α-Syn CSF, serum and plasma among patients with PD, PDD, DLB and healthy controls after strict implementation of the current proposed recommendations. For this purpose, we aim to use a highly sensitive in-house ELISA method for the accurate quantification of full length α-Syn. Methods: Seventy seven patients (30 with PD, 18 with PDD and 29 with DLB) were recruited from the Neurological Clinic of the University Hospital of Eginition in Athens. The control group consisted of 30 healthy subjects with no history of neurological or psychiatric disease. All participants were submitted to a complete clinical/laboratory and imaging evaluation including single photon emission computerized tomography imaging technique with 123Ι-ioflupane (SPECT). All patients underwent the following tests: Mini Mental State Examination (MMSE), CLOX 1-2, Frontal Assessment Battery (FAB), Neuropsychiatric Inventory (NPI), and Instrumental Activities of Daily Living (IADL). The physical disability of PD patients will be assessed with the Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS I-IV) and Hoehn and Yahr, Schwab and England scale. All participants underwent lumbar puncture between 9–12 am after overnight fasting. CSF and plasma/serumsamples were obtained in polypropylene tubes, centrifuged at 2000xg for 10 min and stored at –80°C until analysis. CSF samples with more than 50 RBCs were rejected. Results: Age at disease onset was greater in DLB patients and MMSE scoreswas higher in PD patients. Higher median values of UPDRS-III were recorded in PDD and lower in PD patients. After Bonferroni correction it was found significantly lower Aβ42 values in DLB patients as compared to controls (p=0.002), PD (p<0.001) and PDD patients (p=0.021). Furthermore, ΤP-181 had significantly lower values in PD patients compared to DLB patients (p=0.028). Greater values of CSF α-Syn were found in DLB patients compared to controls (p<0.001), PD patients (p<0.001) and PDD patients (p<0.001). Controls had significantly lower values of serum α-Syn in comparison with PD (p<0.001), PDD (p<0.001) and DLB patients (p<0.001). Additionally, PDD patients had significantly higher values of plasma α-Syn in comparison with controls (p=0.023). By removing the 7 DLB patients with Alzheimer-type pneumoniae (Tt≥376, Aβ42≤580 and TP-181≥62.5pg/ml) significantly higher values were found for serum and plasma α-Syn but marginally for TP-181 protein in the LBDs group compared to the control group. ROC analysis showed that α-Syn and Aβ42 in CSF had the best discriminative ability between PD and DLB. Additionally, the discriminative ability between PDD and DLB was similar for α-Syn and Aβ42 in CSF. Serum α-Syn had the the best discriminative ability between PD and control or between PDD and control. DAT SBR was correlated withΑβ42 and Τtlevels in PDD patients. Marginally significant were found between a-Syn and Tp-181 and specific neuropsychological / behavioral scales. Conclusions: Both α-Syn and Aβ42 in CSF and serum could be considered as biomarkers for differential diagnosis of patients in the LBD spectrum since they showed the best resolution between the PD-PDD and DLB groups. If these results can be validated in future studies, serum α-Syn, and, to a lesser extent, plasma, could be considered as diagnostic markers for diagnosing LBDs as they show higher values than controls.

Θεωρητικό υπόβαθρο: Η νόσος του Πάρκινσον(PD), η άνοια στη νόσο του Πάρκινσον (PDD) και η άνοια με τα σώματα Lewy (DLB) αποτελούν κλινικά σύνδρομα γνωστά ως διαταραχές των σωματίων Lewy (LBD) επειδή έχουντα σωμάτια Lewyως κοινό παθολο-ανατομικό χαρακτηριστικό. Δεδομένου ότι η διάγνωσή τους παραμένει κυρίως κλινική, υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για τη χρήση ενός ή περισσοτέρων βιοδεικτών για την έγκαιρη και έγκυρη διάγνωση και τη διαφορική διάγνωση μεταξύ αυτών των διαφορετικών μορφών παρκινσονισμού. Η α-συνουκλεΐνη (α-Syn) έχει κερδίσει την προσοχή ως εν δυνάμει βιοδείκτηςγια τις συνουκλεϊνοπάθειες. Ωστόσο,ο προσδιορισμός της ολικής α-Syn στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό (ΕΝΥ) με τη μέθοδο ELISA και άλλες παρόμοιες τεχνικές απέδωσε αντικρουόμενα αποτελέσματα. Αντίστοιχες μελέτες της α-Syn στο πλάσμα/ορό έχουν επίσης δώσει αβέβαια αποτελέσματα. Τέτοιες αποκλίσεις έχουν συχνά αποδοθεί σε προ-αναλυτικούς και αναλυτικούς συγχυτικούς παράγοντες (ημερήσια διακύμανση, κεφαλοουραία διαβάθμιση της συγκλεντρωσης εντός του κεντρικού νευρικού συστήματος, το φύλο, την ηλικία και, κυρίως, η επιμόλυνση του ΕΝΥ από αίμα), στις διαφορετικές μεθόδους ELISA και στη μέτρηση διαφορετικών τύπων της α-Syn στο ΕΝΥ και το πλάσμα. Σκοπός: Έτσι, λαμβάνοντας υπόψη τις αδυναμίες των προηγούμενων ερευνών, η παρούσα διατριβή στοχεύει να ελέγξει για πιθανή διαφορά των επιπέδων της α-Syn στο ΕΝΥ, τον ορό και το πλάσμα ανάμεσα σε ασθενείς με νόσο PD, PDD, DLB και υγιείς μάρτυρες και τη διαγνωστική της αξία χρησιμοποιώντας βέλτιστες δυνατές μεθόδους και αυστηρή τήρηση των προαναλυτικών και αναλυτικών κατευθυντήριων οδηγιών.Μεθοδολογία: Στη μελέτη συμμετείχαν 77 ασθενείς (30 με PD, 18 με PDD και 29 με DLB) οι οποίοι νοσηλευτηκαν στην Α΄ Νευρολογική κλινική του Αιγινητείου Νοσοκομείου της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών. Η διάγνωση ετέθη βάσει των πλέον πρόσφατων διαγνωστικών κλινικών κριτηρίων. Σε όλους τους ασθενείς ελήφθη πλήρες ιστορικό και διενεργήθηκε ενδελεχής αντικειμενική νευρολογική εξέταση. Επίσης υποβλήθησαν σε πλήρη κλινικοεργαστηριακό και απεικονιστικό έλεγχο, συμπεριλαμβανομένου τομοσπινθηρογραφήματος βασικών γαγγλίων με 123Ι-ioflupane (SPECT). Επίσης διενεργήθηκε νευροψυχολογικός έλεγχος με τις κάτωθι δοκιμασίες: Mini Mental State Examination (MMSE), CLOX 1-2, Frontal Assessment Battery (FAB), Clinical Dementia Rating (CDR), Neuropsychiatric Inventory (NPI),Questionnaire for Impulsive-Compulsive Disorder in Parkinson's Disease-Rating Scale (QUIP) και Instrumental Activities of Daily Living (IADL). Η κινητική αναπηρία των παρκινσονικών ασθενών αξιολογήθηκε με βάση την κλίμακα Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS Ι-ΙV), η σταδιοποίησή τους με τις κλίμακες των Hoehn και Yahrκαι των Schwab και England. Η ομάδα ελέγχου αποτελείται από 30 υγιή άτομα χωρίς ιστορικό νευρολογικής ή ψυχιατρικής νόσου και φυσιολογική βαθμολογία στις ανωτέρω δοκιμασίες και κλίμακες. Όλοι οι συμμετέχοντες υποβλήθηκαν σε οσφυϊκή παρακέντηση μεταξύ 9-12 π.μ. μετά από ολονύκτια νηστεία. Δείγματα ΕΝΥ και πλάσματος/ ορού ελήφθησαν σε σωληνάρια από πολυπροπυλένιο, φυγοκεντρήθηκαν σε 2000xg για 10 λεπτά και αποθηκεύτηκαν στους -80 ° C μέχρι την ανάλυση. Δείγματα ΕΝΥ με περισσότερα από 50 ερυθρά αιμοσφαίρια απορρίφθηκαν. Αποτελέσματα: Η ηλικία κατά την έναρξη της νόσου ήταν μεγαλύτερη στους ασθενείς με DLB και οι βαθμολογίες MMSE ήταν υψηλότερες σε ασθενείς με PD. Μεγαλύτερες μέσες τιμές UPDRS-III καταγράφηκαν στους PDD και χαμηλότερες σε ασθενείς με PD. Μετά τη διόρθωση του Bonferroni διαπιστώθηκαν σημαντικά χαμηλότερες τιμές του Αβ42 σε ασθενείς με DLB σε σύγκριση με μάρτυρες (p = 0,002), ασθενείς με PD (p <0,001) και ασθενείς με PDD (p = 0,021). Επιπλέον, ηΤΡ-181 είχε σημαντικά χαμηλότερες τιμές σε ασθενείς με PD σε σύγκριση με ασθενείς με DLB (p = 0,028). Μεγαλύτερες τιμές α-Syn στο ΕΝΥ βρέθηκαν σε ασθενείς με DLB σε σύγκριση με τους μάρτυρες (p <0,001), ασθενείς με PD (p <0,001) και με PDD (p <0,001). Η ομάδα έλεγχου είχε σημαντικά χαμηλότερες τιμές α-Syn ορού σε σύγκριση με τους ασθενείς με PD (p <0,001), με PDD (p <0,001) και με DLB (p <0,001). Επιπλέον, οι ασθενείς με PDD είχαν σημαντικά υψηλότερες τιμές του πλάσματος α-Syn σε σύγκριση με τους μάρτυρες (p= 0,023). Ανεξαρτήτως ομάδας ασθενών, τα επίπεδα της α-Syn στο ΕΝΥ συσχετίζονταν σημαντικά με την Aβ42, ενώ τα επίπεδα της α-Syn στο πλάσμα συσχετίζονταν με την Τp-181. Αφαιρώντας τους 7 ασθενείς με DLB με προφιλ ΕΝΥ παθολογίας τύπου Alzheimer (Τt≥ 376, Aβ42≤580 and ΤP-181≥ 62.5 pg/ml) ανεύρεθηκαν σημαντικά υψηλότερες τιμές για την α-Syn ορού και πλάσματος αλλά οριακά για την πρωτεϊνη ΤP-181 στην ομάδα των LBDs συγκριτικά με την ομάδα ελέγχου. Η ανάλυση ROC έδειξε ότι οι α-Syn και Αβ42 στο ΕΝΥ είχαν την καλύτερη διακριτική ικανότητα μεταξύ PD και DLB. Επιπλέον, η διακριτική ικανότητα μεταξύ PDD και DLB ήταν παρόμοια για τις α-Syn και Αβ42 στο ΕΝΥ. Η α-Syn στον ορό έδειξε την καλύτερη διακριτική ικανότητα μεταξύ των PD και μαρτύρων ή μεταξύ PDD και μαρτύρων. Προέκυψαν τέλος οριακές συσχετίσεις μεταξύ βιοδεικτών της α-Syn και της Τp-181 και συγκεκριμένων νευροψυχολογικών/συμπεριφορικών κλιμάκων. Συμπεράσματα: Η α-Syn και η Αβ42 στο ΕΝΥ και τον ορο θα μπορούσαν να θεωρηθουν εν δυναμει βιοδεικτες για την διαφοροδιαγνωση των ασθενών στο φάσμα της LBD αφού έδειξαν την καλύτερη διακριτική ικανότητα μεταξύ των ομάδων PD- PDD και DLB. Εφ’ όσον επιβεβαιωθούν τα αποτελέσματα, η α-Syn του ορού, και, σε μικρότερο βαθμό, του πλάσματος, θα μπορούσαν να θεωρηθούν βιοδείκτες διάγνωσης των LBDs, καθώς εμφανίζουν υψηλότερες τιμές σε σχέση με άτομα ελέγχου.