Strašák Alzheimer: nové přístupy diagnostiky

Alzheimerova choroba (AD) je chronickým neurodegenerativním onemocněním, které patří mezi nejčastější formu demence. Toto nevyléčitelné onemocnění patří stabilně mezi 10 nejčastějších příčin úmrtí ve vyspělém světě a je diagnostikováno především u jedinců starších 60 let.
Po té co v roce 1901 psychiatr Alois Alzheimer identifikoval a charakterizoval první případ tohoto typu demence u padesátileté ženy, začaly se informace o tzv. „Alzheimerově chorobě" šířit i do lékařské literatury a byly nacházeny další a další případy starších lidí s definovanými příznaky. V prvním desetiletí 21.toletí je v klinických testech přes 400 farmaceutických přípravků pro pacienty s touto komplexní chorobou postihující mozek.

V současnosti je primárně největším problémem včasné zachycení nemoci, jejíž příznaky se nemusí manifestovat výrazně, u jedinců se liší a mohou být zaměněny za projevy jiných neurologických nemocí, popř. projev „stařectví". K rozpoznání proto někdy dochází až po několika letech a vyžaduje specializovaný lékařský personál, který často není v zemích na nižší socioekonomické úrovni dostupný. Podle statistik až dvě třetiny případů demence zůstávají nediagnostikovány.
Onemocnění se projevuje ztrátou mozkových buněk neuronů v mozkové kůře a některých podkorových oblastech. Mikroskopem lze v postižených tkáních pozorovat neurofibrilární shluky (angl. tangles) a amyloidní plaky. Plaky vznikají extracelulárním ukládáním beta-amyloidního proteinu, která vytváří agregáty.

Ilustrační obrázek: Vznik amyloidních plaků

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Amyloid-plaque_formation-big.jpg

Biomarkery (biomolekuly reflektující vnitřní stav organismu), které by umožňovaly zjištění nemoci s dostatečnou specifitou a senzitivitou již v počátečních fázích, a pro jejichž využití by nebyla nutná aplikace invazivních technik, nejsou dosud v praxi zavedeny. Diagnostiku dále ztěžují jiné typy demencí se stejnou nebo podobnou patologií.

Problémy současných biomarkerů

Zvýšení koncentrace některých proteinů
U pacientů s příznaky Alzheimerovy choroby byly pozorovány zvýšené koncentrace některých proteinů v mozkomíšním moku. Tyto odchylky se ale mohou objevovat v poměrně vysoké míře i u zdravých lidí. Diagnóza je dále ztížena náročností a invazivitou některých vyšetření.

Apolipoprotein E (ApoE)

Tento protein se ukázal důležitý při odstraňování toxických amyloidních plaků. Jedinci s alelou ε4 (jedna z forem genu) pro tento protein se ukázali být více náchylní. Přímý vliv na vývoj onemocnění však nebyl prokázán.

Neuroanatomická vyšetření

Tato vyšetření využívají zobrazovací techniky magnetické rezonance (MRI) a tomografie (CAT). Jsou založena na pozorování atrofie (odumírání tkáně) v hipokampu. Nevýhodou je nespecifita vyšetření. Atrofie totiž může být způsobena i jinými vlivy a onemocněními.

Alternativní možnosti

Nejen na poli neurodegenerativních onemocnění je možné k porovnání patologického stavu s normálním fyziologickým stavem identifikovat geny, jejichž exprese je změněna. Tato odchylka může být patologickým procesem vyvolána, či být jeho součástí. Ve svých studiích Lap Ho testoval na úrovni mRNA expresní profily mozkových tkání se střední, mírnou, spornou nebo žádnou demencí zemřelých pacientů. Celkem bylo testováno 6794 lidských genů. Z toho 32 genů vykazovalo signifikantní odchylku exprese ve vzorcích odebraných nemocným. Jedním z identifikovaných je i synapsin IIa, jehož ovlivnění onemocněním bylo dalšími pokusy potvrzeno. Přesný mechanismus doposud odhalen nebyl a zůstává předmětem výzkumu. Stejně tak jako mechanismus ovlivnění dalších z identifikovaných genů-mRNA-proteinů. Je však jasné, že cDNA microarray analýza zaměřená právě na odchylky exprese genů, je jednou z možných budoucích alternativ diagnostiky Alzheimerovy choroby a poskytuje komplexnější vhled do stavu buněk-tkáně.

Ilustrační obrázek: cDNA microarray
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Microarray-schema.jpg

Další úrovní, na které lze sledovat odchylky genové exprese (chování buněk) jsou proteiny.
Jelikož ne všechny mRNA jsou použity jako templát pro výrobu nových proteinů, ke tvorbě proteinů z mRNA nemusí docházet bezprostředně, proteiny mají různou životnost a na organizaci těchto pochodů se podílí obrovské spektrum regulačních mechanismů, hladiny mRNA a proteinů se mohou výrazně lišit. Z tohoto důvodu byly na vyhledávání potenciálních biomarkerů aplikovány protein array studie. Díky nim bylo nalezeno 50 kandidátních proteinů, jejichž množství se v postižených tkáních lišilo. Patřili mezi ně neurotransmitery, proteiny ovlivňující funkce nervových spojení, programovanou smrt nervových buněk, jejich adhezi, formování cytoskeletu nebo ovlivňující transkripci a translaci.
Tyto výsledky se shodovaly s výsledky sledování odchylek na úrovni mRNA - byly ovlivněny stejné oblasti funkce nervových buněk. Jedním z kandidátních proteinů, který byl potvrzen v navazujících studiích je tomosyn, jehož množství ve vzorcích bylo opakovaně více než třikrát menší.

Výsledkem studií, které byly provedeny, a jejichž detailní popis překračuje rámec tohoto článku, je identifikace nových biomolekul, jejichž aktuální zastoupení v postižených tkáních (ale i např. v krvi a jiných lépe dostupných tkáních) by mohlo pomoci při rychlé a časné identifikaci onemocnění Alzheimerovou chorobou. Jednoznačnou výhodou je možná automatizace některých diagnostických úkonů, vysoká reprodukovatelnost a relativně nízké náklady. Nutností je ale hlubší pochopení interakcí, mechanismů onemocnění a optimalizace metod. Tyto studie však poukazují na zvýšenou možnost individuálního přístupu k pacientovi díky specifické a podrobnější diagnóze a s tím související cílenější léčbě.

Se stále rozšiřujícími se znalostmi v oboru„molekulárních věd" dochází k postupnému směřování medicíny do další úrovně diagnostiky i léčby. Informace pocházející jak ze základního, tak i aplikovaného výzkumu mohou být prakticky využity v mnoha medicínských odvětvích, kterým jsou tak do rukou vkládány nástroje umožňující hlubší náhled do patologických jevů. Několik posledních let často skloňovaná personalizace medicíny na molekulární úrovni, která umožní navrhnout rychlejší a účinnější léčbu onemocnění s menšími nebo žádnými vedlejšími účinky se tak stává hlavním tématem dne. Svatým grálem je pak pochopení složitých biochemických interakcí a přesná definice choroby jedince, která umožní její cílenou léčbu.

Autor: Martin Jacko

Zdroje:

Ho, L., Fivecoat, H., Wang, J., Pasinetti, G.M (2010). Alzheimer´s disease biomarker discovery in symptomatic and asymptomatic patients: Experimental approaches and future clinical applications. Experimental gerontology 45, 15-22.

http://en.wikipedia.org/wiki/Alzheimer´s_disease
http://cs.wikipedia.org/wiki/Alzheimerova_choroba

Další odkazy:

http://www.alzheimer.cz/index.php?PageID=26
http://en.wikipedia.org/wiki/Protein_microarray
http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_microarray