Fluid Candidate Biomarkers for Alzheimer's Disease: A Precision Medicine Approach

A plethora of dynamic pathophysiological mechanisms underpins highly heterogeneous phenotypes in the field of dementia, particularly in Alzheimer's disease (AD). In such a faceted scenario, a biomarker-guided approach, through the implementation of specific fluid biomarkers individually reflecting distinct molecular pathways in the brain, may help establish a proper clinical diagnosis, even in its preclinical stages. Recently, ultrasensitive assays may detect different neurodegenerative mechanisms in blood earlier. ß-amyloid (Aß) peptides, phosphorylated-tau (p-tau), and neurofilament light chain (NFL) measured in blood are gaining momentum as candidate biomarkers for AD. P-tau is currently the more convincing plasma biomarker for the diagnostic workup of AD. The clinical role of plasma Aβ peptides should be better elucidated with further studies that also compare the accuracy of the different ultrasensitive techniques. Blood NFL is promising as a proxy of neurodegeneration process tout court. Protein misfolding amplification assays can accurately detect α-synuclein in cerebrospinal fluid (CSF), thus representing advancement in the pathologic stratification of AD. In CSF, neurogranin and YKL-40 are further candidate biomarkers tracking synaptic disruption and neuroinflammation, which are additional key pathophysiological pathways related to AD genesis. Advanced statistical analysis using clinical scores and biomarker data to bring together individuals with AD from large heterogeneous cohorts into consistent clusters may promote the discovery of pathophysiological causes and detection of tailored treatments

Increase in Mitochondrial D-Loop Region Methylation Levels in Mild Cognitive Impairment Individuals

Methylation levels of the mitochondrial displacement loop (D-loop) region have been reported to be altered in the brain and blood of Alzheimer's disease (AD) patients. Moreover, a dynamic D-loop methylation pattern was observed in the brain of transgenic AD mice along with disease progression. However, investigations on the blood cells of AD patients in the prodromal phases of the disease have not been performed so far. The aim of this study was to analyze D-loop methylation levels by means of the MS-HRM technique in the peripheral blood cells of 14 mild cognitive impairment (MCI) patients, 18 early stage AD patients, 70 advanced stage AD patients, and 105 healthy control subjects. We found higher D-loop methylation levels in MCI patients than in control subjects and AD patients. Moreover, higher D-loop methylation levels were observed in control subjects than in AD patients in advanced stages of the disease, but not in those at early stages. The present pilot study shows that peripheral D-loop methylation levels differ in patients at different stages of AD pathology, suggesting that further studies deserve to be performed in order to validate the usefulness of D-loop methylation analysis as a peripheral biomarker for the early detection of AD

P2‐239: POTENTIAL DIAGNOSTIC VALUE OF RED BLOOD CELLS α‐SYNUCLEIN HETEROAGGREGATES IN ALZHEIMER'S DISEASE

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BIOMARCATORI PLASMATICI NELLA MALATTIA DI ALZHEIMER (AD) E NEL DETERIORAMENTO COGNITIVO LIEVE (MCI): CORRELAZIONE CON PROFILI CLINICI E DI STILE DI VITA

La malattia di Alzheimer (Alzheimer’s Disease, AD) è una patologia neurodegenerativa responsabile di oltre la metà dei casi di demenza tra gli ultrasessantacinquenni. Sebbene sia ormai chiaro che si tratti di una malattia multifattoriale in cui giocano un ruolo sia fattori ambientali che genetici, ad oggi l’eziologia dell’AD nella forma ad esordio tardivo non è nota. Sono state formulate diverse ipotesi circa i possibili meccanismi patogenetici. Una di queste ipotesi è quella dello stress ossidativo: secondo questa teoria il danno provocato dallo sbilanciamento dell’equilibrio tra la produzione di radicali liberi e il sistema di difesa antiossidante, in favore del primo, partecipa ai meccanismi che conducono alla degenerazione neuronale e infine alla morte dei neuroni. Tuttavia, il ruolo dello stress ossidativo nell’AD non è stato ancora definito con chiarezza. Alcuni autori hanno suggerito che tale meccanismo di danno intervenga precocemente, tanto che se ne può trovare già traccia nella condizione di Mild Cogntive Impairment (MCI), una forma di decadimento cognitivo di gravità intermedia tra il normale declino cognitivo associato all’invecchiamento e la demenza. Lo stress ossidativo che si realizza a livello del tessuto cerebrale produce molti prodotti terminali diversi (ad es. prodotti di perossidazione lipidica, carbonil-proteine, addotti al DNA), che vengono trasportati nel sangue e possono essere utilizzati come biomarcatori del danno ossidativo. D’altra parte l’equilibrio tra danno ossidativo e sistema di difesa antiossidante è influenzato da molti fattori, tra cui il fisiologico invecchiamento, il tipo di dieta, il consumo di alcolici, l’attività fisica, il fumo, l’esposizione ad inquinanti ambientali, le comorbilità e i trattamenti farmacologici. Tali fattori potrebbero rappresentare, infatti, importanti fattori di confondimento, se non adeguatamente considerati. L’obiettivo di questo studio è stato di verificare: (1) differenze nei livelli plasmatici di stress ossidativo, al basale, tra MCI ed AD, considerando i possibili fattori confondenti, (2) differenze tra i livelli di stress ossidativo basali e di follow-up nei soggetti MCI evoluti in AD, (3) differenze nei livelli di stress ossidativo, al basale, tra MCI evoluti ed MCI non evoluti in AD al follow-up. Sono stati reclutati 59 soggetti, di cui 30 con AD e 29 con MCI, afferenti al Centro per i Disturbi Cognitivi della Clinica Neurologica dell’Università di Pisa, la cui diagnosi è stata posta secondo i criteri del National Institute on Aging - Alzheimer’s Association (NIA-AA) Workgroup per l’AD e il MCI, rispettivamente. I soggetti con AD sono stati reclutati indipendentemente dalla gravità della malattia ed erano tutti in trattamento farmacologico con inibitori dell’acetilcolina esterasi (AChEI) e/o memantina. A tutti i soggetti reclutati è stato somministrato un questionario mediante intervista diretta per avere informazioni circa lo stile di vita, incluse le abitudini alimentari negli ultimi sei mesi, l’esposizione a tossici ambientali, la presenza di comorbilità e i trattamenti farmacologici. Sono stati inoltre sottoposti ad un prelievo venoso a digiuno, su cui sono stati dosati i prodotti di ossidazione avanzata delle proteine (AOPP), la capacità antiossidante ferro-riducente (FRAP) e i tioli plasmatici. I soggetti MCI sono stati rivalutati dal punto di vista clinico e neuropsicologico dopo un follow-up medio di 18 mesi; 7 dei 29 soggetti MCI alla prima valutazione sono risultati essere evoluti in AD. Gli MCI evoluti hanno ripetuto il prelievo venoso per un ulteriore dosaggio dei biomarcatori di stress ossidativo. Nei pazienti con AD è stata registrata una più alta frequenza di familiarità per disturbi cognitivi (p=0,022), mentre nei pazienti con MCI un consumo di alcolici più spesso moderato (p=0,022) e una vita più attiva (p=0,004). Per i restanti fattori inerenti lo stile di vita, l’esposizione a tossici ambientali, le comorbilità e i trattamenti farmacologici non c’erano differenze tra i due gruppi, ad eccezione del trattamento specifico per l’AD. Nei soggetti con MCI rispetto agli AD sono stati osservati aumentati livelli di AOPP (p=0,030) e ridotti livelli di tioli (p=0,010), indicativi di maggior stress ossidativo. Nei soggetti MCI evoluti in AD durante la nostra osservazione è stato riscontrato nel secondo prelievo, rispetto a quello basale, un aumento dei tioli plasmatici (p=0,043), indicativo di aumento delle difese antiossidanti. Dai nostri dati è emerso inoltre che i soggetti MCI evoluti in AD al follow-up rispetto a quelli non evoluti presentano aumentati livelli basali di AOPP (p=0,014), indicativi di maggior stress ossidativo. Escluso che i ridotti livelli di proteine plasmatiche ossidate e la maggior disponibilità di sostanze antiossidanti osservati negli AD dipendessero dalle differenze nello stile di vita tra AD ed MCI e considerato che non vi erano altre differenze nei due gruppi in termini di comorbilità e trattamenti farmacologici ad eccezione del trattamento farmacologico specifico per la demenza, è stato ipotizzato che il minor grado di stress ossidativo osservato negli AD fosse da attribuirsi all’effetto antiossidante degli anticolinesterasici e della memantina. Quest’ipotesi è avvalorata dall’osservazione dell’aumento, rispetto al prelievo basale, nei livelli delle difese antiossidanti (tioli plasmatici) nel secondo prelievo dei soggetti MCI evoluti in AD, effettuato dopo l’inizio del trattamento farmacologico. I maggiori livelli di proteine plasmatiche ossidate, quindi il maggior grado di stress ossidativo, osservati nella valutazione basale dei pazienti MCI evoluti rispetto a quelli non evoluti, depongono a favore del possibile ruolo dello stress ossidativo nella progressione da MCI ad AD e di un eventuale futuro impiego dei biomarker di stress ossidativo nella valutazione diagnostica e prognostica dei pazienti con AD ed MCI

Metilazione del D-loop mitocondriale su sangue periferico in una coorte di soggetti con Malattia di Alzheimer e Parkinson come possibile biomarcatore diagnostico

La disfunzione mitocondriale e l’epigenetica sono chiamate in causa nella patogenesi della Malattia di Alzheimer (AD) e di Parkinson (PD), e l’epigenetica mitocondriale rappresenta un campo di ricerca relativamente ancora poco esplorato, soprattutto nelle malattie neurodegenerative. Tra i meccanismi più studiati c’è la metilazione della regione del D-loop mitocondriale, coinvolta nella replicazione del DNA mitocondriale (mtDNA) e documentata anche su sangue. L’obiettivo principale di questo studio è valutare la metilazione del D-loop mitocondriale e del numero di copie di mtDNA come biomarcatore diagnostico per queste malattie. Abbiamo quindi confrontato in 30 PD, 30 AD e 40 controlli appaiati per età i livelli di metilazione del D-loop mitocondriale e il numero di copie di mtDNA nel sangue periferico, misurati rispettivamente con la tecnica della Methylation-Sensitive High-Resolution Melting (MS-HRM), e PCR quantitativa. Non abbiamo osservato differenze nei livelli di metilazione del D-loop tra i tre gruppi [H(2) = 1,691 p = 0,429], mentre si osserva un numero di copie di mtDNA significativamente più elevato negli AD rispetto a PD e controlli [H (2) = 11,975 p = 0,003]. La metilazione del D-loop mitocondriale su sangue non sembra essere candidata ad essere un biomarcatore diagnostico, non potendo escludere il suo ruolo come biomarcatore di altra natura, mentre ulteriori studi sono richiesti per verificare e chiarire il ruolo fisiopatologico del numero di copie di mtDNA

Fatigue, sleep-wake pattern, depressive and anxiety symptoms and body-mass index: analysis in a sample of episodic and chronic migraine patients

Migraine clinical presentation and life-time course can be highly heterogeneous, with a subgroup of patients developing chronic migraine; moreover, migraine clinical spectrum is expanded by the association with different coexisting conditions and interictal dysfunctions. The aim of this study was to systematically evaluate migraine clinical features, daily functioning parameters, sleep pattern, presence of depressive-anxiety symptoms and body mass index (BMI) in a sample of 75 episodic and 75 chronic migraine without aura patients. Migraine-related disability, fatigue, daily sleepiness, subjective sleep quality, anxiety and depressive symptoms were, respectively, evaluated using the following questionnaires: Fatigue Severity Scale (FSS), Epworth Sleepiness Scale, Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI), Generalized Anxiety Disorder 7-item Scale (GAD-7), Patient Health Questionnaire 9-item Scale (PHQ-9). Mean FSS score (p < 0.001), PSQI score (p = 0.015), GAD-7 score (p = 0.019), PHQ-9 score (p < 0.001) and BMI score (p = 0.012) were significantly higher in chronic compared to episodic migraineurs. Additionally, a correlation analysis carried out in the total sample of 150 migraine patients documented a statistically significant, positive correlation between monthly frequency of migraine attacks and FSS score (p < 0.001), PSQI score (p = 0.006), GAD-7 score (p = 0.019), PHQ-9 score (p < 0.001) and BMI score (p = 0.049). Data from the present report seem to expand the concept of migraine as a continuum or spectrum, with greater occurrence of fatigue, poor sleep quality, anxiety-depressive symptoms and higher BMI score in chronic compared to episodic migraine patients; further investigation is certainly necessary to better define the biological basis and mechanisms associated with migraine transformation from episodic to chronic pattern

E-Glocal-Dairy, la sostenibilità dei prodotti caseari locali

Un progetto finanziato dal Psr Veneto 2014-2020 ha cercato di individuare soluzioni per mitigare l'impatto ambientale dei prodotti lattiero-caseari locali e valorizzare le caratteristiche innovative dei formaggi

Oxidative stress assessment in Alzheimer's disease: a clinic setting study

Oxidative stress (OS) is a physiological age-related brain process, dramatically overexpressed in neurodegenerative disorders like Alzheimer's disease (AD). Nevertheless, the pathophysiological role of OS in AD pathology has not been clarified yet. OS as a biomarker for AD is a controversial issue. A comparison of previous data is difficult due to a remarkable methodological variability. Most of the previous studies have shown higher levels of OS markers and lower antioxidant power in patients with dementia when compared to mild cognitive impairment (MCI) and healthy controls

Fluid Biomarkers in Alzheimer's Disease and Other Neurodegenerative Disorders: Toward Integrative Diagnostic Frameworks and Tailored Treatments

The diagnosis of neurodegenerative diseases (NDDs) represents an increasing social burden, with the unsolved issue of disease-modifying therapies (DMTs). The failure of clinical trials treating Alzheimer's Disease (AD) so far highlighted the need for a different approach in drug design and patient selection. Identifying subjects in the prodromal or early symptomatic phase is critical to slow down neurodegeneration, but the implementation of screening programs with this aim will have an ethical and social aftermath. Novel minimally invasive candidate biomarkers (derived from blood, saliva, olfactory brush) or classical cerebrospinal fluid (CSF) biomarkers have been developed in research settings to stratify patients with NDDs. Misfolded protein accumulation, neuroinflammation, and synaptic loss are the pathophysiological hallmarks detected by these biomarkers to refine diagnosis, prognosis, and target engagement of drugs in clinical trials. We reviewed fluid biomarkers of NDDs, considering their potential role as screening, diagnostic, or prognostic tool, and their present-day use in clinical trials (phase II and III). A special focus will be dedicated to novel techniques for the detection of misfolded proteins. Eventually, an applicative diagnostic algorithm will be proposed to translate the research data in clinical practice and select prodromal or early patients to be enrolled in the appropriate DMTs trials for NDDs

α-synuclein as an emerging pathophysiological biomarker of Alzheimer's disease

α-syn aggregates represent the pathological hallmark of synucleinopathies as well as a frequent copathology (almost 1/3 of cases) in AD. Recent research indicates a potential role of α-syn species, measured in CSF with conventional analytical techniques, in the differential diagnosis between AD and synucleinopathies (such as DLB). Pioneering studies report the detection of α-syn in blood, however, conclusive investigations are controversial. Ultrasensitive seed amplification techniques, enabling the selective quantification of α-syn seeds, may represent an effective solution to identify the α-syn component in AD and facilitate a biomarker-guided stratification