Brain pyrimidine nucleotide synthesis and Alzheimer disease

Many patients suffering late-onset Alzheimer disease show a deficit in respiratory complex IV activity. The de novo pyrimidine biosynthesis pathway connects with the mitochondrial respiratory chain upstream from respiratory complex IV. We hypothesized that these patients would have decreased pyrimidine nucleotide levels. Then, different cell processes for which these compounds are essential, such as neuronal membrane generation and maintenance and synapses production, would be compromised. Using a cell model, we show that inhibiting oxidative phosphorylation function reduces neuronal differentiation. Linking these processes to pyrimidine nucleotides, uridine treatment recovers neuronal differentiation. To unmask the importance of these pathways in Alzheimer disease, we firstly confirm the existence of the de novo pyrimidine biosynthesis pathway in adult human brain. Then, we report altered mRNA levels for genes from both de novo pyrimidine biosynthesis and pyrimidine salvage pathways in brain from patients with Alzheimer disease. Thus, uridine supplementation might be used as a therapy for those Alzheimer disease patients with low respiratory complex IV activity

Método de cuantificación de Ab40 y Ab42 en el plasma y aplicación de los índices Ab42/40 como posibles biomarcadores de la enfermedad de Alzheimer

La enfermedad de Alzheimer (EA) es un desorden neurodegenerativo progresivo que afecta mayoritariamente a individuos de edad avanzada y que representa la causa más común de demencia, un trastorno que afecta a unos 50 millones de personas en todo el mundo. Los dos rasgos histopatológicos característicos de la EA son las placas seniles y los ovillos neurofibrilares. Las placas seniles son depósitos extracelulares compuestos principalmente por fibrillas insolubles de péptido beta-amiloide (Aβ), mientras que los ovillos neurofibrilares son intracelulares y se considera que están compuestos mayoritariamente por agregados de proteína tau hiperfosforilada. En la actualidad se considera que existe una larga fase preclínica de la enfermedad en la que se van produciendo alteraciones fisiopatológicas sin que todavía hayan aparecido los primeros síntomas clínicos. Esta fase preclínica representa un periodo de tiempo muy importante para la aplicación de terapias modificadoras del curso de la enfermedad, las cuales presumiblemente tendrán una mayor eficacia que la observada hasta el momento, ya que, hasta ahora, se han aplicado en las fases más avanzadas de la enfermedad. No obstante, es obvio que el diagnóstico de la EA en esta fase pre-sintomática no puede llevarse a cabo en base a los síntomas, que todavía no se han manifestado, sino que es necesario el uso de biomarcadores de la enfermedad. Durante los últimos años se ha realizado un gran esfuerzo a nivel internacional para identificar biomarcadores de la EA que ayuden tanto en el diagnóstico diferencial, como en la identificación de individuos de alto riesgo. En la actualidad ya se están utilizando algunos biomarcadores de líquido cefalorraquídeo y otros de neuroimagen, tanto en el ámbito de la investigación como, de forma incipiente, en el diagnóstico clínico. Sin embargo, a pesar de que algunos de estos biomarcadores presentan un buen rendimiento diagnóstico y pronóstico, su uso en la práctica clínica diaria o como herramienta de cribado poblacional se ve limitado por tratarse de procedimientos invasivos o de elevado coste. Por todo ello, la identificación de biomarcadores de la EA en tejidos periféricos de fácil acceso, como puede ser la sangre, que además sean capaces de reflejar los procesos patológicos que están sucediendo en el sistema nervioso central (SNC), supondría un avance enorme.De acuerdo con la hipótesis de la cascada amiloide, la acumulación y agregación de Aβ es el primer evento fisiopatológico que desencadena una serie de acontecimientos posteriores que conducen a la enfermedad. Además, se conoce que existe un transporte activo de Aβ entre el SNC y la sangre. En conjunto, estos datos sugieren la posibilidad de que los niveles plasmáticos de Aβ puedan utilizarse como biomarcadores de la EA. Persiguiendo la confirmación de esta hipótesis, en Araclon Biotech hemos desarrollado dos inmunoensayos de tipo ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) sándwich, denominados ABtest40 y ABtest42, con los que llevamos a cabo la cuantificación de los péptidos Aβ40 y Aβ42. La sustitución del anticuerpo comercial de captura utilizado con anterioridad por un anticuerpo monoclonal de producción interna en nuestro laboratorio, ha motivado el desarrollo de un nuevo proyecto de validación. Con ello hemos demostrado que nuestros kits ABtest40 y ABtest42 son dos herramientas sensibles, específicas y precisas para la cuantificación de los péptidos amiloides Aβ40 y Aβ42 en plasma. Mientras que la determinación de los niveles de Aβ en el plasma sin diluir nos aporta información acerca de la concentración del péptido que se encuentra libre en la sangre, la determinación de los niveles de Aβ en el plasma diluido en un tampón expresamente formulado por nosotros nos informa acerca de los niveles plasmáticos totales de Aβ. Sin embargo, la cuantificación de los péptidos Aβ en el plasma no es un procedimiento sencillo. Sus propiedades fisicoquímicas, sus capacidades para interaccionar con otras proteínas del plasma y la baja concentración a la que se encuentran, dificultan su reconocimiento y cuantificación fiable. Además, existe una amplia lista de variables analíticas y pre-analíticas que pueden tener un impacto importante sobre los niveles de Aβ publicados por laboratorios que utilizan diferentes metodologías y procedimientos. En concreto, en este trabajo hemos observado que tanto el protocolo de procesado de las muestras de sangre como el tipo de anticoagulante utilizado tienen un efecto sobre los niveles de Aβ cuantificados en el plasma. Además, hemos constatado que el tratamiento de las muestras de sangre con un cocktail de inhibidores de proteasas exógenos no se traduce en la detección de niveles plasmáticos más elevados de Aβ. Asimismo, también hemos comprobado que los niveles de Aβ cuantificados en el plasma no varían sustancialmente cuando el procesado de las muestras se pospone hasta 30 horas, siempre y cuando se conserven en refrigeración (2-8 °C). Estos resultados han permitido establecer un protocolo más eficiente para la obtención y análisis de las muestras, facilitando la aplicación de ABtest en el marco de la investigación clínica de la EA.Finalmente, en este trabajo hemos evaluado el potencial del índice plasmático Aβ42/Aβ40 (Aβ42/40) como posible marcador de la deposición cortical de Aβ en una cohorte de individuos sanos pertenecientes al estudio AIBL (Australian Imaging, Biomarker & Lifestyle Study of Ageing), a los que se les ha realizado un seguimiento de 72 meses. Para ello se ha tomado como estándar de referencia un test de neuroimagen ampliamente utilizado, el PET-amiloide (PET-Aβ), con el que se evalúa el grado de deposición fibrilar de los péptidos amiloides en el SNC. Los resultados de los estudios transversal y longitudinal que hemos realizado muestran que las ratios o proporciones plasmáticas Aβ42/Aβ40 (simplificado como Aβ42/40) más bajas se asocian con una mayor deposición de amiloide a nivel cortical. Además, en la población estudiada el modelo que incluye el índice plasmático Aβ42/40 ha mostrado un valor predictivo positivo (VPP) del 81 % para detectar la patología amiloide cortical. Este dato representa un incremento del 110 % sobre la prevalencia de individuos con carga amiloide cortical positiva en la población de controles sanos. En conjunto, los resultados de este estudio sugieren que el biomarcador plasmático Aβ42/40 podría utilizarse como una primera herramienta, económica y poco invasiva, en un proceso de diagnóstico secuencial para la identificación de individuos sanos con carga amiloide cortical elevada, de cara tanto a su participación en ensayos clínicos, como para, cuando estén disponibles, poder aplicar potenciales terapias modificadoras del curso de la enfermedad.<br /

¿Podría ser la videolaringoscopia la técnica de elección para intubación con paciente despierto?

Awake fibreoptic intubation is often considered the technique of choice when a difficult airway is anticipated. However, videolaryngoscopes are being used more commonly. We searched the current literature and performed a meta-analysis to compare the use of videolaryngoscopy and fibreoptic bronchoscopy for awake tracheal intubation. Our primary outcome was the time needed to intubate the patient’s trachea. Secondary outcomes included: failed intubation; the rate of successful intubation at the first attempt; patient-reported satisfaction with the technique; and any complications resulting from intubation. Eight studies examining 429 patients were included in this review. The intubation time was shorter when videolaryngoscopy was used instead of fibreoptic bronchoscopy (seven trials, 408 participants, mean difference(95%CI) - 45.7 (- 66.0 to -25.4) s, p&lt;0.0001, low-quality evidence). There was no significant difference between the two techniques in the failure rate (six studies, 355 participants, risk ratio (95%CI) 1.01 (0.24–4.35), p=0.99, low-quality evidence) or the first-attempt success rate (six studies, 391 participants, risk ratio (95%CI) 1.01 (0.95–1.06), p=0.8, moderate quality evidence). The level of patient satisfaction was similar between both groups. No difference was found in two reported adverse events: hoarseness/sore throat (three studies, 167 participants, risk ratio (95%CI) 1.07 (0.62–1.85), p=0.81, low-quality evidence),and low oxygen saturation (five studies, 337 participants, risk ratio (95%CI) 0.49 (0.22–1.12), p=0.09,low-quality evidence). In summary, videolaryngoscopy for awake tracheal intubation is associated with a shorter intubation time. It also seems to have a success rate and safety profile comparable to fibreoptic bronchoscopy.La intubación orotraqueal (IOT) con fibrobroncoscopio es a menudo considerada la técnica de elección cuando nos encontramos ante una vía aérea difícil prevista. Sin embargo, los videolaringoscopios se usan con más frecuencia. Se realizaron búsquedas en la literatura actual y se realizó un metaanálisis para comparar el uso de la videolaringoscopia y la fibrobroncoscopia para la intubación traqueal despierta.  El principal objetivo fue el tiempo necesario para intubación. Los objetivos secundarios incluyeron: intubación fallida; la tasa de intubación exitosa en el primer intento; satisfacción informada por el paciente con la técnica; y cualquier complicación resultante de la intubación. Ocho estudios donde se examinaron a 429 pacientes se incluyeron en esta revisión. El tiempo de intubación fue más corto cuando se utilizó la videolaringoscopia en lugar de la fibrobroncoscopia (siete ensayos, 408 participantes, diferencia significativa [IC del 95%] 45,7 (66,0 a 25,4) s, p &lt;0,0001, bajo nivel de evidencia). No hubo diferencias significativas entre las dos técnicas en la tasa de fracaso (seis estudios, 355 participantes, riesgo relativo [IC 95%] 1,01 (0,24-4,35), p = 0,99, bajo nivel de evidencia) o la tasa de éxito de primer intento (seis estudios, 391 participantes, riesgo relativo (IC 95%) 1,01 (0,95-1,06), p = 0,8, nivel de evidencia moderado). El nivel de satisfacción del paciente fue similar entre ambos grupos. No se encontraron diferencias en los eventos adversos informados: ronquera / dolor de garganta (tres estudios, 167 participantes, riesgo relativo [IC 95%] 1,07 (0,62-1,85), p = 0,81, bajo nivel de evidencia) y baja saturación de oxígeno (cinco estudios, 337 participantes, riesgo relativo (IC 95%) 0,49 (0,22-1.12), p = 0,09, bajo nivel de evidencia). En resumen, la videolaringoscopia para la intubación traqueal despierta se asocia con un tiempo de intubación más corto. También parece tener una tasa de éxito y un perfil de seguridad comparable a la fibrobroncoscopia

Revolutionizing Alzheimer\u27s disease and clinical trials through biomarkers

AbstractThe Alzheimer's Association's Research Roundtable met in May 2014 to explore recent progress in developing biomarkers to improve understanding of disease pathogenesis and expedite drug development. Although existing biomarkers have proved extremely useful for enrichment of subjects in clinical trials, there is a clear need to develop novel biomarkers that are minimally invasive and that more broadly characterize underlying pathogenic mechanisms, including neurodegeneration, neuroinflammation, and synaptic dysfunction. These may include blood-based assays and new neuropsychological testing protocols, as well as novel ligands for positron emission tomography imaging, and advanced magnetic resonance imaging methodologies. In addition, there is a need for biomarkers that can serve as theragnostic markers of response to treatment. Standardization remains a challenge, although international consortia have made substantial progress in this area and provide lessons for future standardization efforts

Association between cell-bound blood amyloid-β(1-40) levels and hippocampus volume

The identification of early, preferably presymptomatic, biomarkers and true etiologic factors for Alzheimer's disease (AD) is the first step toward establishing effective primary and secondary prevention programs. Consequently, the search for a relatively inexpensive and harmless biomarker for AD continues. Despite intensive research worldwide, to date there is no definitive plasma or blood biomarker indicating high or low risk of conversion to AD. Magnetic resonance imaging and β-amyloid (Aβ) levels in three blood compartments (diluted in plasma, undiluted in plasma and cell-bound) were measured in 96 subjects (33 with mild cognitive impairment, 14 with AD and 49 healthy controls). Pearson correlations were completed between 113 regions of interest (ROIs) (45 subcortical and 68 cortical) and Aβ levels. Pearson correlation analyses adjusted for the covariates age, sex, apolipoprotein E (ApoE), education and creatinine levels showed neuroimaging ROIs were associated with Aβ levels. Two statistical methods were applied to study the major relationships identified: (1) Pearson correlation with phenotype added as a covariate and (2) a meta-analysis stratified by phenotype. Neuroimaging data and plasma Aβ measurements were taken from 630 Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) subjects to be compared with our results. The left hippocampus was the brain region most correlated with Aβ(1-40) bound to blood cell pellets (partial correlation (pcor) = −0.37, P = 0.0007) after adjustment for the covariates age, gender and education, ApoE and creatinine levels. The correlation remained almost the same (pcor = −0.35, P = 0.002) if phenotype is also added as a covariate. The association between both measurements was independent of cognitive status. The left hemisphere entorhinal cortex also correlated with Aβ(1-40) cell-bound fraction. AB128 and ADNI plasma Aβ measurements were not related to any brain morphometric measurement. Association of cell-bound Aβ(1-40) in blood with left hippocampal volume was much stronger than previously observed in Aβ plasma fractions. If confirmed, this observation will require careful interpretation and must be taken into account for blood amyloid-based biomarker development

Plasma Aβ42/40 ratio alone or combined with FDG-PET can accurately predict amyloid-PET positivity: a cross-sectional analysis from the AB255 Study

Background: To facilitate population screening and clinical trials of disease-modifying therapies for Alzheimer’s disease, supportive biomarker information is necessary. This study was aimed to investigate the association of plasma amyloid-beta (Aβ) levels with the presence of pathological accumulation of Aβ in the brain measured by amyloid-PET. Both plasma Aβ42/40 ratio alone or combined with an FDG-PET-based biomarker of neurodegeneration were assessed as potential AD biomarkers. Methods: We included 39 cognitively normal subjects and 20 patients with mild cognitive impairment from the AB255 Study who had undergone PiB-PET scans. Total Aβ40 and Aβ42 levels in plasma (TP42/40) were quantified using ABtest kits. Subjects were dichotomized as Aβ-PET positive or negative, and the ability of TP42/40 to detect Aβ-PET positivity was assessed by logistic regression and receiver operating characteristic analyses. Combination of plasma Aβ biomarkers and FDG-PET was further assessed as an improvement for brain amyloidosis detection and diagnosis classification. Results: Eighteen (30.5%) subjects were Aβ-PET positive. TP42/40 ratio alone identified Aβ-PET status with an area under the curve (AUC) of 0.881 (95% confidence interval [CI] = 0.779–0.982). Discriminating performance of TP42/40 to detect Aβ-PET-positive subjects yielded sensitivity and specificity values at Youden’s cutoff of 77.8% and 87.5%, respectively, with a positive predictive value of 0.732 and negative predictive value of 0.900. All these parameters improved after adjusting the model for significant covariates. Applying TP42/40 as the first screening tool in a sequential diagnostic work-up would reduce the number of Aβ-PET scans by 64%. Combination of both FDG-PET scores and plasma Aβ biomarkers was found to be the most accurate Aβ-PET predictor, with an AUC of 0.965 (95% CI = 0.913–0.100). Conclusions: Plasma TP42/40 ratio showed a relevant and significant potential as a screening tool to identify brain Aβ positivity in preclinical and prodromal stages of Alzheimer’s disease

Cognitive Composites Domain Scores Related to Neuroimaging Biomarkers within Probable-Amnestic Mild Cognitive Impairment-Storage Subtype

The probable-amnestic (Pr-a) mild cognitive impairment (MCI)-storage subtype is a phenotype with 8.5 times more risk of conversion to dementia, mainly Alzheimer's disease (AD), than the possible non-amnestic (Pss-na) MCI. The aim of this study was to find the optimized cognitive composites (CCs) domain scores most related to neuroimaging biomarkers within Pr-aMCI-storage subtype patients. The Fundació ACE (ACE) study with 20 Pr-aMCI-storage subtype subjects (MCI) were analyzed. All subjects underwent a neuropsychological assessment, a structural MRI, FDG-PET, and PIB-PET. The adjusted hippocampal volume (aHV) on MRI, the standard uptake value ratio (SUVR) on FDG-PET and PIB-PET SUVR measures were analyzed. The construction of the CCs domain scores, and the aHV on MRI and FDG-PET SUVR measures, were replicated in the parental AB255 study database (n = 133 MCI). Partial correlations adjusted by age, gender, and education were calculated with the associated p -value among every CC domain score and the neuroimaging biomarkers. The results were replicated in the "MCI due to AD" with memory storage impairments from ADNI. Delayed Recall CC domain score was significantly correlated with PIB-PET SUVR (β= -0.61, p = 0.003) in the ACE study and also with aHV on MRI (β= 0.27, p = 0.01) and FDG-PET SUVR (β= 0.27, p = 0.01) in the AB255 study. After a median survival time of 20.6 months, 85% from the ACE MCI converted to AD. The replication of our results in the ADNI dataset also confirmed our findings. Delayed Recall is the CC domain score best correlated with neuroimaging biomarkers associated with prodromal AD diagnosis