Estudio patológico de biomarcadores en la Angiopatía Amiloide Cerebral y la Enfermedad de Alzheimer

Abstract

Introducció: Nombrosos estudis suggereixen que el deteriorament cognitiu en el cervell ancià típicament presenta un solapament entre patologies neurodegeneratives i vasculars. La malaltia neurodegenerativa més freqüent seria la malaltia d’Alzheimer (MA) i entre les etiologies vasculars més freqüents es troba l’angiopatia amiloide cerebral (AAC). Les dues entitats comparteixen el dipòsit de beta-amiloide (βA), mentre que en la MA aquest dipòsit es troba en les plaques neurítiques, en l’AAC es troba en les parets vasculars d’artèries i/o capil·lars cerebrals.

Justificació ciencítifica: La presència de biomarcadors o l’expressió de proteïnes específiques en el cervell podrien definir o modular l’acumulació de βA en l’AAC i βA i/o tau en la MA.

Hipòtesi: Diferents apolipoproteïnes com l’ApoE, la ApoJ i la ApoA-I s’han associat a l’agregació i aclariment cerebral del βA. La primera hipòtesi d’aquesta tesi és que l’expressió i distribució d’aquesta família de proteïnes podrien determinar la localització de l’dipòsit de βA cerebral en plaques parenquimatoses o en parets vasculars corticals o meníngies i capil·lars. D’altra banda, s’han descrit diferents gens com loci de susceptibilitat genètica per a la EA mitjançant estudis d’associació de el genoma complet. Entre ells, el gen CD2AP codifica la proteïna associada a CD2 (CD2AP), de la qual poc es coneix sobre la seva funció en el cervell. La segona hipòtesi de treball és l’existència d’una associació entre l’expressió i distribució de CD2AP, i les característiques neuropatològiques de la MA.

Objectius: Conèixer la distribució anatomo-patològica i localització cel·lular dels dipòsits d’aquestes proteïnes en el cervell humà en pacients amb AAC i/o EA.

Disseny de l’estudi: Es van realitzar principalment dos estudis immunohistoquímics en cervells humans, un centrat en l’anàlisi de les apolipoproteïnes ApoE, ApoJ i ApoA-I en pacients amb i sense AAC i un altre enfocat en l’estudi de CD2AP en pacients amb i sense EA. Per a això, es van analitzar un total de 101 cervells procedents d’autòpsies realitzades principalment a l’Hospital Universitari Vall d’Hebron, per al segon estudi es van incloure també mostres de la Fundació Centre d’Investigació Malalties Neurològiques (CIEN) de Madrid. Es va analitzar la presència o absència de dipòsit vascular, parenquimatós en forma de plaques o en les cèl·lules (neurones, astròcits, oligodendròcits i cèl·lules endotelials) de les 4 proteïnes. En l’estudi de les apolipoproteïnes, a més es va realitzar una anàlisi del genotip ApoE i, en el de CD2AP, es va realitzar immunofluorescència amb doble tinció CD2AP i Tau-AT8, i Tau-3R en malalts amb Malaltia de Pick.

Resultats i conclusions: En el primer estudi, es va identificar la presència de dipòsit vascular i parenquimtós de ApoE i ApoJ, sent el dipòsit de ApoA-I de predomini en capil·lars corticals. La presència d’ApoE en artèries corticals es va associar a l’aparició d’hemorràgia intracranial en pacients amb AAC. L’al·lel APOEε2 es va trobar amb més freqüència en els casos de AAC amb hemorràgia cerebral que en els casos de AAC sense hemorràgia. A més, el genotip APOEε4 estava més representat en pacients amb AAC tipus I (dipòsit βA capil·lar), mentre que els pacients amb AAC tipus II (sense dipòsit βA capil·lar) presentaven APOEε2 amb més freqüència.

Pel que fa a el segon estudi, es van identificar dipòsit de CD2AP neuronal en pacients amb MA que es van relacionar amb el dipòsit de proteïna tau fosforilada i estadi neuropatològic de Braak. També es van identificar dipòsits neuronals en pacients amb Malaltia de Pick, mentre que no es van trobar en pacients control o altres taupaties com la degeneració corticobasal i la paràlisi supranuclear progressiva. No es van identificar dipòsits de CD2AP en parets vasculars ni parenquimatosos en forma de plaques en pacients amb dipòsit de βA.

Introducción: Numerosos estudios sugieren que el deterioro cognitivo en el cerebro anciano típicamente presenta un solapamiento entre patologías neurodegenerativas y vasculares. La enfermedad neurodegenerativa más frecuente sería la enfermedad de Alzheimer (EA) y entre las etiologías vasculares más frecuentes se encuentra la angiopatía amiloide cerebral (AAC). Ambas entidades comparten el depósito de beta-amiloide (βA), mientras que en la EA este depósito se encuentra en las placas neuríticas en la AAC se encuentra en las paredes vasculares de arterias y/o capilares cerebrales.

Justificación ciencítifica: La presencia de biomarcadores o la expresión de proteínas específicas en el cerebro podrían definir o modular la acumulación de βA en la AAC y βA y/o tau en la EA.

Hipótesis: Diferentes apolipoproteínas como la ApoE, la ApoJ y la ApoA-I se han asociado a la agregación y aclaramiento cerebral del βA. La primera hipótesis de esta tesis es que la expresión y distribución de esta familia de proteínas podrían determinar la localización del depósito de βA cerebral en placas parenquimatosas o en paredes vasculares corticales o meníngeas y capilares. Por otro lado, se han descrito diferentes genes como loci de susceptibilidad genética para la EA mediante estudios de asociación del genoma completo. Entre ellos, el gen CD2AP codifica la proteína asociada a CD2 (CD2AP), de la que poco se conoce sobre su función en el cerebro. La segunda hipótesis de trabajo es la existencia de una asociación entre la expresión y distribución de CD2AP, y las características neuropatológicas de la EA.

Objetivos: Conocer la distribución anatomo-patológica y localización celular de los depósitos de estas proteínas en el cerebro humano en pacientes con AAC y/o EA.

Diseño del estudio: Se realizaron principalmente dos estudios inmunohistoquímicos en cerebros humanos, uno centrado en el análisis de las apolipoproteínas ApoE, ApoJ y ApoA-I en pacientes con y sin AAC y otro enfocado en el estudio de CD2AP en pacientes con y sin EA. Para ello, se analizaron un total de 101 cerebros procedentes de autopsias realizadas principalmente en el Hospital Universitari Vall d’Hebron y para el segundo estudio se incluyeron también muestras de la Fundación Centro de Investigación Enfermedades Neurologícas (CIEN) de Madrid. Se analizó la presencia o ausencia de depósito vascular, parenquimatoso en forma de placas o en las células (neuronas, astrocitos, oligodendrocitos y células endoteliales) de las 4 proteínas. En el estudio de apolipoproteínas, además se realizó un anàlisis del genotipo ApoE y, en el de CD2AP, se realizó inmunofluorescencia con doble tinción CD2AP y Tau-AT8, y Tau-3R en enfermos con Enfermedad de Pick.

Resultados y conclusiones: En el primer estudio, se identificó la presencia de depósito vascular y parenquimatoso de ApoE y ApoJ, siendo el depósito de ApoA-I de predominio en capilares corticales. La presencia de ApoE en arterias corticales se asoció a la aparición de hemorragia intracraneal en pacientes con AAC. El alelo APOEε2 se encontró con mayor frecuencia en los casos de AAC con HIC que en los casos de AAC sin HIC. Además, el genotipo APOEε4 estaba más representado en pacientes con AAC tipo I (depósito βA capilar), mientras que los pacientes con AAC tipo II (sin depósito βA capilar) presentaban APOEε2 con mayor frecuencia.

Respecto al segundo estudio, se identificaron depósito de CD2AP neuronal en pacientes con EA que se relacionaron con el depósito de proteína tau fosforilada y estadio neuropatológico de Braak. También se identificaron depósitos neuronales en pacientes con Enfermedad de Pick, mientras que no se encontraron en pacientes control u otras taupatías como la degeneración corticobasal y la parálisis supranuclear progresiva. No se identificaron depósitos de CD2AP en paredes vasculares ni parenquimatosos en forma de placas en pacientes con depósito de βA.

Introduction: Numerous studies suggest that cognitive impairment in the elderly brain typically presents an overlap between neurodegenerative and vascular pathologies. The most common neurodegenerative disease would be Alzheimer’s disease (AD) and among the most common vascular etiologies would be cerebral amyloid angiopathy (CAA). Both entities share the deposit of beta-amyloid (βA),this deposit is found in neuritic plaques in AD while it is found in brain vascular walls in CAA.

Scientific reason: The presence of specific proteins biomarkers in the brain could define or modulate the accumulation of βA in CAA and βA and/or tau in AD.

Hypothesis: Different apolipoproteins such as ApoE, ApoJ and ApoA-I have been associated with the aggregation and brain clearance of βA. The first hypothesis of this thesis was that the expression and distribution of this family of proteins could determine the location of the deposit of cerebral βA in parenchymal plaques or in cortical or meningeal vascular walls and capillaries. On the other hand, different genes have been described as genetic susceptibility loci for AD by genome-wide association studies. Among them, the CD2AP gene encodes the CD2-associated protein (CD2AP), of which little is known about its function in the brain. The second hypothesis was the existence of an association between the expression and distribution of CD2AP, and the neuropathological characteristics of AD.

Objectives: To analyze the anatomo-pathological distribution and cellular location of the deposits of these proteins in the human brain in patients with CAA and/or AD.

Study design: Two immunohistochemical studies were mainly carried out in human brains, one focused on the analysis of the apolipoproteins ApoE, ApoJ and ApoA-I in patients with and without AAC and another focused on the study of CD2AP in patients with and without AD. A total of 101 brains from autopsies performed mainly at the Vall d’Hebron University Hospital were analyzed and samples from the Madrid Neurological Diseases Research Center Foundation (CIEN) in Madrid were also included for the second study. The presence or absence of vascular, parenchymal deposit in the form of plaques or in the cells (neurons, astrocytes, oligodendrocytes and endothelial cells) of the 4 proteins was analyzed. In the apolipoprotein study, an analysis of the ApoE genotype was also carried out. In the CD2AP study, Tau-3 R in patients with Pick’s disease and CD2AP and Tau-AT8 immunofluorescence studies were added in CD2AP study.

Results and conclusions: In the first study, the presence of vascular and parenchymal deposit of ApoE and ApoJ was identified, being the deposit of ApoA-I predominantly in cortical capillaries. The presence of ApoE in cortical arteries was associated with the appearance of intracranial hemorrhage in patients with CAA. The APOEε2 allele was found more frequently in CAA cases with hemorrhage than in CAA cases without hemorrhage. Furthermore, the APOEε4 genotype was more represented in CAA type I patients, while patients with CAA type II cases presented more frequently APOEε2.

Regarding the second study, neuronal CD2AP deposition was identified in AD patients that were related to phosphorylated tau protein deposition and Braak’s neuropathological stage. Neural deposits were also identified in patients with Pick’s disease, while they were not found in control patients or other taupathies such as corticobasal degeneration and progressive supranuclear palsy. No CD2AP deposits on vascular walls or plaques in the parenchyma were identified in patients with βA deposition.