Avaliação do sistema colinérgico na doença de Alzheimer

Abstract

A Doença de Alzheimer (DA) é uma doença multifatorial, progressiva caracterizada histologicamente pela presença de agregados de peptído Aβ e proteína tau hiperfosforilada.Várias hipóteses têm sido avançadas como explicativas para o desenvolvimento da DA, sendo a da cascata amiloide a mais defendida. Mas foi a hipótese colinérgica a primeira a ser apresentada, defendendo que a depleção de acetilcolina a nível cerebral, observável em doentes de DA é a causa primária do declínio cognitivo nestes doentes, levando a que a terapêutica usada tem sido a de utilização de inibidores das colinesterases, como aumento da biodisponibilidade da acetilcolina. Dada a constatação do défice do sistema colinérgico na DA, foi objetivo deste trabalho estudar o papel das colinesterases nesta doença. Para tal, estudámos uma amostra constituída por 217 doentes de DA, 70 com Demência Fronto Temporal (DFT) e 200 controlos. Para avaliar um estadio mais precoce de DA, estudámos também 96 com Defeito Cognitivo Ligeiro (DCL), subdivididos entre doentes que progrediram para DA (DCL-DA), e os que se mantiveram cognitivamente estáveis durante o período de seguimento (DCL-Est). Nesta população fomos avaliar a atividade das duas colinesterases, Acetilcolinesterase (AChE) e Butirilcolinesterase (BuChE), bem como estudar dois polimorfismos específicos localizados nos genes que codificam estas enzimas, BuChE (rs1803274, conhecida como variante K) e AChE (rs2571598). Além disso, avaliámos também o genótipo da ApoE e os níveis de Aβ42, Tau e p-Tau, no LCR, biomarcadores bem estabelecidos na DA. Dos resultados obtidos verificou-se a inexistência de diferenças da distribuição da variante K da BuChE entre DA, DFT e controlo, o que sugere que esta variante por si só, não confere risco para a DA na população estudada. Quanto à presença do alelo ε4 da ApoE apresentou-se como expectável, significativamente mais elevado nos doentes com DA, relativamente aos de DFT e aos controlos. Os resultados parecem evidenciar uma tendência para um efeito de sinergia entre os portadores da variante K da BuChE e do alelo ε4 da ApoE, nos doentes de DA. No LCR, não encontrámos diferenças na atividade da BuChE entre DA e DFT, já os níveis de Aβ42 se encontravam diminuídos e os de Tau e p-Tau aumentados na DA, de acordo com o perfil esperado. Também observámos que a presença da variante K não influenciou a atividade da enzima na DA, ao contrário do observado para o grupo de DFT, em que a presença da variante leva a uma redução da atividade enzimática. Nos doentes de DA observámos uma correlação entre a atividade da BuChE no LCR e os níveis do peptídeo Aβ42. Relativamente ao estudo da BuChE no DCL, não foram encontradas diferenças na distribuição da variante K da BuChE entre DCL-DA e DCL-Est. Contudo, como já verificado na DA, observou-se um efeito de sinergia entre a variante K da BuChE e a presença do alelo ε4 da ApoE, que contribuiu para um aumento da incidência e redução do tempo de progressão de DCL para DA. A atividade da BuChE também não apresentou diferenças entre os dois subgrupos de DCL. No entanto, enquanto no grupo DCL-DA, a atividade da enzima não é modulada pela presença da variante K, no grupo DCL-Est, esta apresenta uma redução nos portadores da variante K. Através da análise de variância a três fatores observou-se um efeito de interação entre a variante K da BuChE e o alelo ε4 da ApoE nos doentes de DCL que converteram para DA, resultando numa redução dos níveis de Aβ42. O estudo da atividade da AChE não revelou diferenças entre os doentes de DA e DCL que converteram para DA, relativamente ao grupo com DFT e DCL-Est. Para todos os grupos em estudo foi observada uma correlação entre a atividade das duas colinesterases. Nos doentes de DA, tanto a presença do polimorfismo rs 2571598 da AChE, como do alelo ε4 da ApoE, levaram a uma tendência para o aumento da atividade da AChE. Os nossos resultados sugerem que a determinação da variante K da BuChE, em associação com a genotipagem da ApoE, deverá ser incluída na avaliação de risco de progressão para DA em doentes com DCL.

Alzheimer´s Disease (AD) is a progressive, multifactorial disease characterized histologically by the presence of Aβ peptide aggregates and hyperphosphorylated tau protein. Several hypotheses have been put forward to explain AD development, with amyloid cascade hypothesis being the most accepted. However, it was the cholinergic hypotheis the first one to be presented, arguing that cerebral depletion of acetylcholine observed in AD patients was the primary cause of their cognitive decline, leading to therapeutic use of cholinesterases inhibitors to increase the bioavailability of acetylcholine. Given the cholinergic system deficit in AD, the main aim of this thesis was to study the role of two cholinesterases in the disease. To achieve this purpose, we studied a sample set of 217 AD patients, 70 Frototemporal dementia (FTD) and 200 controls. In order to evaluate earlier stages of AD, we also studied 96 patients with Mild Cognitive Impairment (MCI), subdivided into patients who progressed to AD (MCI-AD), and those who remained cognitively stable during follow-up (MCI-St). In this population we evaluated the activity of two cholinesterases, Acetylcholinesterase (AChE) and Butyrylcholinesterase (BuChE), as well as studied two specific polymorphisms located in their encoding genes, BuChE (rs1803274, so-called K variant) and AChE (rs2571598). In addition, we also evaluated the ApoE genotype and CSF levels of Aβ42, Tau and p-Tau, well-established CSF AD biomarkers. Our results showed no difference in the dristribution of BuChE K variant between AD, FTD and controls, suggesting that this variant alone does not confer risk for AD in the studied population. Regarding the presence of ApoE ε4 allele, as expected, it was significantly higher in AD patients than in FTD and control groups. In addition, the results showed a tendency for a synergistic effect between carriers of BuChE variant and ApoE ε4 allele in AD patients. In CSF, we found no differences in BuChE activity between AD and FTD, while the levels of Aβ42 were decrease and Tau and p-Tau increased in AD patients, in line with the typical AD CSF biomarker profile. We also observed that the presence of K variant did not influence the BuChE activity in AD, in contrast to the observed in FTD group, where the presence of this variant lead to a reduction in enzyme activity. In AD patients a correlation between CSF BuChE activity and Aβ42 peptide levels was also observed. Concerning the study of BuChE in MCI patients, no differences were found in the distribution of BuChE K variant between MCI-AD and MCI-St. However, as already seen in AD, a synergistic effect was observed between BuChE K variant and the presence of ApoE ε4 allele, which contribusubgroupsted to an increased AD incidence and to a significant reduction in time to AD conversion in MCI patients. Alzo, no differences on BuChE activity between the two DCL were observed. However, while in the MCI-AD group, the activity of the enzyme was not modulated by the presence of the BuChE K variant, in the MCI-St group, a reduction of the activity was seen in the BuChE K variant carriers. Results of the analysis of variance (three-way ANOVA) showed an interaction between BuChE K variant and ApoE-ε4 allele in MCI patients that progressed to AD, leading to a reduction in Aβ levels. The study of AChE activity revealed no differences between AD and MCI patients who converted to AD compared to the FTD and MCI-St groups. For all groups a correlation was observed between the activity of the two cholinesterases. In AD patients, both the presence of AChE rs 2571598 polymorphism and ApoE ε4 allele showed a tendency to increase AChE activity. Our results suggest that the assessment of the BuChE K variant in combination with ApoE genotyping should be included in the in the evaluation of the risk of progression from MCI to AD.