Cinética Tau del SNC en el Envejecimiento Saludable y la Enfermedad de Alzheimer

El objetivo de este estudio es examinar cómo funciona tau en el Sistema Nervioso Central (SNC) humano y probar la hipótesis de que tau está alterada (es decir, aumento de la producción, disminución de la eliminación y aumento de la tasa de recolección) con la edad y en enfermedades causadas por la interrupción de la forma en que tau suele funcionar. Primero probaremos esta hipótesis en la EA y luego probaremos y compararemos otras enfermedades tau en estudios futuros. Recientemente hemos desarrollado un enfoque novedoso para medir tau en el SNC humano. Proponemos utilizar este enfoque para abordar cuestiones fundamentales de la producción y el metabolismo de tau humana en la enfermedad de Alzheimer. Los investigadores diseñaron este estudio para determinar cuánto tiempo permanece tau en el cuerpo. Se trata de etiquetar o marcar tau con un tipo especial de un aminoácido esencial llamado leucina. Nuestros cuerpos obtienen naturalmente leucina de los alimentos que comemos.

En este estudio, el participante recibirá leucina etiquetada a través de una infusión intravenosa o leucina etiquetada en una bebida. Los investigadores piensan que sería más conveniente para el participante si el estudio se hiciera dando la leucina por infusión, pero este método no ha sido probado con tau. La primera parte del estudio es probar el método de infusión y encontrar la tasa de infusión óptima y el tiempo para ver tau. Si el método no se puede confirmar con el grupo de control normal joven, el estudio pasará a utilizar el método oral de etiquetado. Se ha demostrado que esto funciona, pero será más oneroso para los participantes. La leucina es una forma estable de carbono que se encuentra en la naturaleza y no tiene efectos secundarios, pero se adherirá a ciertas proteínas como la tau, lo que hará que la tau sea "visible" para los investigadores. Una vez etiquetados, los investigadores tomarán muestras de líquido cefalorraquídeo (LCR) en diferentes momentos y determinarán cuánto tiempo permanece la tau en el sistema. Esta cantidad de tiempo se llama "vida media". Conocer la vida media de tau ayudará a los investigadores a desarrollar ensayos clínicos dirigidos a tau y futuras intervenciones terapéuticas para la EA.

El primer tipo de etiquetado es Infusión Intravenosa de Leucina. Después de una selección exitosa, el sujeto vendría al CARS a las 07:00 a. m. (en ayunas desde las 10:00 p. m. de la noche anterior) y se le colocaría un catéter intravenoso. Los investigadores no saben exactamente cuánta leucina se necesitará para etiquetar con éxito Tau para que puedan verlo. Los primeros estudios serán con controles Young Normal mayores de 18 años. El investigador probará las siguientes cantidades de leucina; Infusión de leucina durante 24 horas a razón de 4 mg/kg/hora. Los investigadores procesarán las muestras inmediatamente. Si tau es visible en esta cantidad, un segundo participante recibirá una infusión de leucina de menor tiempo durante 16 horas a una velocidad de 4 mg/kg/hora. Los investigadores procesarán las muestras inmediatamente, si tau es visible en esta cantidad, un tercer participante recibirá una cantidad menor de leucina para etiquetar tau. Infusión de leucina a razón de 2 mg/kg/hora durante 24 horas. Se analizarán las muestras y si se observa la tau en esta cantidad, se probará con una cantidad menor de tiempo de infusión. La infusión de leucina se realizará a razón de 2 mg/kg/hora durante 16 horas. Este sería el objetivo del estudio para infundir la menor cantidad de leucina durante la menor cantidad de tiempo.

Todas las comidas son preparadas por Research Kitchen. Al recibir leucina, el participante debe tener sus comidas controladas para la leucina natural que se encuentra en nuestras dietas. El participante recibe tres comidas y tres refrigerios en las 24 horas y luego un desayuno de la cafetería BJC después de su primera punción lumbar.

Una vez que la cantidad y el tiempo de infusión de leucina sean óptimos, más Young Normal Controls repetirá el estudio de infusión para confirmarlo. Cada participante completará un total de 5 punciones lumbares a lo largo del tiempo.

Si el método de infusión no es capaz de mostrar niveles adecuados de tau, el estudio pasará al método oral de etiquetado. Los participantes vendrán a Research Kitchen el primer día para recoger comidas para dos días, leucina para dos días, así como un diario de dieta. Los participantes recibirán mucha explicación y apoyo ya que este método es engorroso debido a las visitas, tres días a la semana para recoger su comida, además de necesitar mezclar y beber leucina en Kool-Aid 3 veces al día durante 10 días, y llevar un diario de dieta.

Una vez que los participantes son etiquetados, se realizan las Punciones Lumbares. El método de Infusión y el Oral tienen cada uno un calendario de días de Punción Lumbar.

Las cuestiones fundamentales de la cinética y el procesamiento de tau no se han abordado en humanos. No ha habido ninguna técnica fiable para medir el metabolismo de tau in vivo. Preguntas como 1) cuál es la vida media de tau en el sistema nervioso central (SNC) humano, 2) ¿aumenta la tau en el líquido cefalorraquídeo (LCR) debido a una producción excesiva o una eliminación insuficiente, 3) la cinética de tau está alterada en enfermedad de Alzheimer (EA), y 4) cuánto debe ser modulado tau por fármacos que se dirigen a tau no se han abordado hasta la fecha en humanos. Proponemos aplicar un método de cinética de etiquetado de isótopos estables de tau (SILK) recientemente desarrollado para medir la cinética de tau en pacientes con EA y controles cognitivamente normales emparejados por edad para determinar cambios fisiológicos y fisiopatológicos en el metabolismo de tau. Presumimos que la producción de tau aumentará en AD.

Objetivo 1: medir la cinética fisiológica de tau con el método tau SILK en el SNC de participantes humanos normales y determinar los efectos de la edad. (a) Cuantificaremos la cinética de la SEDA de tau del SNC in vivo de 10 YNC (Edad 18-64) y determinaremos la cinética fisiológica de la tau humana. (b) Nuestra hipótesis es que la vida media y el aclaramiento de tau se ralentizan con el aumento de la edad. La cinética de tau en condiciones fisiológicas normales se comparará entre diferentes grupos de edad. Se incluirán en los análisis los participantes con concentraciones normales de tau en LCR y resultados de imágenes PET de tau normales de 10 controles pareados por edad (65 años o más) del Objetivo 2.

Objetivo 2: Determinar los cambios patológicos en la cinética de tau en la demencia por EA. Presumimos que la producción de tau soluble aumenta en la DA con el aumento posterior de las tasas de agregación y la pérdida irreversible de tau soluble. Examinaremos la cinética de tau del SNC en 10 participantes con demencia por EA de inicio tardío y 10 controles pareados por edad cognitivamente normales (65 años o más).

Los resultados de este estudio tau SILK ayudarán a dilucidar la cinética dinámica de la tau del SNC humano en la fisiología y fisiopatología de las tauopatías. El método tau SILK facilitará los esfuerzos futuros para evaluar la eficacia de las terapias dirigidas a tau y ayudará a diseñar de manera efectiva futuros

La evidencia genética y bioquímica sugiere que el amiloide beta y tau contribuyen a la patogénesis y fisiopatología de la enfermedad de Alzheimer (EA). Los niveles de líquido cefalorraquídeo (LCR) de tau se correlacionan con el deterioro cognitivo en la EA, pero actualmente tenemos poco conocimiento del metabolismo de tau en humanos, ya que ningún método anterior pudo probar la hipótesis de que la cinética de tau se altera en la enfermedad. Fuimos pioneros en la cinética de etiquetado de isótopos estables (SILK) para determinar Abeta; cinética y demostró una mayor producción de Abeta42 en portadores de mutaciones de EA de inicio temprano y una disminución de Abeta; aclaramiento en la EA esporádica. Ahora proponemos utilizar el método tau SILK recientemente desarrollado para determinar la cinética de tau en el sistema nervioso central (SNC) humano. Estudios previos que utilizaron modelos de ratón sugieren que tau es una proteína de renovación lenta con una vida media de aproximadamente 2 semanas. También es menos abundante en comparación con Abeta; sin embargo, hemos utilizado un método de espectrometría de masas sensible para detectar y medir la tau marcada en LCR humano.

La cuantificación de la cinética fisiológica y patológica de tau en esta propuesta será crucial para comprender la patogenia de la EA y otras tauopatías. Por ejemplo, preguntas como "¿por qué aumenta la tau en el LCR con AD: sobreproducción o eliminación alterada?" deben abordarse para guiar la orientación terapéutica. Al cuantificar los cambios en la producción y eliminación de tau, se pueden hacer mejores estimaciones del compromiso del objetivo. El método tau SILK será una herramienta invaluable en futuros estudios para determinar la fisiopatología de tau en la EA y otras enfermedades neurodegenerativas (p. Degeneración corticobasal (CBD), Parálisis supranuclear progresiva (PSP) y Demencia frontotempral (FTD)) y para evaluar posibles candidatos a fármacos y manipulaciones genéticas que se dirijan a Tau. Una combinación del protocolo tau SILK y una nueva imagen de tau PET (T807) nos permite examinar en profundidad la dinámica de tau soluble y agregada humana in vivo.