IGF e outros fatores neurotróficos em pacientes com demência

Introdução Demência A prevalência estimada de demência na Dinamarca é de 85.000 (2011) e a prevalência global está próxima de 36 milhões (2010). Além disso, prevê-se que o número dobre nos próximos 20 anos, principalmente devido ao envelhecimento demográfico. Os custos da demência representam 1% do PIB mundial - uma perspectiva que desafiará os atuais sistemas de saúde e as economias nacionais (1,2,3).

A demência inclui uma série de doenças cerebrais degenerativas progressivas. A demência é caracterizada por deterioração progressiva da cognição, função e comportamento que é suficientemente grave para comprometer o funcionamento social e ocupacional. A demência é caracterizada por perda de memória episódica, dificuldade em nomear e encontrar palavras, apraxia, disfunção executiva e alterações na personalidade e humor. A causa mais comum de demência é a doença de Alzheimer (4, 5, 6).

A patogênese da demência de Alzheimer permanece indefinida. Por muitos anos, a marca fisiopatológica da demência de Alzheimer tem sido a toxicidade causada pelo acúmulo das proteínas beta-amilóide em placas e tau fosforilada associada a emaranhados neurofibrilares. No entanto, essa teoria é baseada no "Alzheimer familiar de início precoce" genético, que é um tipo hereditário menos frequente. Atualmente, as hipóteses sobre a patogênese do Alzheimer na verdade discordam da teoria do beta-amilóide. Assim, existe a necessidade de aumentar nossa compreensão dos mecanismos que levam às formas mais comuns da doença de Alzheimer. Uma melhor compreensão da doença pode permitir um diagnóstico mais precoce e, principalmente, um tratamento causal do Alzheimer, em oposição às opções meramente sintomáticas disponíveis atualmente (4, 7, 8, 9).

Sistema IGF Uma das principais áreas de pesquisa recente em demência é o papel do suporte neurotrófico, uma área de pesquisa que abrange a insulina e o sistema de fator de crescimento semelhante à insulina. A insulina e o sistema IGF são importantes no crescimento somático normal, desenvolvimento, reparo tecidual e regeneração ao longo da vida. Estudos anteriores indicaram que os prejuízos na utilização da glicose cerebral e no metabolismo energético representam anormalidades muito precoces que precedem ou acompanham os estágios iniciais do prejuízo cognitivo. No entanto, o diabetes tipo 2, que é frequentemente caracterizado por resistência à insulina, não foi estabelecido como causa de Alzheimer, embora haja uma correlação entre resistência à insulina e disfunção cognitiva.

As vias de sinalização celular de IGF-I e IGF-II se sobrepõem em grande parte às vias usadas pela insulina, e todas as três proteínas se ligam aos mesmos receptores, embora com afinidades diferentes. Vários estudos mostraram que a relação entre as concentrações de IGF-I no líquido cefalorraquidiano (LCR) e no plasma (a relação CSF/plasma) é reduzida em pacientes com Alzheimer. Curiosamente, o IGF-I parece promover a depuração do beta-amilóide.

O IGF-II foi menos estudado, mas é expresso no cérebro durante o desenvolvimento e na idade adulta e diminui com o envelhecimento. No cérebro, a concentração relativa é mais alta no hipocampo. (10-14). Além disso, nosso grupo possui novos dados indicando que no LCR, o IGF-II é o fator de crescimento mais importante quando se trata de ativar o receptor de IGF-I (Mia-Maiken Kallestrup et al., manuscrito em preparação).

Memória A memória é uma questão de consolidação por meio da qual as informações instáveis ​​recém-aprendidas se tornam mais fortes e resilientes à interrupção. Esse processo depende da síntese de RNA e proteína de novo e da função da proteína de ligação do elemento de resposta ao cAMP (CREB) e da proteína de ligação do intensificador de CCAAT (C/EBP), ambas as quais são fatores de transcrição. Estudos anteriores mostraram que existe um sítio de ligação para C/EBP na região promotora do gene IGF-II no fígado e outros tecidos (10).

IGF-II e memória Para resolver o quebra-cabeça da demência, é importante explicar as mudanças precoces nos biomarcadores nos estágios iniciais da demência e, assim, possivelmente revelar a patogênese e possíveis tratamentos. Um experimento com ratos e memória já poderia ter dado o primeiro passo para isso. Foi demonstrado que a administração de IGF-II a ratos aumenta significativamente a retenção da memória e evita o esquecimento. Além disso, a aprendizagem de esquiva inibitória (paradigma em que o sujeito aprende a associar um determinado contexto à ocorrência) leva a um aumento da expressão hipocampal de IGF-II. Finalmente, ainda importante, as injeções de IGF-II recombinante no hipocampo após o treinamento ou recuperação da memória aumentam significativamente a retenção da memória e evitam o esquecimento (10).

Fatores de crescimento neurotróficos:

O cérebro humano adulto é capaz de gerar novos neurônios mesmo tendo uma capacidade limitada. Possivelmente esta capacidade depende de fatores de crescimento neurotróficos suficientes. Os fatores neurotróficos incluem fator de crescimento nervoso (NGF) e fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF).

O BDNF é importante na sobrevivência neuronal, plasticidade sináptica e memória, que juntamente com a tendência de aumento dos níveis de BDNF nos estágios iniciais da doença de Alzheimer indicam uma conexão. O aumento do BDNF nos estágios iniciais da doença de Alzheimer pode ser um reflexo da compensação da neurodegeneração. Durante a progressão da doença de Alzheimer, o nível de BDNF vai diminuindo para um nível de pessoas idosas saudáveis.

O NGF induz o crescimento de neurônios e mantém a proliferação de neurônios interagindo com outros fatores de crescimento. Os níveis de NGF no soro, LCR ou cérebro não parecem diferir de pacientes com Alzheimer para pacientes idosos normais, mas parecem variar entre diferentes regiões do cérebro. Finalmente, o padrão de expressão de BDNF e NGF está altamente correlacionado com a concentração de amiloide (15).

Cluster de diferenciação 163 (CD-163) O CD-163 é um receptor scavenger, que reconhece e capta macromoléculas para o complexo hemoglobina-haptoglobina e seus níveis em uma indicação de ativação de monócitos-macrófagos. A forma solúvel do receptor é chamada sCD163 e é encontrada no plasma. Os níveis plasmáticos de sCD163 são regulados positivamente em uma ampla gama de doenças inflamatórias (16).

Hipótese Pacientes com demência apresentam concentração e/ou atividade desregulada de IGF-I, IGF-II, NGF, BDNF e sCD-163 no líquido cefalorraquidiano.

Objetivo Definir a concentração e atividade biológica de IGF-I, IGF-II, BDNF, NGF e sCD-163 no líquido cefalorraquidiano e soro em pacientes com Alzheimer em comparação com controles (pacientes com sintomas ou doença neurológica não especificada).

Método População do estudo Todos os pacientes participantes devem ter mais de 18 anos de idade. Eles são excluídos do estudo em caso de neuroinfecção bacteriana aguda e sangramento agudo A população de estudo deste projeto incluirá todos os pacientes com demência estabelecida ou suspeita, que serão submetidos a uma punção lombar no Departamento de Neurologia do Hospital Universitário de Aarhus como parte de sua investigação diagnóstica.

Os controles incluem pacientes com sintomas ou doenças neurológicas não especificadas que serão submetidos a uma punção lombar no Departamento de Neurologia do Aarhus University Hospital como parte de sua avaliação diagnóstica, independentemente deste estudo.

Os pacientes receberão informações sobre o projeto de pesquisa e serão solicitados a ceder seu conteúdo para participação. A participação implica a extração de 2-3 ml extra de líquido cefalorraquidiano e uma amostra extra de sangue (10ml), que será utilizada para análise dos componentes do sistema IGF e fatores neurotróficos. Os participantes não receberão nenhuma forma de pagamento, mas poderão receber uma compensação pelo transporte.

Em todos os momentos durante a investigação diagnóstica e, consequentemente, no projeto de pesquisa, levaremos em consideração a condição mental e física do paciente. O projeto de pesquisa será realizado de acordo com a Lei de Processamento de Dados Pessoais.

No Departamento de Neurologia do Hospital Universitário de Aarhus, a Clínica de Demência usa a punção lombar como ferramenta de diagnóstico em aproximadamente três pacientes por semana. Estima-se que cerca de 1/3 a 1/2 desses pacientes acabem com o diagnóstico de Alzheimer e esses pacientes sejam incluídos no projeto durante um período de 36 a 40 semanas. No geral, durante o período do estudo, isso permitirá a inclusão de 50 a 60 pacientes.

Análises O líquor e o soro serão analisados ​​no Laboratório de Pesquisas Médicas. As amostras de fluido espinhal e sangue serão depositadas em um biobanco de pesquisa no Aarhus University Hospital. O plano é realizar todas as análises bioquímicas ao mesmo tempo em que todas as amostras são coletadas. No caso de conhecimento conhecido na área pretendemos depositar as amostras por 5 anos após este projeto. Se as amostras forem usadas para outro projeto, o Comitê Nacional de Ética em Pesquisa em Saúde e a Agência Dinamarquesa de Proteção de Dados exigirão uma solicitação mais uma vez.

As concentrações imunológicas de IGF-I e IGF-II são medidas por análises internas validadas. Além disso, o Aarhus University Hospital possui uma técnica única, por meio da qual é possível medir a bioatividade de IGF-I e -II no líquido cefalorraquidiano. A técnica é baseada em um bioensaio interno baseado em células desenvolvido em 2003. Este método leva em conta que grande parte do IGF-I e IGF-II está ligada a proteínas e por isso são considerados biologicamente inativos. O bioensaio é capaz de medir a capacidade do soro e do líquido cefalorraquidiano de estimular o IGF-IR in vitro, o que torna o método muito mais específico. Investigações piloto de nosso grupo mostraram que é possível medir a atividade biológica do IGF-IR no líquido cefalorraquidiano. Está provado que:

i) A atividade biológica do IGF in vitro do líquido cefalorraquidiano vem principalmente do IGF-II ii) A atividade biológica é muito maior do que o esperado em comparação com medidas simples de concentração devido às baixas concentrações de proteínas de ligação ao IGF.

As concentrações imunológicas das proteínas de ligação ao IGF serão medidas por imunoensaios comerciais ou desenvolvidos internamente e técnicas de blotting de ligantes.

As concentrações de NGF, BDNF e sCD-163 no líquor e no soro serão analisadas por técnicas já consagradas e o líquor será examinado por espectrometria.

Exame clínico O exame clínico será realizado como parte natural do exame de demência. Isso inclui histórico médico e um exame objetivo, tomografia computadorizada e testes cognitivos, incluindo MMSE (mini-exame do estado mental) e ACE (exame cognitivo de Adenbrooke). Em caso de dúvida, um exame mais extenso será realizado por um neurofisiologista. As informações do exame clínico em prontuário serão utilizadas para avaliar a possibilidade de demência como diagnóstico incluindo a progressão da doença e assim avaliar as possíveis concentrações e/ou atividades desreguladas de IGF-I, IGF-II, NGF, BDNF e sCD-163 no líquido cefalorraquidiano.

Poder A bioatividade do IGF no líquido cefalorraquidiano em pacientes com demência não foi determinada anteriormente. Dados piloto indicam que a bioatividade do IGF-II em pessoas saudáveis ​​(n= 9) é de 57 ± 13 ng/ml (média ± DP). Se a diferença em um grupo de pacientes for definida como 26ng/ml (̴ 2 x DP), a inclusão de 10 pessoas por grupo dará ao projeto um poder de 90% pelo uso de ANOVA e um nível significativo de 5%. Portanto, optou-se por incluir 15 pacientes no projeto.

Estatística O programa ANOVA será utilizado para análises estatísticas. Serão utilizados testes paramétricos ou não paramétricos dependendo da distribuição normal dos dados. Em todas as análises estatísticas será utilizado um nível de significância de 5%.

Perspectiva Como mencionado anteriormente, os custos da demência já representam 1% do PIB mundial e espera-se que a prevalência da demência duplique nos próximos vinte anos. A natureza progressiva da doença significa que cerca de 43% dos casos de demência necessitam de cuidados de alto nível (equivalente a um lar de idosos). Portanto, é óbvio que a prevenção, o atraso no início, a progressão lenta e a potencial curabilidade são fatores cruciais não apenas para o bem-estar dos pacientes e familiares, mas também para a economia dos sistemas de saúde. (2,17) Este projeto de pesquisa é baseado na recente teoria da demência como uma doença no sistema IGF, mas ao contrário de outros estudos, somos capazes de medir as concentrações, bem como a bioatividade. Isso abrirá potencialmente um maior conhecimento sobre a dinâmica da demência e, assim, potencialmente revelará uma maior compreensão da patogênese e alvos médicos da demência.

Considerações éticas Considerações éticas em geral Os exames realizados nos pacientes envolvidos neste projeto de pesquisa são punção lombar e coleta de sangue. Ambos os testes serão realizados como parte da investigação diagnóstica, independentemente deste estudo.

A realização de uma punção lombar envolve alguns riscos, que incluem cefaléia pós-punção lombar com incidência de 12%, mas é mais comum em pacientes mais jovens. Na maioria das vezes, a dor de cabeça é de curta duração e pode ser curada com a aplicação de um emplastro de sangue. O uso de uma agulha na punção lombar pode causar dor lombar temporária e um acúmulo. Considerações éticas para pacientes com demência O grupo de pacientes em questão causa uma consideração ética extensa. Como mencionado anteriormente, os sintomas da demência causam perda de memória, dificuldade em encontrar as palavras certas e entender o que as pessoas estão dizendo. Como tal, é questionável se os pacientes são capazes de tomar uma decisão independente sobre a participação no projeto (6).

Todos os pacientes com demência terão todos os testes realizados como parte do trabalho de diagnóstico padrão para demência. Portanto, este estudo não introduz qualquer investigação adicional que defenda o aspecto ético deste estudo. Considerando o baixo risco envolvido neste projeto, as formas leves de demência e a alta prevalência e gravidade da doença, avaliamos este projeto como eticamente aceitável. Além disso, é de grande importância examinar a patogênese e os possíveis alvos da demência.

Objetivo Os resultados positivos, negativos e inconclusivos deste estudo serão publicados. Os resultados serão a base de um relatório do ano de pesquisa e um artigo para publicação em um periódico revisado por pares em inglês.