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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2023.tde-20092023-163847
Document
Author
Full name
Jéssyka Maria de França Bram Monezi
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Forlenza, Orestes Vicente (President)
Elkis, Helio
Pavarino, Erika Cristina
Silva Junior, Wilson Araújo da
Title in Portuguese
Biomarcadores amiloidogênicos na síndrome de Down
Keywords in Portuguese
Biomarcadores
Doença de Alzheimer
Peptídeo beta-amiloide
Plaquetas
Plasma
Secretases da proteína precursora do amiloide
Síndrome de Down
Abstract in Portuguese
Atualmente, estima-se que 1 a cada 1000 nascidos vivos em todo o mundo apresenta síndrome de Down (SD). Devido as características genéticas dessa síndrome, ela apresenta associação direta com um grupo de manifestações clínicas decorrentes do envelhecimento prematuro, podendo apresentar padrões de comorbidades similares àqueles encontrados em idosos. Portanto, adjunto à maior quantidade de anos vividos, há o aumento do risco de desenvolvimento de doença de Alzheimer (DA) em SD, sobretudo no que diz respeito à interação entre os mecanismos patogênicos relacionados à amiloidogênese cerebral e os fatores inerentes ao envelhecimento prematuro. Dessa maneira, este estudo objetivou investigar marcadores biológicos da DA em amostras de sangue periférico de indivíduos adultos e idosos com SD (n=82) e compará-los com indivíduos com cariótipo normal (n=99), estratificando os grupos de acordo com a presença ou ausência de comprometimento cognitivo. O grupo SD foi subclassificado de acordo com a ocorrência de comprometimento cognitivo e/ou demência, ou seja, 55 SD sem evidência de declínio cognitivo (SDsd) e 27 SD com declínio cognitivo (SDcd). Foram constituídos dois grupos comparativos compostos por indivíduos euploides, sendo 23 idosos com DA (DA) e 76 adultos e idosos com cognição normal (Controle). Os biomarcadores de DA foram determinados em plaquetas e plasma, incluindo a razão de Proteína Precursora Amilóide (rAPP), estabelecida pela proporção entre os peptídeos secretados de 130- e 110kDA (sAPP), a expressão proteica de ADAM10, BACE1 e PSEN1, bem como níveis de A40, A42 e razão entre A42/ A40. Os resultados demonstraram rAPP aumentada para ambos os grupos com SD em relação aos euploides. Em contrapartida, foi observada menor expressão dos fragmentos APP130 e 110kDa tanto em SDsd quanto em SDcd, sendo que ambos os fragmentos demonstraram níveis entre 6 a 7 vezes menores em SDcd em relação ao SDsd. No tocante às secretases, foi observada redução de expressão de ADAM10, BACE1 e PSEN1 nos indivíduos com SD em relação aos euploides, não havendo diferença entre SDsd e SDcd. A respeito dos grupos euploides, o subgrupo DA apresentou maiores níveis de BACE1 quando comparado ao Controle. No que cerne ao peptídeo A, foi identificado maior nível plasmático de A40 e menor razão A42/ A40 para ambos os grupos SDsd e SDcd, em relação ao Controle. Quando analisados por um modelo preditivo de árvore de classificação e regressão (CART), a combinação entre os biomarcadores APP130kDa e a razão A42/ A40, demonstrou-se relevante para separação entre os grupos quanto ao comprometimento cognitivo, por meio da classificação APP130kDa < 0,9, A42/A40 0,409 e APP130 0,77 ou APP130kDa < 0,9, A42/A40 < 0,409, com acurácia diagnóstica de 79,9% (sensibilidade: 30,6%; especificidade: 98,5%; coeficiente de concordância de Kappa: 0,365). Os resultados deste estudo demonstram que indivíduos com SD podem evidenciar padrões diferentes de expressão das proteínas envolvidas na cascata amiloide, detectáveis mesmo na ausência de declínio cognitivo, sugerindo a SD como um bom modelo preditivo de DA
Title in English
Amyloidogenic biomarkers in Down syndrome
Keywords in English
Alzheimer disease
Amyloid beta-peptides
Amyloid precursor protein secretases
Biomarkers
Blood platelets
Down syndrome
Plasma
Abstract in English
Currently, it is estimated that 1 in every 1000 live births worldwide has Down syndrome (DS). Due to the genetic characteristics of this syndrome, it is directly associated with a group of clinical manifestations resulting from premature aging and may present patterns of comorbidities similar to those found in the elderly. Therefore, together with the greater number of years lived, there is an increased risk of developing Alzheimer's disease (AD) in DS, especially concerning the interaction between the pathogenic mechanisms related to cerebral amyloidogenesis and the factors inherent to premature aging. Thus, this study aimed to investigate AD biological markers in peripheral blood samples from adults and elderly individuals with DS (n=82) and compare them with individuals with normal karyotype (n=99), stratifying the groups according to the presence or absence of cognitive impairment. The DS group was subclassified according to the occurrence of cognitive impairment and/or dementia, 55 SD without evidence of cognitive decline (DSNC) and 27 DS with cognitive decline (SDAD). Two comparative groups composed of euploid individuals were constituted, 23 elderly with AD (AD) and 76 adults and elderly with normal cognition (Control). AD biomarkers were determined in platelets and plasma, including the Amyloid Precursor Protein ratio (APPr), established by the ratio between secreted 130- and 110kDA peptides (sAPP), the protein expression of ADAM10, BACE1 and PSEN1, as well as levels of A40, A42 and between A42/A40 ratio. Results demonstrated increased APPr for both DS groups compared to euploids. On the other hand, lower expression of the APP130 and 110kDa fragments was observed in both DSNC and DSAD, and both fragments showed levels between 6 and 7 times lower in DSAD compared to DSNC. About secretases, a reduction in the expression of ADAM10, BACE1 and PSEN1 was observed in individuals with DS compared to euploids, with no difference between DSNC and DSAD. Regarding the euploid groups, the AD subgroup had higher levels of BACE1 when compared to the Control. Regarding the A peptide, a higher plasma level of A40 and a lower A42/A40 ratio were identified for both DSNC and DSAD groups, in relation to the Control. Using a predictive classification tree and regression model (CART), the combination of APP130kDa biomarkers and the A42/A40 ratio proved to be relevant for separating groups in terms of cognitive impairment, through the classification APP130kDa < 0 .9, A42/A40 0.409 and APP130 0.77 or APP130kDa < 0.9, A42/A40 < 0.409, with a diagnostic accuracy of 79.9% (sensitivity: 30.6%; specificity: 98.5%; Kappa concordance coefficient: 0.365). The results of this study demonstrate that people with DS can show different patterns of expression of the proteins involved in the amyloid cascade, detectable even in the absence of cognitive decline, suggesting DS as a good predictive model of AD
 
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Publishing Date
2023-10-10
 
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