Анемія хвороби Альцгеймера - Молекулярна психіатрія

молекулярна

  • Теми
  • Анотація
  • вступ
  • Матеріали і методи
  • Дизайн дослідження та учасники
  • Процедури
  • статистичний аналіз
  • Результати
  • Обговорення
  • Додаткова інформація
  • Документи Word
  • Додаткова інформація

Теми

Анотація

вступ

У глобальному масштабі до 2050 року очікується 115,4 мільйона випадків хвороби Альцгеймера (БА) 1, що сприятиме розумінню цієї невиліковної деменції. АД та незрозуміла анемія є найпоширенішими діагнозами в будинках для престарілих, у яких поширеність становить близько 45%. 2, 3 У кількох звітах нижчий гемоглобін та анемія пов'язуються на поперечному перерізі з нижчим пізнанням, 4, 5, 6, а нещодавно низький гемоглобін був частиною групи біомаркерів з високою діагностичною точністю для БА. 7 Два проспективні дослідження серед людей похилого віку показали, що анемія та зниження рівня гемоглобіну були пов’язані з приблизно вдвічі більшим ризиком розвитку БА протягом приблизно 3 років. 2, 8 Ці дослідження припустили, що низький гемоглобін може бути системним проявом АТ.

Гемоглобін - це найпоширеніший білок заліза в організмі, але він також синтезується в нейронах кори, де метаболізм заліза сильно порушується при БА. Нейкортикальні нейрони при БА мають зниження гемоглобіну 9 та збільшення заліза, що сприяє окислювальному ураженню. 10, 11 Генетичні докази, що підтверджують роль ненормального метаболізму, пов'язаного із залізом, при БА включають поліморфізм ризику гемоглобіну 12 та синергетичний ефект ризику для варіантів регулюючих генів заліза трансферину з HFE. Білок-попередник амілоїду 13,14 відіграє важливу роль в експорті заліза з клітин. 11, 15 Підвищений зв'язок IRP1 із чутливим до заліза елементом, попередником амілоїду, в еритроцитах AD порівняно з контролем того ж віку, вказує на те, що центральний дефект гемоглобіну AD та регуляція заліза в AD може відображатися в крові . 16

У цьому дослідженні ми досліджували зв'язок між АД та анемією та причини цієї анемії. Ми проаналізували біохімію крові, пов’язану із залізом, гемоглобіном та іншими показниками крові, які можуть вплинути на анемію в австралійській Великій когорті біомаркерів та візуалізації способу життя (AIBL), Healthy Controls (HC), легких когнітивних порушеннях (MCI) та пацієнтів з AD.

Матеріали і методи

Дизайн дослідження та учасники

Набір та характеристики цієї когорти були описані раніше. 17 AIBL - це перспективне дослідження старіння на двох ділянках (Мельбурн, Перт, Австралія), яке включає дані нейровізуалізації, біомаркери, клінічні та нейропсихологічні заходи та інформацію про спосіб життя. Добровольці є частиною когорт: (a) AD згідно з критеріями NINCDS-ADRDA, (b) легких когнітивних порушень (MCI, пов'язаних із підвищеним ризиком розвитку AD) та (c) когнітивно здорових людей (здоровий контроль, HC ) (Додаткові матеріали, розділи щодо набору учасників та розміру когорти для отримання детальної інформації).

AIBL затверджено Інституційними комісіями з питань етики Остінського охорони здоров'я, Сент-Вінсентського здоров'я, Голлівудської приватної лікарні та Університету Едіт Кован. Письмова інформована згода була отримана від усіх учасників дослідження.

Процедури

Базові зразки крові відбирали у учасників голодування протягом ночі, потім їх фракціонували або направляли в лабораторії клінічної патології для аналізу, як описано 1 (Додатковий матеріал, розділ біохімії для деталей). Діагноз анемії детально описаний у додатковому матеріалі. Усі учасники отримали опитувальник частоти прийому їжі, розроблений Радовою радою штату Вікторія (харчова добавка, дієтичне споживання заліза та фолієвої кислоти для більш детальної інформації).

статистичний аналіз

Аналіз проводився з версією R 2.15.2 (пакети, додатковий матеріал, розділи статистичного аналізу). Пірсон № 2 оцінив різницю між розподілом відсутніх даних, статтю та частотою випадків APOE-ɛ4. Дисперсійний аналіз (ANOVA) оцінював різницю у віці між клінічними класифікаціями, за якою слідували чесні суттєві відмінності Тукі для перевірки парних порівнянь.

Дані клінічної патології перевіряли на нормальність шляхом огляду гістограм та квартильно-квартильних ділянок. Для тих, хто відхилявся від норми, був проведений аналіз Box - Cox 18. Потім перетворені дані перевіряли на нормальність.

Аналіз коваріації (ANCOVA) використовували з віком, статтю та місцем розташування як незрозумілі змінні (спочатку був включений генотип APOE - 4, але він був визначений як незначний основний ефект і не був включений у кінцеві моделі) для перевірки різниці між клінічними класифікаціями та постійними даними. Фіктивний коефіцієнт відкриття 19 (FDR) був використаний для виправлення кількох тестів. Для аналізу заліза дієтичне залізо також було включено як незрозумілу змінну. Аналізи фолата на сироватку та еритроцити також були скориговані на дієти на фолієву кислоту. Представлені результати - це встановлені засоби та стандартні помилки. Парний аналіз коригували для декількох тестів, контролюючи FDR. Показані встановлені значення P (додатковий матеріал, розділ статистичного аналізу для деталей).

Тести Fisher Exact використовувались для аналізу кількості випробовуваних, які перевищували або менше заданого діапазону між двома групами. Повідомлені значення P коригуються на основі FDR для кількох аналізів.

Логістична регресія була використана для оцінки співвідношення шансів (OR) хвороби Альцгеймера з урахуванням стану анемії (істинного/хибного), і навпаки, тобто якщо АБ є анемічним на основі когнітивної класифікації (HC/AD) (Додатковий матеріал, Розділ статистичного аналізу для деталей). Для порівняння оцінок бортового журналу між двома моделями логістичної регресії, одна з яких включала всіх суб'єктів, а інша з видаленою анемією запалення, була проведена процедура запуску з 1000 повторень.

Результати

Проаналізовано дані вихідної когорти 17. Група HC була значно молодшою, ніж групи MCI та AD (P MCI> AD) були значущими лише для MCHC. ШОЕ та PCV лише суттєво відрізнялися між MCI та AD (MCI≈HC). У ANCOVA для плазмового заліза споживання заліза в їжі не було суттєвим стримуючим фактором і було вилучено з остаточної моделі. Хоча гаптоглобін продемонстрував суттєву різницю між клінічними групами, індивідуальне парне порівняння показало лише тенденцію до зростання АД (рис. 1h).

Зміни значень гематологічної та асоційованої фармакопатології скоригували значення для хвороби Альцгеймера. Представлено парне порівняння достовірно різних клініко-патологічних значень (на аналізі коваріації (ANCOVA), таблиця 1) або показ тенденції (залізо) у когортах. ( в ) залізо, ( ) гемоглобін, ( проти ) середній клітинний гематокрит, ( d ) середня концентрація клітинного гемоглобіну, ( e ) рівень осаду еритроцитів, ( f ) обсяг упакованих комірок, ( g ) фолієва кислота еритроцитів, про яку повідомлялося раніше, 28 ( h ) гаптоглобін, ( i ) співвідношення еритроцитів до фолату в сироватці крові (рфол/сфол). Відкориговані середні значення (± se) та значення P ANCOVA коригуються для місця, віку та статі. HC, здоровий контроль; MCI, легкі когнітивні порушення, AD, хвороба Альцгеймера.

Повнорозмірне зображення

  • Завантажте слайд PowerPoint

Оскільки в когорті БА спостерігалося значне зниження рівня гемоглобіну та вмісту червоного гемоглобіну, ми проаналізували зв'язок між анемією (критерій 20 ВООЗ: чоловічий гемоглобін -1, жіночий гемоглобін -1) та АД за допомогою логістики. регресія, пошук сильної та некорегованої асоціації (АБО = 5, 94, 95% ДІ (3, 13, 9, 94), с 4, 8, 21. Навпаки, вищий захищений МЧХ AD (АБО = 0,62, 95% CI (0,48–0, 80), P 2 не виявив упередженості у кількості суб’єктів, які приймали НПЗЗ, порівняно з тими, хто не приймав НПЗЗ, між анемічними та неанемічними групами когорт AD та HC (P = 0,552, P = 0, 200, Додаткова таблиця S2) .Інгібітори ацетилхолінестерази також можуть потенційно спричинити шлунково-кишкові кровотечі (через синдром Меллорі-Вейса). Додаткова таблиця S3).

У сукупності ці дані вказують на те, що АД асоціюється зі схильністю до анемії, яку неможливо пояснити відомими факторами ризику. Для вивчення можливих пояснень схильності до анемії, виявленої в когорті АД, ми проаналізували пропорційну поширеність аномальних клінічних патологічних знахідок (поза контрольним діапазоном). Вони дійсно були більш поширеними в групі AD, порівняно з групами HC та MCI (13 із 29 тестів, розширених, що включали кількість субпопуляцій білих кров'яних клітин, Додаткова таблиця 4), жодні відхилення не були більш поширеними в когорті HC. Аномальні результати у пацієнтів з ІМК базувались на поширеності між порушеннями HC та AD.

Старший вік когорти АД може пояснити збільшення поширеності аномальних тестів. Тому ми створили групи MCI та HC відповідно до віку (Додаткова таблиця 1B) і повторили цей аналіз. Поширеність аномалій у когорті АД залишалася значно вищою, ніж у HC для низького рівня гемоглобіну (18,54 проти 7,47%, AD: HC), PCV (20,49 проти 12,03%), насичення трансферину (9, 27 проти 3,78%) ), залізо в сироватці крові (5,85 проти 1,26%) та фолієва кислота у сироватці крові (8,33 проти 1,67%), із збільшенням ШОЕ (46, 70 проти 33, 33%), гаптоглобін (42, 51 проти 30, 25%), феритин (17, 56 проти 7, 98%) та ТТГ (9, 80 проти 3, 77%) (таблиця 3). Різниця у споживанні їжі не може пояснити збільшення поширеності фолієвої та залізної сироватки, що спостерігається.

Повний розмір таблиці

Обмежуючи цей аналіз випадками анемії того ж віку, жодні клінічні патологічні відхилення не були значно більш поширеними між когортами HC та AD (Додаткова таблиця 5). ANCOVA гематологічних та біохімічних даних, беручи до уваги вік та стать, виявив невеликі відмінності між анемічними пацієнтами з AD та HC (додаткова таблиця 6) щодо MCHC, кількості лімфоцитів, білірубіну та насиченості трансферину (лише у чоловіків), але не показав різний підпис між анемічними суб'єктами з АД та ГК.

За відсутності кількості ретикулоцитів ми використовували рівні еритропоетину в плазмі як вказівку на мотивацію вироблення еритроцитів. Як і слід було очікувати, підвищений рівень еритропоетину спостерігався в анемічній когорті (Р = 0,003, додаткова фігура 3) та асоціювався з ризиком розвитку анемії (АБО = 1,45 ДІ (1, 10, 1, 92), таблиця 2b). ANCOVA, беручи до уваги вік, стать, сайт та клінічну класифікацію, не показав суттєвої різниці між еритропоетином та неврологічними категоріями (Р = 0, 103, таблиця 1).

Коли випадки анемії класифікувались на основі аномалій клінічної патології, хронічна запальна анемія була єдиною категорією, яка значно переважала в групі АД (28,9% типів анемії) порівняно з групою ГХ, що відповідала віку (16,7%). %, P 22 Однак IL-6 не був підвищений у когорті AD (табл. 1). ANCOVA (з урахуванням віку, статі та ділянки) виявив підвищення рівня IL-6 у пацієнтів з анемією (p = 0,005), але відсутність взаємодії між IL-6, анемією та неврологічною категорією (p = 0, 826). Щоб визначити, наскільки добре ШІ пояснює підвищений ризик анемії у групі АД, ми порівняли дві логістичні моделі, модель 1 (m1), що використовує всіх суб’єктів, та модель 2 (м2), де пацієнтів з АС видалено. Не було змін в ОАД або анемії (різниця в АБО (m1-м2) −0, 181 (95% ДІ (−1, 79, 1, 67), Р = 0, 807)) при видаленні суб’єктів з ШІ . Ризик анемії у когорті АД із використанням м2 був стабільно високим (з поправкою OR = 3,59, 95% ДІ (1,68, 6, 95), p = 0,002). Тому ШІ не пояснює збільшення поширеності анемії при АД.

Ці результати дозволяють припустити, що у хворих на АД може бути дефектний синтез гемоглобіну невідомої етіології. Щоб охарактеризувати це, ми дослідили взаємозв'язок між рівнем гемоглобіну та його субстратами: залізо в плазмі, трансферин, насиченість трансферину, гаптоглобін та фолат еритроцитів. Використовуючи багаторазовий регресійний аналіз (з урахуванням віку, статі та клінічної класифікації), зв’язок між гемоглобіном (як продуктом) та кожним фактором (як попередник) показав асоціацію перевернутої U-подібної квадратичної (P -1 (рис. 2г), що підсумовує дивовижне спостереження, що висока концентрація фолатів еритроцитів збільшує ризик анемії лише у хворих на АД (табл. 2b). Ці відносини не були суттєво порушені в когорті MCI.

Зв’язок між гемоглобіном крові та вмістом попередників порушується при хворобі Альцгеймера. Найбільш відповідні рядки моделей лінійної регресії для гемоглобіну як продукту ( в ) плазма заліза, ( ) трансферин у плазмі крові (квадратична залежність), ( проти ) насичення трансферином, ( d ) фолат еритроцитів. Кожен показує квадратичні відносини. Для всіх ділянок вік встановлюється в середньому для населення (72, 2 роки). Ділянки, затінені сірим кольором, становлять 95% довірчих інтервалів. Суцільні лінії - здоровий контроль, пунктирні лінії - легкі когнітивні порушення, пунктирні лінії - хвороба Альцгеймера. Червоні вертикальні лінії позначають мінімальне та максимальне значення опорних діапазонів.

Повнорозмірне зображення

Ідіопатична анемія стає поширеною у літньому віці, і справді, у когорті AIBL оборотні причини анемії були рідкісними, а ідіопатична анемія була найпоширенішою причиною (додаткові малюнки 4 та 4). Чи можливо, що дефіцит вироблення гемоглобіну є системним проявом БА, і що, оскільки субклінічна патологія АД також стає поширеною після 60 років, сама ідіопатична анемія може бути етіологічно пов'язаною з АД? У дослідженнях невеликих когорт повідомлялося про порушення еритроцитів. 23, 24, 25, 26 Ми виявили, що в середньому еритроцити при АД менші, мають меншу концентрацію гемоглобіну, швидше осідають і нижчий рівень фолієвої кислоти, ніж рівень ГК (рис. 1). Для цих результатів еритроцити MCI мають значення між AD та HC.

Гіпотиреоз може також сприяти збільшенню частоти анемій при БА, оскільки аномально підвищений рівень ТТГ був частіше (9, 80%), ніж віковий ГК (3, 77%, таблиця 3). Однак скореговані середні рівні ТТГ не були нижчими в когорті АД, що вказує на те, що внесок гіпотиреозу в анемію при АД був обмеженим.

Запалення може зіграти певну роль у зниженні гемоглобіну при БА, оскільки ми спостерігали підвищений рівень ШОЕ, інгібування сироваткового брухту, підвищений феритин та пригнічений трансферин у когорті АД (таблиці 1 та 3), і АС була єдиною значно вищою діагностичною категорією анемії. поширена (+ 12,2%) у когорті AD порівняно з HC (Додаткова схема 4 та Додаткова таблиця 7). Однак, логістичний регресійний аналіз, за ​​винятком випадків ШІ, все ще встановив, що АД є фактором ризику анемії, і запалення не пояснює диференційну тенденцію, яку ми спостерігали до зниження рівня АД. Гемоглобіну при АД. Однак рівні гепсидину та СРБ при БА можуть бути корисними для оцінки схильності до анемії.

Отже, етіологія збільшення анемії при БА в 3,41 рази включає порушення багатьох систем синтезу гемоглобіну. Гемоліз можна виключити, оскільки гаптоглобін був підвищений при БА (табл. 1), як повідомляли також інші. 31 Хоча механізм цього ідіопатичного дефекту гемоглобіну при АД ще не визначений, ми зауважимо, що Aβ пов'язує гемоглобін 32 і що він накопичується в амілоїдному нальоті кори та конгофільній ангіопатії МР. 33Aβ збагачений мембранами еритроцитів при БА порівняно зі здоровими контролерами 34, 35 та окислює гемоглобін еритроцитів 36, потенційно сприяючи анемії при БА.

З огляду на те, що це дослідження поперечного перерізу та що суб’єкти набиралися за допомогою реклами, а отже не з справжньої випадкової вибірки австралійського населення, наші результати визначають АД як новий фактор ризику розвитку анемії. Оскільки низький вміст гемоглобіну погіршує когнітивні здібності та є фактором ризику розвитку АД, пошкодження гемоглобіну при АД може не бути епіфеноменом. Взаємозв'язок між АД та гемоглобіном вимагає подальших досліджень як потенційної мети для втручання.