Relação entre fatores genéticos envolvidos em vias metabólicas mitocondriais e a doença de Parkinson

A doença de Parkinson (DP) é uma das desordens neurodegenerativas mais comuns associada ao envelhecimento, alcançando 2% aos 70 anos. É uma doença caracterizada pela degeneração progressiva de neurônios dopaminérgicos nigrais nos gânglios basais e pela presença de inclusões protéicas citoplasmáticas denominadas corpúsculos e neuritos de Lewy nos neurônios sobreviventes. A etiologia da DP é pouco conhecida, sendo considerada, na maioria dos casos, idiopática. Conhecimentos alcançados nos últimos 15 anos sobre a base genética da DP demonstram, claramente, que os fatores genéticos desempenham um importante papel na etiologia desta desordem. Neste trabalho, rastreamos mutações nos genes que codificam proteínas participantes de vias metabólicas mitocondriais (Parkin, PINK1 e DJ-1) em 136 pacientes brasileiros com manifestação precoce da DP, através do sequenciamento automático e da técnica de MLPA. Avaliamos a presença de variantes de sequência por meio do sequenciamento dos exons 1 a 12 do gene Parkin e dos exons 1 a 8 do gene PINK1. Em Parkin foram identificadas três mutações patogênicas ou potencialmente patogênicas, ambas em heterozigose: p.T240M, p.437L e p.S145N. Em PINK1 não encontramos variantes de ponto patogênicas. Através da técnica de MLPA investigamos alterações de dosagem nos genes Parkin, PINK1 e DJ-1. Identificamos cinco alterações no gene Parkin em quatro pacientes: uma duplicação heterozigota do exon 4 no paciente PAR2256, uma deleção heterozigota do exon 4 no probando PAR2099, uma deleção homozigota do exon 4 na paciente PAR3380 e um probando heterozigoto composto (PAR2396) com duas alterações, uma duplicação do exon 3 e uma deleção dos exons 5 e 6. No gene PINK1 identificamos uma deleção heterozigota do exon 1, que nunca foi descrita na literatura, em um paciente (PAR2083). Não encontramos alteração quantitativa no gene DJ-1. Neste estudo obtivemos uma frequência total de mutações patogênicas (pontuais e de dosagem) nos genes estudados de 7,3%, sendo 6,6% no gene Parkin e 0,7% no gene PINK1.

alpha-Synuclein aggregation

Alpha-synuclein is a major component of Lewy bodies in Parkinson's disease and is found associated with several other forms of dementia. As with other neurodegenerative diseases, the ability of alpha-synuclein to aggregate and form fibrillar deposits seems central to its pathology. We have defined a sequence within the NAC region of alpha-synuclein that is necessary for aggregation. Exploitation of chemically modified analogues of this peptide may produce inhibitors of aggregation.

Toxicity of non-abeta component of Alzheimer's disease amyloid, and N-terminal fragments thereof, correlates to formation of beta-sheet structure and fibrils.

Synucleins are small proteins that are highly expressed in brain tissue and are localised at presynaptic terminals in neurons. alpha-Synuclein has been identified as a component of intracellular fibrillar protein deposits in several neurodegenerative diseases, and two mutant forms of alpha-synuclein have been associated with autosomal-dominant Parkinson's Disease. A fragment of alpha-synuclein has also been identified as the non-Abeta component of Alzheimer's Disease amyloid. In this review we describe some structural properties of alpha-synuclein and the two mutant forms, as well as alpha-synuclein fragments, with particular emphasis on their ability to form beta-sheet on ageing and aggregate to form amyloid-like fibrils. Differences in the rates of aggregation and morphologies of the fibrils formed by alpha-synuclein and the two mutant proteins are highlighted. Interactions between alpha-synuclein and other proteins, especially those that are components of amyloid or Lewy bodies, are considered. The toxicity of alpha-synuclein and related peptides towards neurons is also discussing in relation to the aetiology of neurodegenerative diseases.

A strategy for designing inhibitors of alpha-synuclein aggregation and toxicity as a novel treatment for Parkinson's disease and related disorders.

Convergent biochemical and genetic evidence suggests that the formation of alpha-synuclein (alpha-syn) protein deposits is an important and, probably, seminal step in the development of Parkinson's disease (PD), dementia with Lewy bodies (DLB) and multiple system atrophy (MSA). It has been reported that transgenic animals overexpressing human alpha-syn develop lesions similar to those found in the brain in PD, together with a progressive loss of dopaminergic cells and associated abnormalities of motor function. Inhibiting and/or reversing alpha-syn self-aggregation could, therefore, provide a novel approach to treating the underlying cause of these diseases. We synthesized a library of overlapping 7-mer peptides spanning the entire alpha-syn sequence, and identified amino acid residues 64-100 of alpha-syn as the binding region responsible for its self-association. Modified short peptides containing alpha-syn amino acid sequences from part of this binding region (residues 69-72), named alpha-syn inhibitors (ASI), were found to interact with full-length alpha-syn and block its assembly into both early oligomers and mature amyloid-like fibrils. We also developed a cell-permeable inhibitor of alpha-syn aggregation (ASID), using the polyarginine peptide delivery system. This ASID peptide was able to inhibit the DNA damage induced by Fe(II) in neuronal cells transfected with alpha-syn(A53T), a familial PD-associated mutation. ASI peptides without this delivery system did not reverse levels of Fe(II)-induced DNA damage. Furthermore, the ASID peptide increased (P

Review: formation and properties of amyloid-like fibrils derived from alpha-synuclein and related proteins.

Synucleins are small proteins that are highly expressed in brain tissue and are localised at presynaptic terminals in neurons. alpha-Synuclein has been identified as a component of intracellular fibrillar protein deposits in several neurodegenerative diseases, and two mutant forms of alpha-synuclein have been associated with autosomal-dominant Parkinson's Disease. A fragment of alpha-synuclein has also been identified as the non-Abeta component of Alzheimer's Disease amyloid. In this review we describe some structural properties of alpha-synuclein and the two mutant forms, as well as alpha-synuclein fragments, with particular emphasis on their ability to form beta-sheet on ageing and aggregate to form amyloid-like fibrils. Differences in the rates of aggregation and morphologies of the fibrils formed by alpha-synuclein and the two mutant proteins are highlighted. Interactions between alpha-synuclein and other proteins, especially those that are components of amyloid or Lewy bodies, are considered. The toxicity of alpha-synuclein and related peptides towards neurons is also discussing in relation to the aetiology of neurodegenerative diseases.

BACE1 mRNA Expression in Alzheimer's Disease Postmortem Brain Tissue

ß-site AßPP cleaving enzyme 1 (BACE1) catalyses the rate-limiting step for production of amyloid-ß (Aß) peptides, involved in the pathological cascade underlying Alzheimer's disease (AD). Elevated BACE1 protein levels and activity have been reported in AD postmortem brains. Our study explored whether this was due to elevated BACE1 mRNA expression. RNA was prepared from five brain regions in three study groups: controls, individuals with AD, and another neurodegenerative disease group affected by either Parkinson's disease (PD) or dementia with Lewy bodies (DLB). BACE1 mRNA levels were measured using quantitative realtime PCR (qPCR) and analyzed by qbasePLUS using validated stably-expressed reference genes. Expression of glial and neuronal markers (glial fibrillary acidic protein (GFAP) and neuron-specific enolase (NSE), respectively) were also analyzed to quantify the changing activities of these cell populations in the tissue. BACE1 mRNA levels were significantly elevated in medial temporal and superior parietal gyri, compared to the PD/DLB and/or control groups. Superior frontal gryus BACE1 mRNA levels were significantly increased in the PD/DLB group, compared to AD and control groups. For the AD group, BACE1 mRNA changes were analyzed in the context of the reduced NSE mRNA, and strongly increased GFAP mRNA levels apparent as AD progressed (indicated by Braak stage). This analysis suggested that increased BACE1 mRNA expression in remaining neuronal cells may contribute to the increased BACE1 protein levels and activity found in brain regions affected by AD.

Clinical practice with anti-dementia drugs:a revised (second) consensus statement from the British Association for Psychopharmacology

The British Association for Psychopharmacology (BAP) coordinated a meeting of experts to review and revise its first (2006) Guidelines for clinical practice with anti-dementia drugs. As before, levels of evidence were rated using accepted standards which were then translated into grades of recommendation A to D, with A having the strongest evidence base (from randomized controlled trials) and D the weakest (case studies or expert opinion). Current clinical diagnostic criteria for dementia have sufficient accuracy to be applied in clinical practice (B) and brain imaging can improve diagnostic accuracy (B). Cholinesterase inhibitors (donepezil, rivastigmine, and galantamine) are effective for mild to moderate Alzheimer's disease (A) and memantine for moderate to severe Alzheimer's disease (A). Until further evidence is available other drugs, including statins, anti-inflammatory drugs, vitamin E and Ginkgo biloba, cannot be recommended either for the treatment or prevention of Alzheimer's disease (A). Neither cholinesterase inhibitors nor memantine are effective in those with mild cognitive impairment (A). Cholinesterase inhibitors are not effective in frontotemporal dementia and may cause agitation (A), though selective serotonin reuptake inhibitors may help behavioural (but not cognitive) features (B). Cholinesterase inhibitors should be used for the treatment of people with Lewy body dementias (Parkinson's disease dementia and dementia with Lewy bodies (DLB)), especially for neuropsychiatric symptoms (A). Cholinesterase inhibitors and memantine can produce cognitive improvements in DLB (A). There is no clear evidence that any intervention can prevent or delay the onset of dementia. Although the consensus statement focuses on medication, psychological interventions can be effective in addition to pharmacotherapy, both for cognitive and non-cognitive symptoms. Many novel pharmacological approaches involving strategies to reduce amyloid and/or tau deposition are in progress. Although results of pivotal studies are awaited, results to date have been equivocal and no disease-modifying agents are either licensed or can be currently recommended for clinical use.

Genetic profiling of ApoE in dementia

A demência é uma das principais causas de incapacidade entre os idosos, afetando mais de 36 milhões de pessoas em todo o mundo. É caracterizada pela deterioração progressiva das funções cognitivas, resultando em dificuldades no desempenho das atividades diárias do indivíduo. A idade de aparecimento dos sintomas, bem como a sua taxa de progressão, são variáveis entre a maior parte das demências, sendo estas geralmente caracterizadas por uma natureza progressiva, aumentando de gravidade ao longo do tempo. Entre os tipos mais frequentes de demência encontram-se a Doença de Alzheimer (DA), Demência Vascular, Demência de Corpos de Lewy e Demência Frontotemporal. O diagnóstico diferencial das demências é realizado tipicamente por testes neuro-psicológicos (para a exclusão de outras demências) e por exames imagiológicos. Contudo, muitos dos sintomas clínicos característicos podem sobrepor-se entre os diversos tipos de demência, o que pode constituir um problema devido a falta de especificidade e erros de diagnóstico. A compreensão dos fatores de risco ambientais e genéticos que podem modular o aparecimento e/ou progressão de doenças abre novas perspetivas relativamente à gestão destas neuropatologias. O gene da apolipoproteína E (ApoE) é reconhecido como o maior fator de risco na demência, desempenhando um papel central em particular no desenvolvimento da DA, sendo que os portadores do alelo ε4 são mais suscetíveis para a doença. Além disso, possíveis associações foram também propostas entre este gene e outras doenças neurológicas, sendo no entanto estes dados ainda controversos. Assim, o objetivo principal deste trabalho consistiu em determinar as frequências alélicas e genotípicas do gene ApoE num grupo de estudo piloto de pacientes com demência na região de Aveiro. Este grupo foi subdividido com base no diagnóstico neuroquímico, no qual foram avaliados os níveis de Aβ1-42, Tau-total e fosfo-Tau 181 no líquido cefalorraquidiano dos pacientes. Como resultado, observou-se que o alelo ε3 foi o mais frequente no grupo total, independentemente do tipo de patologia, e que o alelo ε2 foi o menos comum. O alelo ε4 foi de facto mais frequente em pacientes com DA do que em pacientes com outras neuropatologias, o que está de acordo com a relação proposta por outros autores. Adicionalmente, foi possível verificar que a frequência deste alelo nos pacientes com patologia amilóide é semelhante à observada no grupo DA, sugerindo um papel relevante para o ApoE no metabolismo e acumulação cerebral do Aβ. Consequentemente, estes indivíduos podem ter uma maior suscetibilidade para o desenvolvimento de DA no futuro. Deste modo, os nossos dados corroboram a ideia de que o alelo ε4 é um forte fator de risco para a DA e que deve ser considerado como um teste genético relevante que pode contribuir para o diagnóstico clínico da demência.

Deciphering the molecular role of DJ-1 in the etiology of Parkinson’s and Huntingtons’s disease

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Neurociências), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014

The role of alpha-synuclein phosphorylation in synucleinopathies

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Neurociências), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014

Neuropathological, clinical and molecular pathology in female fragile X premutation carriers with and without FXTAS.

Fragile X-associated tremor/ataxia syndrome (FXTAS) is an adult-onset neurodegenerative disorder associated with premutation alleles of the fragile X mental retardation 1 (FMR1) gene. Approximately 40% of older male premutation carriers, and a smaller proportion of females, are affected by FXTAS; due to the lower penetrance the characterization of the disorder in females is much less detailed. Core clinical features of FXTAS include intention tremor, cerebellar gait ataxia and frequently parkinsonism, autonomic dysfunction and cognitive deficits progressing to dementia in up to 50% of males. In this study, we report the clinical, molecular and neuropathological findings of eight female premutation carriers. Significantly, four of these women had dementia; of the four, three had FXTAS plus dementia. Post-mortem examination showed the presence of intranuclear inclusions in all eight cases, which included one asymptomatic premutation carrier who died from cancer. Among the four subjects with dementia, three had sufficient number of cortical amyloid plaques and neurofibrillary tangles to make Alzheimer's disease a highly likely cause of dementia and a fourth case had dementia with cortical Lewy bodies. Dementia appears to be more common than originally reported in females with FXTAS. Although further studies are required, our observation suggests that in a portion of FXTAS cases there is Alzheimer pathology and perhaps a synergistic effect on the progression of the disease may occur.

Psychiatric symptoms in idiopathic rapid-eye-movement sleep behaviour disorder

Le trouble comportemental en sommeil paradoxal (TCSP) idiopathique est caractérisé par une activité motrice indésirable et souvent violente au cours du sommeil paradoxal. Le TCSP idiopathique est considéré comme un facteur de risque de certaines maladies neurodégénératives, particulièrement la maladie de Parkinson (MP) et la démence à corps de Lewy (DCL). La dépression et les troubles anxieux sont fréquents dans la MP et la DCL. L’objectif de cette étude est d’évaluer la sévérité des symptômes dépressifs et anxieux dans le TCSP idiopathique. Cinquante-cinq patients avec un TCSP idiopathique sans démence ni maladie neurologique et 63 sujets contrôles ont complété la seconde édition du Beck Depression Inventory (BDI-II) et le Beck Anxiety Inventory (BAI). Nous avons aussi utilisé le BDI for Primary Care (BDI-PC) afin de minimiser la contribution des facteurs confondant dans les symptômes dépressifs. Les patients avec un TCSP idiopathique ont obtenu des scores plus élevés que les sujets contrôles au BDI-II (9.63 ± 6.61 vs. 4.32 ± 4.58; P < 0.001), au BDI-PC (2.20 ± 2.29 vs. 0.98 ± 1.53; P = 0.001) et au BAI (8.37 ± 7.30 vs. 3.92 ± 5.26; P < 0.001). Nous avons également trouvé une proportion plus élevée des sujets ayant des symptômes dépressifs (4/63 ou 6% vs. 12/55 ou 22%; P = 0.03) ou anxieux (9/50 or 18% vs. 21/43 ou 49%; P = 0.003) cliniquement significatifs. La proportion des sujets ayant des symptômes dépressifs cliniquement significatifs ne change pas en utilisant le BDI-PC (11/55 or 20%) Les symptômes dépressifs et anxieux sont fréquents dans le TCSP idiopathique. L’examen de routine des patients avec un TCSP idiopathique devrait inclure un dépistage systématique des symptômes dépressifs et anxieux afin de les prévenir ou les traiter.

Structure-fonction de MARCH1, une E3 ubiquitine ligase régulant la présentation antigénique par le CMH II

Les molécules classiques du CMH de classe II sont responsables de la présentation de peptides exogènes par les cellules présentatrices d’antigène aux lymphocytes T CD4+. Cette présentation antigénique est essentielle à l’établissement d’une réponse immunitaire adaptative. Cependant, la reconnaissance d’auto-antigènes ainsi que l’élimination des cellules du Soi sont des problèmes à l’origine de nombreuses maladies auto-immunes. Notamment, le diabète et la sclérose en plaque. D’éventuels traitements de ces maladies pourraient impliquer la manipulation de la présentation antigénique chez les cellules dont la reconnaissance et l’élimination engendrent ces maladies. Il est donc primordial d’approfondir nos connaissances en ce qui concerne les mécanismes de régulation de la présentation antigénique. La présentation antigénique est régulée tant au niveau transcriptionnel que post-traductionnel. Au niveau post-traductionnel, diverses cytokines affectent le processus. Parmi celles-ci, l’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, cause une rétention intracellulaire des molécules du CMH II. Son mécanisme d’action consiste en l’ubiquitination de la queue cytoplasmique de la chaîne bêta des molécules de CMH II. Cette modification protéique est effectuée par MARCH1, une E3 ubiquitine ligase dont l’expression est restreinte aux organes lymphoïdes secondaires. Jusqu’à tout récemment, il y avait très peu de connaissance concernant la structure et les cibles de MARCH1. Considérant son impact majeur sur la présentation antigénique, nous nous sommes intéressé à la structure-fonction de cette molécule afin de mieux caractériser sa régulation ainsi que les diverses conditions nécessaires à son fonctionnement. Dans un premier article, nous avons étudié la régulation de l’expression de MARCH1 au niveau protéique. Nos résultats ont révélé l’autorégulation de la molécule par formation de dimères et son autoubiquitination. Nous avons également démontré l’importance des domaines transmembranaires de MARCH1 dans la formation de dimères et l’interaction avec le CMH II. Dans un second article, nous avons investigué l’importance de la localisation de MARCH1 pour sa fonction. Les résultats obtenus montrent la fonctionnalité des motifs de localisation de la portion C-terminale de MARCH1 ainsi que la présence d’autres éléments de localisation dans la portion N-terminale de la protéine. Les nombreux mutants utilisés pour ce projet nous ont permis d’identifier un motif ‘‘VQNC’’, situé dans la portion cytoplasmique C-terminale de MARCH1, dont la valine est requise au fonctionnement optimal de la molécule. En effet, la mutation de la valine engendre une diminution de la fonction de la molécule et des expériences de BRET ont démontré une modification de l’orientation spatiale des queues cytoplasmiques. De plus, une recherche d’homologie de séquence a révélé la présence de ce même motif dans d’autres ubiquitines ligases, dont Parkin. Parkin est fortement exprimée dans le cerveau et agirait, entre autre, sur la dégradation des agrégats protéiques. La dysfonction de Parkin cause l’accumulation de ces agrégats, nommés corps de Lewy, qui entraînent des déficiences au niveau du fonctionnement neural observé chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. La valine comprise dans le motif ‘’VQNC’’ a d’ailleurs été identifiée comme étant mutée au sein d’une famille où cette maladie est génétiquement transmise. Nous croyons que l’importance de ce motif ne se restreint pas à MARCH1, mais serait généralisée à d’autres E3 ligases. Ce projet de recherche a permis de caractériser des mécanismes de régulation de MARCH1 ainsi que de découvrir divers éléments structuraux requis à sa fonction. Nos travaux ont permis de mieux comprendre les mécanismes de contrôle de la présentation antigénique par les molécules de CMH II.

Marqueurs électroencéphalographiques du développement d’une maladie neurodégénérative dans le trouble comportemental en sommeil paradoxal

Le trouble comportemental en sommeil paradoxal (TCSP) est une parasomnie se caractérisant par la perte de l’atonie musculaire, la paralysie qui accompagne généralement le sommeil paradoxal, suivie de l’apparition de comportements indésirables et souvent violents. Des études suggèrent que le TCSP idiopathique (TCSPi) est fortement lié au développement ultérieur de la maladie de Parkinson, de la démence à corps de Lewy et de l’atrophie multisystémique. En effet, des signes subtils de neurodégénérescence sont observés chez ces patients, notamment un ralentissement de l’activité électrique cérébrale (EEG) à l’éveil et la présence de troubles cognitifs. Le but de cette thèse est 1) d’évaluer sur le plan transversal la contribution du trouble cognitif léger (TCL) dans le ralentissement de l’EEG à l’éveil observé chez ces patients et 2) d’évaluer la valeur prédictive des mesures de l’EEG à l’éveil mesurées au temps de base par rapport au développement d’une maladie neurodégénérative (MND) lors du suivi longitudinal. Dans le cadre de la première étude, l’EEG à l’éveil d’un groupe de patients avec un TCSPi présentant des atteintes cognitives a été comparé à celui d’un groupe de patients sans troubles cognitifs et à des sujets témoins sains. Seuls les patients avec un TCL affichaient un ralentissement de l’EEG d’éveil plus prononcé au niveau postérieur, c’est-à-dire une puissance relative thêta plus élevée dans les régions pariétale, temporale et occipitale, une puissance relative alpha plus faible dans les régions occipitale et temporale, en plus d’un ratio spectral (ondes lentes sur ondes rapides) plus élevé dans ces régions en comparaison avec les deux autres groupes. De plus, le ratio spectral corrélait négativement avec les fonctions attentionnelles/exécutives, visuospatiales et la mémoire épisodique verbale. La deuxième étude a quant à elle évalué l’EEG à l’éveil au temps initial de patients qui ont développé une MND sur une période de 3,5 ans en comparaison à celui de patients qui sont demeurés idiopathiques et à un groupe de témoins sains. Les patients avec un TCSPi qui ont évolué vers une MND présentaient une augmentation de la puissance de l’activité absolue delta et thêta, en plus d’un ratio spectral plus élevé dans les cinq régions corticales en comparaison avec les deux autres groupes. Cette thèse suggère ainsi que le ralentissement de l’EEG à l’éveil dans le TCSPi est relié à la présence d’un TCL concomitant. De plus, ces anomalies sont associées à un plus grand risque de développer une maladie de Parkinson, une démence à corps de Lewy ou une atrophie multisystémique à court terme chez ces patients. Le ralentissement de l’EEG à l’éveil semble donc être un marqueur prometteur d’une neurodégénérescence cérébrale plus sévère chez les patients souffrant d’un TCSPi.

Utilidad del [99m] Tc TRODAT-1 en el diagnóstico de la Enfermedad de Parkinson: revisión sistemática de la literatura

Propósito de la revisión: la enfermedad de Parkinson (EP) es un trastorno degenerativo caracterizado clínicamente por presentar temblor en reposo, rigidez y bradicinesia. El propósito es determinar la utilidad de la molécula TRODAT-1 en el diagnóstico de la EP. Metodología: se realizó una búsqueda en las bases de datos: PUBMED, COCHRANE, MEDLINE, LILACS y SCIELO en un período de 10 años desde enero de 1998 a enero de 2008. Se obtuvieron 26 artículos, estos se analizaron y se seleccionaron 10 artículos, de los cuales sólo 6 respondían a las necesidades del estudio, de acuerdo a los criterios de inclusión. De los 6 artículos analizados, 4 fueron clasificados como evidencia grado (+) y los 2 restantes evidencia grado (-) de acuerdo con las guías NICE. Todos los artículos revisados reportan una disminución importante en la captación del TRODAT-1 a nivel estriatal, su utilidad en el diagnóstico de EP en estadios tempranos, bajo costo y seguridad. Sólo tres reportan valores de sensibilidad y especificidad, pero su nivel de calidad no permite hacer una comparación de los mismos. Conclusiones: se propone realizar estudios de prueba diagnóstica comparados con el diagnóstico clínico de la enfermedad, que tengan un acuerdo en la forma de plantear las mediciones semicuantitativas de las unidades de captación utilizando las mismas fórmulas para hacerlos comparables.