Tau proteini u cerebrospinalnoj tekuini kao bioloki biljezi

Tau proteini u cerebrospinalnoj tekućini kao biološki biljezi Alzheimerove bolesti Hrvatska zaklada za znanost Projekt br. 09/16 (2012 -2014) Mirjana Babić Laboratorij za razvojnu neuropatologiju Hrvatski institut za istraživanje mozga

1. Dvije vodeće hipoteze o nastanku Alzheimerove bolesti Andreasson et al. , 2007.

2. TAU HIPOTEZA • Neurofibrilarni snopići (NFS): građeni od neprimjereno hiperfosforiliranog tau proteina • brojnost NFS u mozgu bolesnika s AB u direktnoj korelaciji sa stupnjem demencije! Neurofibrilarni snopići

TAU protein • skupina s mikrotubulima povezanih proteina (MAP) • MAP tipa 1: MAP 1 A i MAP 1 B • MAP tipa 2: MAP 2 A, MAP 2 B, MAP 2 C, MAP 2 D, ne-neuronski MAP 4 i tau • Tau: eksprimirani u neuronima • Uloga: sklapanju monomera tubulina u mikrotubule, te tvorba neuronalne mreže mikrotubula • Mikrotubuli: održavaju oblik i polarnost neurona te služe kao putovi za aksonalni transport.

3. HIPERFOSFORILIRANI TAU PROTEIN U DRUGIM NEURODEGENERATIVNIM BOLESTIMA • Kortikobazalna degeneracija(CBD) • • • Dementia pugilistica Demencija samo s tangletima Demencija s tangletima i kalcifikacijom Multipla sistemska atrofija (MSA) Downov sindrom (DS) Progresivna supranuklearna kljenut (PSP) Frontotemporalna (Pickova) demencija (FTD) Bolest argirofilnih zrnaca (AGD) Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS) sindrom Miotonička distrofija Niemann-Pick bolest tipa C FTDP-17

4. FOSFORILACIJA TAU PROTEINA E 2 E 3 0 100 PO 4 S/T - P Cysteines R 2 Proline 200 R 1 E 10 300 R 3 R 4 400 Microtubules binding domain

• opisano 85 fosforilacijskih mjesta: Thr 39, Ser 46 Pro, Thr 50 Pro, Thr 69 Pro, Thr 153 Pro, Thr 175 Pro, Thr 181 Pro, Ser 198, Ser 199 Pro, Ser 202 Pro, Thr 205 Pro, Ser 208, Ser 210, Thr 212 Pro, Ser 214, Thr 217 Pro, Thr 231 Pro, Ser 235 Pro, Ser 237, Ser 241, Ser 262, Ser 285, Ser 305, Ser 324, Ser 352, Ser 356, Ser 396 Pro, Ser 400, Thr 403, Ser 404 Pro, Ser 409, Ser 412, Ser 413, Ser 416 and Ser 422 Pro… • Fosforilacija Tau proteina regulirana fosfatazama i kinazama

Fosforilacija Tau je različita u normalnom mozgu i Alzheimerovoj bolesti

• Fosforilacijom su regulirane različite uloge Tau proteina: 1. Fosforilacija tau proteina i sortiranje u stanici: Fosforilacijom tau proteina se može usmjeravati prijenos i kompartimentizacija tau u neuronu

2. Fosforilacija Tau u razvoju • • fosforilacija je visoka u fetalnom razdoblju smanjuje se tijekom starenja zbog aktivacije fosfataza nakon 35 godine: povećanje fosforilacije Tau iznova smrt: opća defosforilacija Tau proteina 3. Fosforilacija tau proteina i slaganje mikrotubula • • • neprimjerena hiperfosforilacija (više od 8 do 12 mola fosfata) promjene konformacije tau molekule gubitak sposobnosti stvaranja poprečnih mostova koji povezuju mikrotubule

• Abnormalno hiperfosforilirani tau: u NFS i citosolu moždanog tkiva bolesnika s AB • Hiperfosforilirani tau protein iz citosola: uzrokuje odvajanje normalnog tau proteina od mikrotubula • mjesta fosforilacije tau proteina koja su vjerojatno odgovorna za pretvorbu tau proteina u „toksični“ oblik: Ser 199/202/205, Thr 212, Thr 231/Ser 235, Ser 262/356 te Ser 404 • Fosforilacija na Thr 231, Ser 396 i Ser 422: međusobno povezivanje tau proteina u vlakanca

Stupanj fosforilacije Tau proteina je ovisan o fazi bolesti 1. pre-neurofibrilarni snopići (p. T 231, p. S 262 i p. T 153) 2. intra-neurofibrilarni snopići (p. T 175/181, 12 E 8 (p. S 262/p. S 356), p. S 422, p. S 46, p. S 214) 3. ekstra-neurofibrilarni snopići (AT 8 (p. S 199/p. S 202/p. T 205), AT 100 (p. T 212/p. S 214) i PHF-1 (p. S 396/p. S 404) antitijela)

Kombinacija i broj različitih kinaza regulira količinu fosforilacije u određenom stadiju nastanka neurofibrilarnih snopića

5. Fosforilirani Tau-novi biološki biljeg u dijagnostici Alzheimerove bolesti • Kombinacije markera najučinkovitija: 1. MRI 2. PET 3. Biološki biljezi iz cerebrospinalne tekućine (Aβ protein, ukupni Tau, fosforilirani oblici Tau) • Dobar biološki biljeg: 1. osjetljivost veća od 80% (vjerojatnost detekcije bolesti) 2. specifičnost veća od 80% (razlikuje AB od drugih tipova demencije).

Osnovni biološki biljezi iz likvora Aβ 1 -42 T-tau P-tau 181 Novi biološki biljezi iz likvora P-tau 199 P-tau 231 VILIP-1

• razlikovanje AB od normalnog starenja određivanjem: 1. ukupnog Tau: 300% veća u konc. kod AB nego u zdravih pojedinaca 2. amiloida β 42: 50% manja konc. kod oboljelih od AB nego u zdravih pojedinaca • koncentracija fosforiliranih Tau proteina je također povišena u oboljelih od Alzheimerove bolesti

Babić i sur. , 2014.

1. Ukupni tau i p-tau 181: povišeni kod oboljelih od Alzheimerove bolesti nego kod pojedinaca s FTLD, Va. D i kontrole. 2. Ukupni tau i p-tau 199: korisni markeri u razlikovanju AB od Va. D. 3. Ukupni tau, p-tau 181 i p-tau 199: u razlikovanju AD od FTLD. 4. Mjerenjem ukupnog tau i p-tau 199: uspješno klasificirano 88% pacijenata s FTLD.

Neinvazivno mjereni potencijalni biološki biljezi AB Laczo et al. , 2009. Mjerenje evociranih potencijala.

• Komponentama evociranih potencijala (reakcijsko vrijeme i amplituda P 300) je se uspjelo razlikovati dvije grupe pacijenata sa blagim kognitivnim poremećajem – sa patološkim i normalnim razinama p-tau 199 i VILIP-1. Babić i sur. , 2014.

HVALA NA PAŽNJI!