Verslagen

Eindverslag

Samenvatting
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Stapeling van het zogenaamde “amyloïd β-eiwit” in bloedvaten van de hersenen (“Cerebral Amyloid Angiopathy”, CAA) is een belangrijke oorzaak is van dementie en hersenbloedingen bij ouderen. Deze eiwit stapeling komt voor bij een groot deel van de oudere bevolking en bij patiënten met de ziekte van Alzheimer. In het CAVIA project gingen we op zoek naar nieuwe methoden om CAA aan te tonen.

 

In het project zijn de volgende resultaten behaald:

 

 

Dit project heeft inderdaad geleid tot de identificatie van diverse nieuwe eiwit biomarkers in zowel hersenweefsel als hersenvocht, waarvoor nieuwe kwantitatieve immunoassays zijn ontwikkeld. We identificeerden norrin/NDP, ApoD en diverse andere eiwitten als mogelijke nieuwe biomarkers voor CAA. In hersenvocht van een nieuwe transgeen rat model werden verlaagde concentraties van het amyloid β40 aangetoond, als functie van de leeftijd en progressie van CAA. Hiermee lijkt dit een goed geschikt diermodel te zijn voor het bestuderen van CAA en voor de translatie van biomarker studies van mens naar dier en vice versa. Tevens werden innovatieve “targeted massa spectrometrie” methoden ontwikkeld voor het kwantificeren van potentiële biomarker eiwitten in hersenvocht. Concentraties van diverse amyloid β peptiden in bloed werden, met behulp van nieuwe assays, bepaald in twee grote populatie studies uitgevoerd in Rotterdam en Nijmegen. In deze studies is de relatie vastgesteld tussen bloed amyloid β peptiden en neuro-imaging biomarkers van CAA (kleine herseninfarcten en kleine bloedingen) alsmede relaties met cognitieve testen. Nieuwe MRI-sequenties zijn ontwikkeld om vasculaire functie in de hersenen te meten door het volgen van de respons van de bloedstroom en zuurstof in de hersenen in reactie op verhoogde CO2 in de inademingslucht. Deze metingen zijn toegepast in symptomatische HCHWA-D patiënten, waarbij een slechter functioneren van de hersenvaatjes is aangetoond. Tevens zijn nieuwe MRI-sequenties ontwikkeld die meerdere componenten van de hemodynamiek af beelden.

Er is uitgebreid gesproken in focusgroepen met patiënten (of partners) met de ziekte van Alzheimer (via Alzheimer Nederland) en patiënten met CAA (via de Vereniging HCHWA-D en rechtstreeks via delegaties van patiënten met een hersenbloeding ten gevolge van CAA) over de verschillende scenarios en toepassingen van biomarkers.

Het project heeft geresulteerd in een intensivering en bestendiging van privaat-publieke samenwerking, met name tussen het Radboudumc en ADx Neurosciences, en tussen het LUMC en Philips Healthcare. Tevens zijn er intensieve contacten met de Vereniging HCHWA-D opgebouwd.

 

Samenvattend heeft het project geleid tot identificatie en validatie van nieuwe biomarkers voor CAA in verschillende domeinen (hersenvocht, bloed, hersenweefsel, neuroimaging). Als uitvloeisel van dit CAVIA zijn er diverse vervolgstudies gefinancierd. Het project heeft geleid tot een intensieve en productieve samenwerking tussen vier academische centra in Nederland (onder leiding van dr. M.M. Verbeek van het Radboudumc), twee buitenlandse onderzoekscentra en met twee private partners en patiëntorganisaties. Deze samenwerkingen worden ook na afrondng van het CAVIA project gecontinueerd.

 

Resultaten
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

- We hebben kwantitatieve immunoassays ontwikkeld voor het meten van de volgende biomarkers voor CAA in hersenvocht en bloed: apoD, neuroleukin, HspB2 en PDGFRβ. Immunoassays voor deze biomarkers zijn vervolgens toegepast voor kwantificatie in hersenvocht van controles (n=67) en CAA patiënten (n=36). De concentraties van apoD, HspB2 en PDGFRβ bleken afhankelijk van factoren zoals totaal eiwit, leeftijd en geslacht. Uit de resultaten komt naar voren dat apoD (verlaagde concentratie in CAA) de grootste potentie als CAA biomarker lijkt te hebben.

- Semi-kwantitatieve testen middels targeted massaspectrometrie zijn in ontwikkeling voor de volgende potentiële CAA biomarkers: HIF-1α, HspB2, LIF, MMP-14, Neuroleukin, Norrin, PDGFRβ, periostin en uPA. Alternatieve sample preparatie methoden zijn momenteel in ontwikkeling en laten positieve resultaten zien voor detectie van potentiële biomarkers. Voor vier eiwitten (LIF, MMP-14, neuroleukin, periostin) kan de aanwezigheid van meerdere peptiden in hersenvocht vastgesteld worden aan de hand van gelabelde standaarden, en voor drie eiwitten (HIF-1α, HspB2 en uPA) zijn de resultaten bemoedigend voor ten minste één peptide. Nader onderzoek is nodig om dit voor aanvullende peptiden en overige eiwitten vast te stellen.

- Immunohistochemisch onderzoek aan hersenweefsel van overleden patiënten met CAA, en Western blotting op dit weefsel voor de kandidaat CAA-biomarkers (o.a. uit humane proteomic studies), resulteerde in de identificatie van complement factor C4b, NDP (Norrin), neuroleukin /GPI en ApoD in CAA weefsel.

- In een rat model van CAA werden de, bij mensen reeds aangetoonde, verlaagde concentraties van amyloid β40 en verhoogde concentraties van uPA in hersenvocht bevestigd. Concentraties van amyloid β40 zijn verhoogd in ratten van 1 maand oud, voordat CAA pathologie optreedt. Vanaf 3 maanden ontwikkelt zich de CAA pathologie, die gepaard gaat met een daling van de amyloid β40 concentratie in hersenvocht. Verhoogde uPA concentraties werden aangetoond in zowel CAA als in hersenvocht. Deze studies tonen de meerwaarde aan van een transgeen rat CAA model voor het bestuderen van de progressie van CAA en het bestuderen van biomarkers in hersenvocht als functie van de progressie.

- Nieuwe MRI-sequenties zijn ontwikkeld om vasculaire functie in de hersenen te meten door het volgen van de respons van de bloedstroom en zuurstof in de hersenen in reactie op verhoogde CO2 in de inademingslucht. 11 erfelijke CAA patiënten en leeftijds- en geslacht gematchde controle personen zijn inmiddels getest. De metingen tonen aan dat het functioneren van de kleine vaatjes is aangedaan in deze erfelijke variant.

- In het kader van de samenwerking met Philips, konden in het LUMC nieuwe MRI-sequenties ontwikkeld worden die meerdere componenten van de hemodynamiek afbeelden. Een publicatie over deze en andere nieuwe ontwikkelingen op het gebied van niet-invasieve perfusie MRI-metingen zijn gepubliceerd.

- Plasma concentraties van Aβ38, Aβ40 en Aβ42 werden bepaald in twee grote populatie studies in Rotterdam en Nijmegen, met als doel om vast te stellen of er een relatie bestaat met neuroimaging markers van CAA. Hogere waarden van plasma Aβ1-38, Aβ1-40, Aβ1-42, en Aβ1-40/ Aβ1-42 ratio waren gerelateerd meer kleine herseninfarcten en en kleine bloedingen, meer witte stof lesies, en slechter presteren op geheugentesten. Plasma levels van Aβ in verondersteld gezonde personen hangen dus samen met subklinische markers van vaatziekte in de hersenen en met een slechter geheugen. Hogere bloedwaardes van Aβ1-38, Aβ1-40, Aβ1-42 gingen gepaard met een verlaagd risico op dementie. Mogelijk is het zo dat een daling van plasmawaarden een verhoogde depositie in het parenchym kan reflecteren; een verband wat mogelijk met name op hogere leeftijd de overhand heeft. Tenslotte, plasma amyloid β en CRP levels vertonen een relatie met hersenveranderingen op beeldvorming.

- In focus groepen is uitgebreid gesproken met in totaal 40 patiënten (met de ziekte van Alzheimer via Alzheimer Nederland), CAA (via de Vereniging HCHWA-D) of een reeds doorgemaakte intracerebrale bloeding ten gevolge van CAA) en met partners en gezonde ouderen. Uit hun evaluaties bleek dat zij biomarker onderzoek niet alleen, en niet primair evalueren als onderzoek dat medicijn-onderzoek mogelijk maakt. Zij keken vooral naar of en hoe ze verwachten dat kennis over biomarkers hen helpt om (a) de oorzaak van klachten uit te leggen en een proces te starten van acceptatie en aanpassing aan de verwachte degeneratie van capaciteiten, (b) het hoofd te bieden aan angsten (bv in relatie tot familiale CAA), (c) hen informeert over wanneer te starten met afbouwen van het leven, en (d) in staat stelt om de toekomst te plannen en (eventueel) op tijd een verzoek te doen tot euthanasie.

 

Voortgangsverslag

Samenvatting
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Stapeling van het zogenaamde “amyloïd β-eiwit” in bloedvaten van de hersenen (“Cerebral Amyloid Angiopathy”, CAA) is een belangrijke oorzaak is van dementie en hersenbloedingen bij ouderen. Deze eiwit stapeling komt voor bij een groot deel van de oudere bevolking en bij patiënten met de ziekte van Alzheimer. In dit project gaan we op zoek naar nieuwe methoden om CAA aan te tonen.

 

In het derde jaar zijn de volgende resultaten behaald:

 

- De biomarkers apoD, neuroleukin, HspB2 en PDGFRβ zijn uitgebreid bestudeerd op hun aanwezigheid in hersenvocht en bloed van een goed gekarakteriseerd cohort van controles en CAA patiënten. Diverse publicaties zijn in bewerking over deze resultaten.

- Deze selectie van biomarkers wordt ook bestudeerd in hersenweefsel van overleden patiënten met CAA. NDP/Norrin, ApoD en C4B zijn specifiek aanwezig in CAA NDP/Norrin expressie is ook onderzocht in amyloid angiopathie bij prionziekten, angiopathy bij CARASAL en angiopathie bij CADASIL. Norrin blijkt een hele goede marker voor een angiopathie te zijn bij deze ziektebeelden en wordt niet in controles gezien. Verder onderzoek naar de waarde van deze marker in CSF/ bloed is dus belangrijk en wordt momenteel nader onderzocht in zowel het CAVIA project als in een VUmc project.

- Met behulp van een nieuw ontwikkeld rat model van CAA werden de progressie van CAA ontwikkeling, en de daarmee gepaard gaande verandering van de biomarkers amyloid β40 en uPA in hersenvocht bestudeerd.

- Nieuwe MRI-sequenties zijn ontwikkeld om vasculaire functie in de hersenen te meten door het volgen van de respons van de bloedstroom en zuurstof in de hersenen in reactie op verhoogde CO2 in de inademingslucht. Deze metingen zijn toegepast in symptomatische HCHWA-D patienten, waarbij een slechter functioneren van de hersenvaatjes is aangetoond. Publicaties hierover zijn in voorbereiding.

- Concentraties van diverse amyloid beta peptiden werden, met behulp van nieuwe assays, bepaald in bloed in twee grote populatie studies in Rotterdam en Nijmegen. In deze studies is de relatie vastgesteld tussen bloed biomarkers en neuro-imaging biomarkers van CAA (kleine herseninfarcten en kleine bloedingen) alsmede het functioneren presteerden op cognitieve testen, met als doel om vast te stellen of er een relatie bestaat met CAA. Diverse publicaties zijn in bewerking over deze resultaten.

- Er is uitgebreid gesproken in focusgroepen met patiënten (of partners) met de ziekte van Alzheimer (via Alzheimer Nederland) en patiënten met CAA (via de Vereniging HCHWA-D en rechtstreeks via delegaties van patiënten met een hersenbloeding ten gevolge van CAA) over de verschillende scenarios and toepassingen van biomarkers. De resultaten hiervan worden verwerkt in een publicatie.

 

Resultaten
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

In het derde jaar hebben we de volgende resultaten bereikt:

 

- We hebben kwantitatieve immunoassays ontwikkeld voor het meten van de volgende biomarkers voor CAA in hersenvocht en bloed: ApoD, HspB2, LIF, Neuroleukin, PDGFRβ, Periostin en uPA. Immunoassays voor de volgende biomarkers zijn vervolgens toegepast voor kwantificatie in hersenvocht van controles (n=67) en CAA patiënten (n=36): apoD, neuroleukin, HspB2 en PDGFRβ. Daarnaast is een immunoassay voor het eiwit Norrin nog in ontwikkeling.

- We ontwikkelen semi-kwantitatieve testen middels target massaspectrometrie voor de volgende biomarkers specifiek voor CAA: HIF-1α, HspB2, LIF, MMP-14, Neuroleukin, Norrin en uPA. Vanwege technische problemen met de – geavanceerde apparatuur (QqQ-MS) – is deze ontwikkeling nog niet afgerond en wordt deze voortgezet in het laatste half jaar van het project.

- Uitgebreid immunohistochemisch onderzoek aan hersenweefsel van overleden patiënten met CAA, en Western blotting op dit weefsel voor de kandidaat eiwitten uit humane proteomic studies (zoals Complement, NDP/Norrin, Neuroleukin/GPI, PDGFR-Beta, MMP14, HspB2, periostin, HIF1 alfa en ApoD) resulteerde in de identificatie van complement factor C4b, NDP (Norrin), neuroleukin /GPI en ApoD in CAA weefsel. Er zijn diverse artikelen in bewerking om deze resultaten te beschrijven.

- In een rat model van CAA werden de , bij mensen reeds aangetoonde, verlaagde concentraties van amyloid β40 en verhoogde concentraties van uPA in hersenvocht bevestigd. Concentraties van amyloid β40 zijn verhoogd in ratten van 1 maand oud, voordat CAA pathologie optreedt. Vanaf 3 maanden ontwikkelt zich de CAA pathologie, die gepaard gaat met een daling van de amyloid β40 concentratie in hersenvocht. Verhoogde uPA concentraties werden aangetoond in zowel CAA als in hersenvocht. Deze studies tonen de meerwaarde aan van een rat CAA model voor het bestuderen van de progressie van CAA en het bestuderen van biomarkers in hersenvocht als functie van de progressie.

- Nieuwe MRI-sequenties zijn ontwikkeld om vasculaire functie in de hersenen te meten door het volgen van de respons van de bloedstroom en zuurstof in de hersenen in reactie op verhoogde CO2 in de inademingslucht. 11 erfelijke CAA patiënten en leeftijds- en geslacht gematchde controle personen zijn inmiddels getetst. De metingen tonen aan dat het functioneren van de kleine vaatjes is aangedaan in deze erfelijke variant.

- Plasma concentraties van Aβ38, Aβ40 en Aβ42 werden bepaald in twee grote populatie studies in Rotterdam en Nijmegen, met als doel om vast te stellen of er een relatie bestaat met CAA. We vonden dat hogere waarden van plasma Aβ1-38, Aβ1-40, Aβ1-42, en Aβ1-40/ Aβ1-42 ratio gerelateerd waren aan een vaker voorkomen van kleine herseninfarcten en kleine bloedingen. Mensen met hogere Aβ plasmawaardes hadden ook vaker lesies in de witte hersenstof, en presteerden slechter op cognitieve testen, vooral geheugentesten. Hieruit concludeerden wij dat plasmalevels van Aβ in verondersteld gezonde personen samenhangen met subklinische markers van vaatziekte in de hersenen en met een slechter geheugen. Opmerkelijk vonden wij een omgekeerde relatie met het risico op dementie, namelijk dat hogere bloedwaardes van Aβ1-38, Aβ1-40, Aβ1-42 gepaard gaan met een verlaagd risico op dementie. Een mogelijke verklaring voor deze schijnbaar paradoxale relatie kan liggen in het veronderstelde evenwicht tussen Aβ depositie in het hersenparenchym en de Aβ plasmawaarden; waarbij een daling van plasmawaarden een verhoogde depositie in het parenchym kan reflecteren; een verband wat mogelijk met name op hogere leeftijd de overhand heeft.

- In focus groepen is uitgebreid gesproken met in totaal 40 patiënten (met de ziekte van Alzheimer via Alzheimer Nederland), CAA (via de Vereniging HCHWA-D) of een reeds doorgemaakte intracerebrale bloeding ten gevolge van CAA) en met partners en gezonde ouderen. De volgende resultaten werden bereikt: we hebben deelnemers aan focusgroepen gevraagd om verschillende manieren om biomarker onderzoek te gebruiken in de toekomst te evalueren. Uit hun evaluaties bleek dat zij biomarker onderzoek niet alleen, en niet primair evalueren als onderzoek dat medicijn-onderzoek mogelijk maakt. Zij keken vooral naar of en hoe ze verwachten dat kennis over biomarkers hen helpt om ( a) de oorzaak van klachten uit te leggen en een proces te starten van acceptatie en aanpassing aan de verwachte degeneratie van capaciteiten, (b) het hoofd te bieden aan angsten (bv in relatie tot familiale CAA), (c) hen informeert over wanneer te starten met afbouwen van het leven, en (d) in staat stelt om de toekomst te plannen en (eventueel) op tijd een verzoek te doen tot euthanasie.

 

 

De resultaten van bovengenoemd onderzoek is verwerkt in diverse manuscripten, die ofwel reeds gepubliceerd zijn of nog in bewerking zijn. Tevens zijn er subsidies verkregen om (delen van) het onderzoek voort te zetten na afronding van het CAVIA project.

 

Samenvatting van de aanvraag

Samenvatting
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Cerebrovascular disorders are a major cause of cognitive decline and dementia in the elderly. One of the most prevalent cerebrovascular diseases in the elderly is cerebral amyloid angiopathy (CAA), characterized by vascular deposition of amyloid β protein (AbP). CAA is increasingly recognized as an important cause of cognitive decline or dementia in old age. It has a high prevalence (10-50% of the general population), which increases with age. Although CAA is recognized as a separate disease entity, there is also a strong association between CAA and Alzheimer’s disease (AD), with an approximate 80% prevalence of CAA in AD patients. The presence of CAA worsens cognitive impairment in AD, independent of the presence of AD pathology.

Formation of CAA is most likely caused by failure of the normal clearance of AbP from the brain. The normal transport of AbP out of the brain parenchyma, across the blood-brain barrier, towards the circulation seems to be progressively deficient during aging due to, e.g. reduced interaction with cellular receptors, or enhanced aggregation of AbP, eventually leading to CAA. There is increasing insight that the development of cognitive decline due to AD passes through a subclinical phase of 15-20 years, during which AbP proteins start to accumulate in the brain, but without overt clinical signs and symptoms. It is most likely that similar mechanisms occur in CAA; a long preclinical phase of gradual AbP accumulation in the cerebral vasculature precedes clinical symptoms associated with CAA, such as cognitive decline. Once clinical symptoms become evident, CAA is widespread in the brain, but at that time intervention is likely too late. Therefore, biomarkers of early CAA development are clearly needed for early diagnosis which will – in turn – allow for early intervention.

An effective treatment for the impaired AbP clearance or CAA development is currently lacking. Since the circulation is a relatively accessible gateway to reach the cerebral vasculature, CAA is an attractive and feasible target for intervention strategies, not in the least since local disturbance of the blood-brain barrier at sites of CAA will allow for more optimal penetration of active compounds. Early detection of CAA is a prerequisite for effective intervention, but the development of specific biomarkers for CAA is unfortunately lagging behind. Therefore, currently, the definitive diagnosis of CAA can only be made postmortem. Sensitive and specific diagnostic tests that allow detecting CAA during life are dearly needed. Such tests will (1) allow to establish a diagnosis of CAA at a higher level of confidence than is currently possible; (2) increase our understanding of the pathophysiology and natural history of the disease, which would significantly increase the chances of identifying targets for effective treatment; (3) help to assess the efficacy of candidate treatments in trials; (4) once effective treatments are available, early-stage diagnostic tests would aid in widening the therapeutic window of the treatment; and (5) finally, these tests would help to increase the safety of anticoagulation therapy in the elderly which are contra-indicated in CAA.

Several neuroimaging-based tests have been advocated for detection of CAA in vivo. The presence of lobar (micro) hemorrhages (a.k.a. microbleeds) on CT and MRI and limited subarachnoid blood collections or superficial siderosis can be suggestive – but not final – and probably late proof for the disease. Recent work by members of our project team strongly suggests that more specific diagnostic tests are within reach: (a) in cerebrospinal fluid (CSF) of CAA patients, an abnormal AbP40/AbP42 ratio is observed, distinguishing “pure” CAA from AD and supporting the concept of defining a potential CAA-specific AbP profile; (b) several AbP peptides and non-AbP proteins have been demonstrated (by in vitro/ex vivo studies) to be associated with CAA formation, but not with senile plaques, and may serve as candidate biomarkers for CAA; (c) MRI measures of hemodynamic response to neuronal activation are delayed and suppressed in CAA, supporting the concept that CAA can be diagnosed via MRI sequences detecting functional consequences of CAA. Both these CSF and MRI techniques have the intrinsic power to detect early changes in CAA development.

In summary, the aim of this project is to develop and validate body fluid and neuroimaging methodologies to provide diagnostic tools to clinicians that will allow to detect CAA during life, to establish the contribution of CAA to cognitive decline and dementia, and to facilitate potential future personalized therapy.

Naar boven
Direct naar: InhoudDirect naar: NavigatieDirect naar: Onderkant website