Neuroinflammation in the progression of young and late onset Alzheimer's disease: a multimodal analysis


Ricardo Taipa
Neurologista


A doença de Alzheimer (DA) é uma doença crónica neurodegenerativa e a causa mais frequente de demência. Múltiplas linhas de investigação continuam a suportar o conceito da agregação de amilóide beta como o evento inicial e essencial para a patologia da DA. Contudo, o que causa exatamente a DA continua por se perceber, principalmente na forma mais comum da doença - a esporádica ou de inicio tardio (> 65 anos).
A inflamação associada à neurodegeneração tem sido implicada na patogénese da DA. Por outro lado, o próprio envelhecimento está associado a alterações no sistema neuroimune. O nosso grupo tenta perceber o papel da idade na interação entre neuroinflamação e patofisiologia da DA. Isto permitirá interpretar melhor os biomarcadores associados à doença assim como decidir melhor as futuras abordagens terapêuticas. Os trabalhos foram divididos em estudos patológicos post mortem e estudos clínicos, envolvendo diferentes laboratórios e grupos de investigação (CHP, incluindo Serviços de Neurologia e Neurorradiologia, Unidade de Neuropsicologia, Serviço de Imunologia e Banco Português de Cérebros da Unidade de Neuropatologia; Instituto de Investigação em Ciências da Vida e Saúde da Universidade do Minho, Manchester Brain Bank). O estudo patológico de amostras de cérebro de doentes com DA, mostrou que os marcadores de neuroinflamação têm características próprias na DA (1) e que a neuroinflamação é mais marcada na substância branca cerebral nos doentes mais jovens (2). No estudo clínico prospectivo (que continua) estabelecido no CHP, analisou-se inicialmente o perfil de citoquinas (pequenas proteínas que têm um papel determinante na indução e manutenção da neuroinflamação) do líquido cefalorraquidiano e a sua relação com as características clínicas. Verificamos que os níveis de citoquinas pro- e anti-inflamatórias estavam aumentados nos doentes com DA e que se correlacionavam com melhor prognóstico clínico (3). Verificamos ainda que algumas citocinas se correlacionavam com a idade. Estes dados reforçam o papel da idade como modelador na inflamação associada à DA e que a inflamação neste contexto não é exclusivamente prejudicial ou benéfica. Esperamos que o estudo deste equilíbrio em diferentes idades permita uma melhor compreensão da eficácia de tratamentos, nomeadamente relacionados com terapêuticas imunológicas, em futuros ensaios clínicos.

O Prof. Doutor Ricardo Taipa é Assistente de Neurologia e Neuropatologia e trabalha na Unidade de Neuropatologia, CHP. É Assistente Convidado de Neuroanatomia do ICBAS, UP e doutorou-se no Instituto de Investigação em Ciências da Vida e da Saúde da Universidade do Minho sob a orientação do Prof. Doutor Nuno Sousa e do Prof. Doutor Manuel Melo Pires.

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Alzheimer´s disease (AD) is a chronic neurodegenerative dis and is the most common cause of dementia. Multiple lines of research still support Aβ aggregation as the critical step that initiates AD pathology. However, what exactly causes AD still to be determined, particularly in the sporadic or late-onset AD (> 65 years).
Neuroinflammation has been linked to AD pathogenesis. Aging is also associated with dysregulation of the neuroimmune system. We try to understand the age dependent relationship between neuroinflammation and the underlying biology of AD. This will help to interpret disease biomarkers and to promote the best treatment for different clinical AD phenotypes. The work was divided in post mortem pathological and clinical studies, involving different laboratories and research s (Centro Hospitalar do Porto, including the Neurology Department, Neurorradiology Department, Neuropsychology Unit, Immunology Department and the Portuguese Brain Bank of the Neuropathology Unit; the Life and Health Sciences Research Institute of University of Minho and the Manchester Brain Bank). The study of inflammatory markers in brain tissue of different Brain Banks donators showed that AD have specifically neuroinflammatory patterns (1) and neuroinflammation is more prominent in the white matter in the early onset (2). In the prospective clinical cohort study (ongoing) established in the CHP, the initial approach focused on the study of cytokines (small proteins with a key role in the induction and maintenance of neuroinflammation) in the CSF and their correlation with clinical acteristics. We found that pro- and anti-inflammatory cytokines are increased in CSF Alzheimer´s disease patients and correlate with better clinical outcome (3). Additionally, some cytokines correlate with age. These studies reinforce the importance of aging as a modulator factor in sporadic AD associated inflammation and highlight the idea that inflammation in this context is not exclusively detrimental or beneficial. We think that the study of this delicate balance in the different ages will be important to understand treatment efficacy, namely immunotherapeutic approaches, in clinical trials.


(1) Patterns of Microglial Cell Activation in Alzheimer Disease and Frontotemporal Lobar Degeneration. Taipa R, Brochado P, Robinson A, Reis I, Costa P, Mann DM, Melo Pires M, Sousa N. Neurodegener Dis. 2017;17(4-5):145-154.
(2) Inflammatory pathology markers (activated microglia and reactive astrocytes) in early and late onset Alzheimer disease: a post mortem study. Taipa R, Ferreira V, Brochado P, Robinson A, Reis I, Marques F, Mann DM, Melo-Pires M, Sousa N. Neuropathol Appl Neurobiol. 2017 (Epub Head of Print)
(3) Pro- and anti-inflammatory cytokines are increased in CSF of mild to moderate Alzheimer´s disease patients and correlate negatively with cognitive decline. Taipa R, , das Neves SP, Sousa AL, Fernandes J, Pinto C, Correia AP, Santos E, Pinto PS, Carneiro P, Santos D, Costa P, Alonso I, Marques F, Cavaco S, Sousa N. (manuscript under submission)


Prof. Ricardo Taipa is Assistant Neurologist and Neuropathologist at Neuropathology Unit, CHP. He is Assistant Professor of Neuroanatomy at ICBAS, UP and he obtained the PhD at the Life and Health Sciences Research Institute, University of Minho, under the supervision of Prof. Nuno Sousa and Prof. Manuel Melo Pires.