Biomarcadores e Doenças Neuro-degenerativas

1. Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Biomarcadores e Doenças Neuro-degenerativas SO2 Bioquímica II Adriana Sarmento Adriana Martins Adriano Grangeia Adriano Agostinho Alberto Marques Alexandra Dias Alexandra Carvalho Alexandre Afonso Alice Longras

2. Objectivos 1- Explicar o que são biomarcadores 2- Analisar outros biomarcadores no plasma e/ou líquido cefalo-raquídeo (LCR) em doenças neurodegenerativas: proteína 14-3-3, proteína tau, beta-amilóide, etc.; 3- Identificar essas proteínas no contexto bioquímico e funcional da célula; 4- Analisar e discutir os métodos de detecção 5- Relacionar a análise da proteína 14-3-3 com o diagnóstico das doenças humanas por priões.

3. Um biomarcador é… • ... uma característica que é objectivamente medida e avaliada como um indicador de processos biológicos normais, processos patogénicos ou respostas farmacológicas a uma intervenção terapêutica. • Pode ser: • uma substância que é introduzida num organismo para analisar a função de um órgão ou outros aspectos da saúde; • pode ser uma substância cuja detecção indica um estado de doença específica, por exemplo, a presença de um anticorpo pode indicar uma infecção;

4. podem ser detectados e medidos em partes do corpo como o sangue ou tecido. Eles podem indicar tanto os processos normais ou doentes no corpo; • pode ser específico de células, moléculas, ou genes, produtos de genes, enzimas e hormonas; • podem ser funções de órgãos ou alterações características nas estruturas biológicas; • utilizados em pesquisas pré-clínicas e diagnóstico clínico por um tempo considerável.

5. Biomarcadores β-amilóide Proteína Tau Proteína 14-3-3

6. Biomarcadores eDoençasNeuro-degenerativas • Os biomarcadores estão a ser cada vez mais valorizados para auxiliar no diagnóstico, na terapia e na investigação das doenças neuro-degenerativas, como a doença de Alzheimer (DA). • As causas de muitas destas patologias ainda não estão definitivamente descobertas e a sua fase inicial é muitas vezes caracterizada pela ausência de sintomas expressivos. • Apesar da existência de testes neuropsicológicos desenvolvidos, eles são muitas vezes complexos e não conseguem diferenciar claramente as alterações cognitivas próprias do envelhecimento normal das manifestações dos sinais iniciais da DA. • - Por isso, justifica-se a crescente importância na pesquisa de biomarcadores para auxiliar o diagnóstico.

7. Casoconcreto: Doença de Alzheimer Pensa-se que a doença de Alzheimer, causada pela morte progressiva de neurónios, é originada pela acumulação anormal de: Beta-amilóide Protéina Tau • depósitos da proteína Tau hiperfosforilada no meio intra-celular. • Esta proteína, que é uma moduladora da estabilidade dos microtúbulos, quando fica hiperfosforilada… - “placas” (ou agregados) formadas pela proteína insolúvel beta-amilóideenovelada (“folded”) no meio extra-celular. • bloqueiam as sinapses, • contribuem para a formação de radicais livres, • estimulam a inflamação • (entre outras coisas) • contribuiu para a destabilização e destruição do citoesqueleto, que é fundamental para a sobrevivência das células

8. Assim sendo, os biomarcadores com maior potencial são aqueles que estão associados a estas duas proteínas. Nos doentes com DA: níveis da beta-amilóide níveis de Tau (em relação aos indivíduos cognitivamente normais) • A combinação dessa análise laboratorial com o diagnóstico clínico (muito baseado em testes neuropsicológicos) demonstrou uma boa sensibilidade e especificidade para identificar aqueles que evoluirão para DA. • Estes biomarcadores são extraídos do líquido céfalo-raquídeo (LCR), cuja recolha é feita por punção lombar.

9. Proteína UBIQUITÁRIA Proteína 14-3-3 Presente em todas as células eucarióticas, principalmente no SNC. Apresenta 7 isoformas nos mamíferos. Biomarcador para doenças priónicas. Funções: • Sinalização, • Crescimento/proliferação celular • Divisão • Adesão • Diferenciação • Apoptose • Regulação dos canais iónicos.

10. Proteínas que podem alterar a conformação de outras proteínas Prião • É uma glicoproteína ancorada à membrana plasmática • Funções: • Comunicação entre as células nervosas, • manutenção intracelular dos iões Cu2+, • protecção contra o stress oxidativo, • apoptose celular • Mutações do gene PRNP (c20) leva a uma alteração conformacional da PrPc tornando-se PrPsc. PrPc PrPsc PrPsc PrPsc + +

11. PrPc e PrPsc

12. Doenças do Prião Doença de Creutzfeldt-Jakob (CJD) Kuru Nova variante da CJD (nvCJD) Insónia Fatal Familiar (FFI) Síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS)

13. Doença de Creutfeld-jakob

14. Que proteinas podemos encontrar no LCR de um doente com CJD? • Ubiquitinas • NSE (neuronspecificenolase) • S100B • Proteína tau • PROTEINA 14-3-3 Única que permite o diagnóstico de CJD Porque as outras proteínas também são encontradas no LCR de doentes com outras doenças neurodegenerativas. Permite por isso um diagnóstico diferencial.

15. Doenças priónicas e proteína 14-3-3 As doenças dos priões ( CJD) levam à lesão cerebral aguda. A proteína 14-3-3 encontra-se nas células do SNC. Libertação da proteína 14-3-3 para o LCR . Não é possível na nvCJD Detecção Sensibilidade 95% Especificidade 93% (do teste de diagnóstico)

16. Métodos de detecção de biomarcadores Libertação de proteína 14-3-3 Western blotting Autorradiografia Electroforese em gel poliacrilamida/SDS (SDS-page) Presença no LRC

17. Métodos de detecção de biomarcadores Western blotting Electroforese em Gel + Massa, carga Detecção por um anticorpo específico Marcação apenas da proteína de interesse

18. Bibliografia e Cibergrafia • http://en.wikipedia.org/wiki/Biomarker_% 29% 28medicine • http://www.everythingbio.com/glos/definition.php?ID=3716 • http://www.scielo.br/pdf/qn/v30n5/a46v30n5.pdf • http://www.hcnet.usp.br/ipq/revista/vol34/n3/144.html • http://www.medicalnewstoday.com/articles/137155.php • http://adam.about.com/reports/000002_1.htm • http://en.wikipedia.org/wiki/Tau_protein • http://en.wikipedia.org/wiki/Beta_amyloid • http://en.wikipedia.org/wiki/Alzheimer%27s_disease