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Nouvelles perspectives sur les facteurs de risque de la maladie d'Alzheimer

Des recherches montrent des différences de protéines chez des populations diverses à risque de la maladie d'Alzheimer.

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La maladie d'Alzheimer (MA) touche beaucoup de gens dans le monde. Des millions de personnes en souffrent, et l'impact est énorme. Fait intéressant, des études montrent que les Afro-Américains et les Hispano-Américains ont plus de chances de développer Alzheimer et d'autres types de démence. Ils sont presque deux fois plus susceptibles d'être diagnostiqués avec ces conditions par rapport aux Caucasiens.

Les raisons de cette différence de risque peuvent être compliquées. Ça inclut probablement un mélange de facteurs Génétiques et de différences dans la société. Les gens de ces communautés font souvent face à des défis comme des niveaux d’éducation plus bas et des taux de pauvreté plus élevés. Ces facteurs peuvent contribuer à l'incidence plus élevée d'Alzheimer dans ces groupes. La plupart de ce que l'on sait sur Alzheimer provient de recherches axées sur des individus blancs non hispaniques. Cependant, de nouvelles découvertes suggèrent qu'il y a des différences dans les marqueurs biologiques entre différents groupes raciaux. Par exemple, des études ont montré que les Afro-Américains atteints d'Alzheimer ont tendance à avoir des niveaux plus bas de certaines protéines dans leur liquide cérébral par rapport à leurs homologues blancs non hispaniques. Pourtant, on ne comprend toujours pas complètement comment ces différences biologiques se manifestent dans le tissu cérébral de diverses populations.

Pour combler cette lacune dans les connaissances, des organisations comme le National Institute on Aging travaillent pour s'assurer que la recherche inclut des personnes de différents horizons. Ils visent à identifier des motifs uniques et des signes biologiques afin de définir Alzheimer plus précisément, en tenant compte des variations entre les différents groupes.

Protéines et maladie d'Alzheimer

Les protéines jouent un rôle important pour comprendre des maladies comme Alzheimer. Elles peuvent servir de marqueurs qui aident les chercheurs à comprendre ce qui se passe dans le cerveau. Grâce aux avancées technologiques, les scientifiques peuvent maintenant examiner des milliers de protéines en même temps. Ça les aide à rassembler plus d'infos sur Alzheimer que jamais.

En utilisant des techniques sophistiquées, les chercheurs ont pu analyser le tissu cérébral d'un grand nombre d'individus. Ils ont étudié des échantillons provenant de personnes avec et sans Alzheimer. Cette étude comprenait des participants divers, avec environ la moitié des échantillons provenant de donneurs raciaux et ethniques variés. Les chercheurs ont pris des mesures pour s'assurer que les données étaient fiables, réduisant les variations qui pourraient venir de différents lots d'échantillons.

Les résultats ont identifié des protéines clés liées à la maladie d'Alzheimer, y compris la Protéine précurseur de l'amyloïde (APP) et la Protéine Tau, qui sont étroitement liées à la progression de la maladie. Ils ont trouvé que les niveaux de ces protéines correlaient avec les stades de la maladie d'Alzheimer. La recherche a également confirmé le lien entre les niveaux de protéines et les facteurs de risque génétiques associés à Alzheimer.

Collecte et examen du tissu cérébral

L'étude a rassemblé des échantillons de cerveau provenant de diverses institutions, en se concentrant sur le cortex préfrontal dorsolatéral (DLPFC) et le gyrus temporal supérieur (STG). Cette initiative visait à inclure des contributions de groupes sous-représentés, en particulier les Afro-Américains et les Latino-Américains. En unissant les efforts de plusieurs hôpitaux, les chercheurs ont collecté plus d'un millier d'échantillons de DLPFC et un plus petit nombre à partir du STG.

Chaque institution a traité ses échantillons séparément, assurant que les données demeuraient cohérentes. Les tissus cérébraux ont subi un processus expérimental approfondi impliquant diverses étapes pour les préparer à l'analyse. Cet effort massif a abouti à un ensemble de données complet, capturant une large gamme de protéines du cerveau.

Analyse des données

Une fois que les échantillons de cerveau ont été traités, les chercheurs ont dû analyser la grande quantité de données résultantes. Ils ont utilisé des outils logiciels spécifiques pour rechercher des motifs dans les quantités de protéines. L'analyse comprenait plusieurs étapes pour assurer qualité et précision.

D'abord, les chercheurs ont traité les valeurs manquantes dans les données, ne gardant que les protéines avec des données présentes dans la majorité des échantillons. Ensuite, ils ont recherché des valeurs aberrantes dans les données, éliminant celles qui n'étaient pas représentatives des tendances globales. Enfin, ils ont ajusté pour tout problème technique qui aurait pu affecter les résultats, s'assurant que les données étaient aussi fiables que possible.

Le processus a abouti à un jeu de données solide pour une enquête plus approfondie sur la manière dont différents facteurs, tels que la race, le sexe et le diagnostic d'Alzheimer, influençaient les niveaux de protéines dans le cerveau.

Aperçus des différences entre les groupes

Les chercheurs ont cherché à comprendre comment le sexe, la race et le diagnostic d'Alzheimer influencent les niveaux de protéines dans les échantillons de DLPFC et STG du cerveau. Ils ont utilisé des méthodes statistiques pour déterminer combien de variations dans l'abondance des protéines pouvaient être attribuées à ces facteurs.

En examinant les niveaux de protéines liés au sexe, des protéines spécifiques plus abondantes chez les femmes ont été identifiées, ainsi que celles plus communes chez les hommes. L'analyse a montré que le sexe jouait un rôle important dans les différences de protéines au sein du jeu de données.

De plus, des protéines liées aux individus afro-américains ont été découvertes. Les chercheurs ont noté des motifs différents pour ces protéines par rapport à celles d'autres groupes raciaux. Cette analyse a mis en évidence des différences significatives dans les niveaux de protéines en fonction de la race.

Enfin, les protéines liées au diagnostic d'Alzheimer ont également été examinées. Les résultats étaient cohérents avec des études précédentes, notant que certaines protéines connues pour être associées à Alzheimer montraient des niveaux plus élevés chez les patients diagnostiqués avec cette condition.

Le rôle des protéines amyloïdes et tau

Les caractéristiques fondamentales de la maladie d'Alzheimer impliquent l'accumulation de plaques amyloïdes et de filaments tau dans le cerveau. Dans cette étude, les chercheurs ont examiné de près les niveaux de protéines précurseurs de l'amyloïde (APP) et de la protéine tau (MAPT). Ils ont trouvé que ces protéines étaient beaucoup plus élevées chez les personnes diagnostiquées avec Alzheimer par rapport à celles qui étaient en bonne santé.

Dans le cadre de l'analyse, les chercheurs ont corrélé les niveaux d'APP avec des systèmes de notation clinique utilisés pour mesurer les plaques amyloïdes dans le cerveau. Cela a montré un modèle clair : à mesure que le score indiquant la présence d’amyloïde augmentait, les niveaux de la protéine APP augmentaient aussi. Une analyse similaire a été réalisée pour tau, avec des résultats montrant des niveaux élevés de la protéine tau associés à des stades plus avancés de la maladie d'Alzheimer.

Ces observations soulignent la connexion entre les mesures de protéines et la pathologie d'Alzheimer établie, renforçant la validité des résultats.

Comprendre le génotype APOE4

Un autre aspect important de la maladie d'Alzheimer concerne les facteurs génétiques, en particulier le génotype APOE. Ce gène a différentes formes (allèles) qui sont associées à des niveaux de risque variés pour développer Alzheimer. La présence de l'allèle APOE4 est particulièrement liée à un risque plus élevé d'Alzheimer.

Dans cette étude, les chercheurs ont mesuré les niveaux d'un peptide spécifique associé au génotype APOE4 et les ont comparés aux données génétiques des individus. Leur analyse a montré que ceux portant l'allèle APOE4 avaient des niveaux de protéines significativement plus élevés par rapport aux non-porteurs. Bien que certaines divergences aient été notées, la plupart des résultats étaient conformes aux résultats attendus, validant encore davantage les données sur l'abondance des protéines.

Directions futures de recherche

Cette vaste étude sur le protéome cérébral a le potentiel d'informer des recherches futures visant à mieux comprendre la maladie d'Alzheimer. Les chercheurs peuvent utiliser cette richesse de données pour enquêter sur la manière dont des facteurs comme le diagnostic, le sexe, la race et la génétique affectent les niveaux de protéines.

En examinant les différences dans l'abondance des protéines liées à ces traits, les scientifiques peuvent obtenir des informations sur les mécanismes biologiques qui contribuent au risque d'Alzheimer et peuvent aider à identifier des interventions ciblées pour différentes populations.

Une analyse supplémentaire pourrait impliquer des études de réseau qui utilisent des données d'expression protéique pour regrouper les protéines en modules fonctionnels, révélant potentiellement comment le sexe, la race et les facteurs génétiques s'entrelacent avec la pathologie d'Alzheimer. Les chercheurs pourraient également explorer les modifications post-traductionnelles, telles que la phosphorylation tau ou la clivage amyloïde, pour voir comment ces changements varient entre les groupes.

De plus, avec des données génomiques associées, les chercheurs peuvent examiner les variantes génétiques qui impactent les niveaux de protéines, créant des opportunités pour identifier des gènes qui augmentent le risque d'Alzheimer. Cette approche intégrée pourrait mener à des découvertes sur la manière dont le splicing alternatif des gènes contribue à Alzheimer et ses variations parmi différentes populations.

Limitations de l'étude

Bien que précieuse, cette étude a des limitations qui doivent être prises en compte. Les données protéomiques représentent un instantané des niveaux de protéines à un moment donné et peuvent ne pas capturer la nature dynamique de ces niveaux à mesure que la maladie progresse. Malgré un contrôle de qualité soigné, la complexité du tissu cérébral et des facteurs externes comme les comorbidités peuvent introduire de la variabilité dans le jeu de données.

Une autre limitation est le déséquilibre dans le nombre d'échantillons de contrôle par rapport aux cas d'Alzheimer, ce qui peut affecter l'analyse globale. De plus, l'absence de données sur l'intervalle post-mortem (PMI) pour tous les échantillons signifie que les chercheurs n'ont pas pu évaluer comment le temps entre la mort et la collecte des tissus pourrait influencer la dégradation des protéines.

Il est également important d'interpréter les résultats liés à la race avec prudence, car les raisons biologiques des différences dans les niveaux de protéines entre les groupes ne sont pas complètement comprises. Davantage d'études de validation et de recherche indépendante seront nécessaires pour confirmer les résultats et élargir les connaissances dans ce domaine.

Conclusion

L'analyse complète des protéomes cérébraux dans cette étude offre une ressource riche pour comprendre la maladie d'Alzheimer à travers divers facteurs démographiques. En cartographiant les niveaux de protéines et en explorant leurs liens avec la pathologie d'Alzheimer et la génétique, cette recherche jette les bases pour de futures études qui visent à combler les lacunes dans notre compréhension de la maladie. Les insights obtenus grâce à ce travail pourraient aider à développer des stratégies ciblées pour la prévention et le traitement dans des populations diverses, avançant finalement la lutte contre Alzheimer.

Source originale

Titre: Large- Scale Deep Proteomic Analysis in Alzheimer's Disease Brain Regions Across Race and Ethnicity

Résumé: AbstractO_ST_ABSIntroductionC_ST_ABSAlzheimers disease (AD) is the most prevalent neurodegenerative disease, yet our comprehension predominantly relies on studies within the non-Hispanic White (NHW) population. Here we aimed to provide comprehensive insights into the proteomic landscape of AD across diverse racial and ethnic groups. MethodsDorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) and superior temporal gyrus (STG) brain tissues were donated from multiple centers (Mayo Clinic, Emory University, Rush University, Mt. Sinai School of Medicine) and were harmonized through neuropathological evaluation, specifically adhering to the Braak staging and CERAD criteria. Among 1105 DLPFC tissue samples (998 unique individuals), 333 were from African American donors, 223 from Latino Americans, 529 from NHW donors, and the rest were from a mixed or unknown racial background. Among 280 STG tissue samples (244 unique individuals), 86 were African American, 76 Latino American, 116 NHW and the rest were mixed or unknown ethnicity. All tissues were uniformly homogenized and analyzed by tandem mass tag mass spectrometry (TMT-MS). ResultsAs a Quality control (QC) measure, proteins with more than 50% missing values were removed and iterative principal component analysis was conducted to remove outliers within brain regions. After QC, 9,180 and 9,734 proteins remained in the DLPC and STG proteome, respectively, of which approximately 9,000 proteins were shared between regions. Protein levels of microtubule-associated protein tau (MAPT) and amyloid-precursor protein (APP) demonstrated AD-related elevations in DLPFC tissues with a strong association with CERAD and Braak across racial groups. APOE4 protein levels in brain were highly concordant with APOE genotype of the individuals. DiscussionThis comprehensive region resolved large-scale proteomic dataset provides a resource for the understanding of ethnoracial-specific protein differences in AD brain.

Auteurs: Nicholas T. Seyfried, F. Seifar, E. J. Fox, A. Shantaraman, Y. Liu, E. B. Dammer, E. Modeste, D. M. Duong, L. Yin, A. N. Trautwig, Q. Guo, K. Xu, L. Ping, J. S. Reddy, M. Allen, Z. Quicksall, L. Heath, J. Scanlan, E. Wang, M. Wang, A. Vander Linden, W. Poehlman, X. Chen, S. Baheti, C. Ho, T. Nguyen, G. Yepez, A. O. Mitchell, S. R. Oatman, X. Wang, M. M. Carrasquillo, A. Runnels, T. Beach, G. E. Serrano, D. W. Dickson, E. B. Lee, T. E. Golde, S. Prokop, L. L. Barnes, B. Zhang, V. Haroutunian, M. Gearing, J. J. Lah, P. De Jager, D. A. Bennett, A. Greenwood, Ertekin-Taner

Dernière mise à jour: 2024-04-26 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.22.590547

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