文摘

阿尔茨海默病(AD)是一种慢性神经退行性疾病的中枢神经系统在老年人发病率较高。尽管许多研究,AD的发病机理尚不清楚。基质金属蛋白酶(MMPs)肽链内切酶参与细胞外基质蛋白的乳沟和基底膜的化合物。在大脑中,基质金属蛋白酶的病理作用包括血脑屏障的破坏导致神经炎症的感应。在不同基质金属蛋白酶,MMP-2 MMP-3属于候选分子病理学相关广告。在我们的研究中,我们旨在评估协会MMP2rs243865和MMP3rs3025058多态性与广告易感性及其影响和MoCA得分在患者发病年龄从斯洛伐克。同时MMP基因启动子多态性基因分型在公元171年由PCR-RFLP病人和308个对照组的方法。的分布没有明显的统计学差异MMP2rs243865 (-1306 C > T)和MMP3rs3025058(-1171 5 > 6)等位基因和基因型AD患者和对照组之间被发现。然而,与临床研究结果显示后年龄相关性疾病发作MMP2rs243865 CC运营商主导模式相比,T等位基因携带者(CC与CT + TT: vs。 , )。的结果MMP3rs3025058分析显示,5 / 6的运营商overdominant模型往往早期发病年龄比其他MMP3基因型携带者(5 / 6和5 a / 5 + 6 / 6 a: vs。 , )。总之,我们的结果表明,MMP2rs243865和MMP3rs3025058启动子多态性可能影响AD患者发病年龄。

1。介绍

阿尔茨海默病(AD)是一种慢性神经退行性疾病的中枢神经系统表现为进行性记忆丧失,混乱,和认知功能障碍。这是60 - 70%的痴呆症病例的原因。广告普遍估计4.4%的人65岁22%年龄在90岁及以上1]。有两种类型的广告:早发性广告体现在65岁以下的人更为常见的迟发性的广告,影响了超过65人。广告的主要危险因素是先进的年龄,遗传易感性,慢性病,头部受伤,和其他因素2]。广告的大脑的组织病理学特征包括细胞外老年斑由淀粉样蛋白的积累β多肽和intraneuronal纤维聚集过度磷酸化τ蛋白(3,4]。

AD的发病机理尚不清楚。广告发展的可能机制之一是相关的神经炎症引起的基质金属蛋白酶(MMPs)。基质金属蛋白酶是calcium-dependent zinc-containing肽链内切酶,参与许多生理过程通过解理的细胞外基质成分和基底膜的化合物。在大脑中,基质金属蛋白酶扮演各种角色涉及神经发生,轴突生长,血管生成,受伤后的组织重塑,炎症5]。迄今为止,有超过25基质金属蛋白酶中描述人类。他们根据他们的能力分类裂开基质或域组织胶原酶(金属蛋白酶- 1、MMP-8 MMP-13),明胶酶(MMP-2和MMP-9), stromelysins (MMP-3、MMP-10 MMP-11), matrilysins (MMP-7和MMP-26),膜式(MT)基质金属蛋白酶(MMP-14、MMP-15 MMP-16, MMP-17, MMP-24,和MMP-25),和其他(MMP-12、MMP-19 MMP-20, MMP-21, MMP-23, MMP-27,和MMP-28) (5]。

基质金属蛋白酶的作用,研究了在不同的神经退行性疾病如多发性硬化(MS)、帕金森病(PD),肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS),亨廷顿氏病(HD)和阿尔茨海默病(6]。在PD发病机理,MMP-3参与了多巴胺能神经退化,神经炎症,和屏障泄漏7]。对于女士,发现MMP-9消化髓磷脂碱性蛋白,导致脱髓鞘和驱动发展[女士8]。此外,MMP-9降低内皮基膜,促进白细胞外渗和迁移到大脑(9]。的病理作用MMP-9与肌萎缩性脊髓侧索硬化症也报道了。在SOD1G93A转基因小鼠模型对ALS,基因删除MMP-9及其药理抑制推迟了去神经肌肉(10]。此外,一些研究报道水平的提高MMP-9 ALS患者的血浆和CSF考虑MMP-9作为疾病的早期生物标志物(11,12]。最后,MMP-3和MMP-9水平增加从亨廷顿氏舞蹈症患者CSF和与疾病严重程度相关13]。也发现MMP-10劈开杭丁顿蛋白在神经元小n端片段被认为是有毒的(14]。

在我们的研究中,我们关注MMP-2 MMP-3由于他们的参与与神经退化的过程。MMP-2 72 kDa蛋白质也被称为白明胶酶a是由大多数结缔组织细胞包括内皮细胞、成骨细胞、成纤维细胞、成肌细胞的细胞。它能够水解IV型胶原蛋白,这是基底膜的主要成分其次是弹力素、内皮素、纤维母细胞生长因子、纤溶酶原,物TGF -β,MMP-9 MMP-13。MMP-2可以刺激的合成和分泌多种刺激在各种病理过程,如肿瘤入侵,动脉粥样硬化,和炎症。在大脑中,MMP-2和神经可塑性是神经突的关键结果15]。

MMP-3,也称为stromelysin1, 54 kDa蛋白质产生的各种细胞包括巨噬细胞、基质成纤维细胞、内皮细胞、免疫细胞、滑膜细胞。它劈开一个广泛范围的细胞外基质(ECM)分子包括胶原蛋白类型3,4,5,9,10,11,纤连蛋白、弹性蛋白、明胶,层粘连蛋白,蛋白聚糖。此外,它参与各种粘附分子的蛋白水解作用钙粘蛋白和L-selectin等生长因子如heparin-binding EGF-like生长因子,细胞因子如TNF和il - 1β和其他基质金属蛋白酶如proMMP-1 proforms, proMMP-3, proMMP-9。在大脑中,MMP-3对神经突至关重要结果,神经可塑性,remyelination [16,17]。

MMP-2和MMP-3都假定为参与AD发病机制。这是表明AD患者的水平会升高MMP-3在大脑中,特别是在白质和老年斑的小胶质细胞18]。增加MMP-3水平血清、血浆和CSF AD患者观察到的(19- - - - - -24]。在AD患者,有增加MMP-2表达式在星形胶质细胞周围的淀粉样斑块和减少MMP-2等离子体水平相比,控制(25- - - - - -27]。MMP-2和MMP-3裂开了β肽无毒片段在广告展示一个保护作用[28- - - - - -30.]。此外,MMP-3降解τ蛋白阻止其聚合(31日]。另一方面,增加MMP-2和MMP-3表达式由有毒β1-42寡聚物有关的破坏血脑屏障(BBB)和广告导致神经炎症进展(32- - - - - -34]。

众所周知,表达水平可能会影响功能基因启动子多态性变异。MMP2基因位于染色体16温度系数在人类基因组中,而MMP3基因位于染色体11 q22.3 [5]。MMP2rs243865 (-1306 C > T)和MMP3rs3025058(-1171 5 > 6)是两种常见的单核苷酸多态性在启动子区域,这与修改MMP的表达水平有关。的作用MMP2和MMP3启动子基因多态性在倾向广告发展分析了只有少数研究具有争议性的结果。一个协会MMP3-1171 5一个等位基因和5 a / 5基因型与广告的风险APOEε4-positive病人在两项研究[35,36]。相反,协会MMP3-1171 6的风险等位基因与广告还发现(37]。在其他的研究中,没有联系MMP3-1171 5 > 6 a多态性与广告易感性和临床观察发现38- - - - - -40]。

因此,我们的研究的目的是评估协会MMP2rs243865 (-1306 C > T)和MMP3rs3025058(-1171 5 > 6)多态性与广告易感性及其影响临床结果来自斯洛伐克的患者。

2。材料和方法

2.1。学习小组

调查病人组包括171无关的个人(53名男性和118名女性,平均年龄: 年)会议标准根据icd - 10分类(晚发性阿尔茨海默病41]。广告通过一些精神病患者随机招募诊所在斯洛伐克。发病的平均年龄 年。参考群体在我们的病例对照研究,包括308名不相关的志愿者(111名男性和197名女性的平均年龄 年)。蒙特利尔认知评估(MoCA)被选为认知障碍的筛选试验研究[42]。截止26日从30分已经考虑正常的认知。的决心APOEε4个等位基因作为广告的已知的遗传风险因子进行了学习小组和实现为一个分层因素进一步分析。总结了学习小组的详细参数表1。

表1
人口统计学和临床特点的广告病人和控制。

所有控制人没有任何个人或家庭成员的广告,他们从一个更大的人口样本随机招募。所有广告患者和控制是斯洛伐克裔的白人。书面知情同意参加这项研究和个人数据管理获得所有广告患者或其合法授权代表以及来自对照组。所有的调查进行了按照国际伦理准则和《赫尔辛基宣言》。这项研究是由独立的伦理委员会批准的大学医院布拉迪斯拉发和医学院,Comenius大学在布拉迪斯拉发。

2.2。基因分型

病人和控制dna都隔绝EDTA-treated全血通过修改盐析过程(43]。基因分型的APOEε4个等位基因是由的决心rs429358 (C > T)和rs7412 (T > C)第四外显子多态性使用直接测序如前所述[44]。

的MMP2rs243865 (-1306 C或T等位基因)调查了PCR限制性片段长度多态性分析(RFLP)紧随其后。引物序列,PCR条件,XspI(热费希尔科学,美国)使用酶劈理据Benesova et al。45]。188个基点的产品是放大了PCR反应。消化后,一个完整的188个基点PCR片段(等位基因C)或两个片段的162基点和26个基点(T等位基因)。

的MMP3rs3025058(-1171 5或6)是基因通过所述PCR-RFLP Dragovic et al。46]。120个基点PCR产品侧面的多态与restrictase网站放大,然后消化PdmI(热费希尔科学,美国)。消化后,一个完整的120个基点PCR片段轴承等位基因与6腺嘌呤(6)或两个片段组成的97基点和23个基点5腺嘌呤(5)等位基因。

2.3。统计分析

等位基因和基因型频率测定直接计数。基因型检测他们适合哈迪温伯格平衡使用卡方拟合优度检验。统计学意义的差异AD患者和对照组之间等位基因和基因型频率由皮尔逊卡方测试评估使用InStat统计软件(美国圣地亚哥GraphPad软件,Inc .)。的 价值观、优势比(或)和95%置信区间(95% CI)共显性的计算,占主导地位的、隐性的,overdominant继承模型。多元逻辑回归分析调整性别、年龄,和APOEε4运输状态尽可能修改因素是由SNPstats web软件可用https://snapstat.net/snpstats/。之间的相关性MMP2和MMP3基因启动子多态性与临床发病年龄变量和MoCA分数是评价学生 - - - - - -测试与韦尔奇修正。的 < 0.05被认为是具有统计学意义的价值。

3所示。结果

3.1。学习小组的特性

研究群体的人口统计学和临床特点如表所示1。公元171年病人和308个无关的控制包括在这项研究。没有统计上的显著差异之间的广告组和控制与性别的关系( ),女性有更高的患病率在AD病人(69.01%)和对照组(63.96%)。考试的平均年龄明显高于广告组比对照组(79.68和76.23年; ),而相反的趋势是观察美国华人博物馆分数较低的价值在AD患者(14.54和27.52; )。更高的患病率APOEε4风险等位基因被发现在广告组比对照组(39.18% vs 19.16%, )。疾病发病的平均年龄 年。

3.2。基因分型的MMP2rs243865和MMP3rs3025058多态性在启动子区域

等位基因和基因型频率MMP2rs243865 (-1306 C > T)和MMP3rs3025058(-1171 5 > 6)观察到AD患者和对照组如表所示2和3。基因型频率的多态性AD患者符合哈迪温伯格平衡( 和 为MMP2; 和 为MMP3)和控制( 和 为MMP2; 和 为MMP3)。的pcr SNP基因变异MMP2-1306 C > T和MMP3-1171年5 > 6显示在等位基因(没有明显的统计学差异 , 为MMP2; , 为MMP3)或基因型( , - - - - - -1.37MMP2; , - - - - - -1.16MMP3两个研究小组之间的频率)。多变量分析的两个单核苷酸多态性和广告之间的联系的风险调整后的年龄、性别、和APOEε4积极作为潜在的混杂变量显示与单变量分析(相比没有变化 , - - - - - -1.32MMP2、表2; , - - - - - -1.06MMP3、表3)。学习小组根据他们的分层APOEε4运输状态也执行。分析在APOEε4-positive和APOEε4-negative组显示的分布没有明显的统计学差异MMP2-1306 C > T和MMP3-1171 5 > 6 AD患者和对照组之间的基因型(数据没有显示)。

表2
等位基因和基因型频率MMP2多态性rs243865 AD患者(-1306 C / T)和控制。
表3
等位基因和基因型频率MMP3多态性rs3025058 (-1171 5 / 6) AD患者和控制。
3.3。协会MMP2rs243865和MMP3rs3025058 AD患者的基因型与临床特征

之间的联系MMP2rs243865 (-1306 C > T)和MMP3rs3025058(-1171 5 > 6)基因型和临床特征作为疾病发病年龄和MoCA得分了。相关的临床结果MMP2-1306 C > T基因型显示,CC运营商主导模式后发病年龄相比,T等位基因携带者(CC与CT + TT: vs。 , ,表4)。即使这种联系仍然显著性和调整APOEε4积极( )。此外,CT运营商overdominant模型往往早些时候相比于其他疾病发作MMP2基因型携带者在调整模型(CT与CC + TT: vs。 , ,表4)。

表4
分析之间的联系MMP2rs243865 (-1306 C / T)基因型和临床结果。

调查临床结果的相关性MMP3-1171 5 > 6基因型表所示5。统计分析显示,5 / 6 overdominant模型中的一个航空公司似乎在疾病发作相比其他年轻MMP3基因型携带者(5 / 6和5 a / 5 + 6 / 6 a: vs。 , )。性和调整后APOEε4积极性,重大协会5 / 6个运营商overdominant模型与早期疾病发病还发现( )。另一方面,美国华人博物馆评分的相关性MMP2rs243865和MMP3rs3025058基因型并没有透露任何显著差异( ,表4和5)。

表5
分析之间的联系MMP3rs3025058 (-1171 5 / 6 a)基因型和临床结果。

4所示。讨论

基质金属蛋白酶是zinc-containing肽链内切酶,建议与许多神经退行性疾病的发病机制由于其参与小胶质激活,T-leukocyte渗透,和血脑屏障功能障碍(6]。在AD患者中,基质金属蛋白酶的有利和不利影响。据报道,基质金属蛋白酶可以降低淀粉样蛋白β扮演了一个重要的角色在细胞外β分解代谢和间隙28- - - - - -30.,47]。另一方面,基质金属蛋白酶可能导致AD发病机制通过血脑屏障的破坏,细胞凋亡和炎症启动(33,34]。

我们研究的对象是MMP-2和MMP-3候选分子病理学相关广告。在AD患者,增加MMP-2和MMP-3表达淀粉样斑块周围星形胶质细胞的报道(26,48]。此外,血清MMP-3水平增加,血浆和CSF在AD患者还发现20.- - - - - -23]。相反,减少MMP-2 AD患者血浆水平与控制报告(26]。负MMP-3等离子体水平和MMSE评分之间的相关性被发现(21]。

基因多态性可以修改基因表达和功能,研究的目的是分析协会MMP2rs243865和MMP3rs3025058多态性与广告易感性和临床结果在斯洛伐克白人人口。的MMP2rs243865在-1306 (C > T)和位置MMP3rs3025058位置-1171(5 > 6)在启动子区域与MMP的表达水平的变化。C T过渡位置-1306防止Sp1绑定到基因启动子导致低MMP-2表达式(49,50]。因此,TT运营商启动子活性较低和低MMP-2酶活性与CC航空公司(51]。关于MMP3-1171 5 / 6 a多态性,据报道,其5 a等位基因转录活性大于6 a等位基因(49]。

我们所知,遗传素质MMP2rs243865 (-1306 C > T)和MMP3rs3025058(-1171 5 > 6)只有少数研究广告的发展进行了分析。我们的结果没有显示出基因之间的联系MMP2rs243865和MMP3rs3025058多态性和广告易感性据其他人(38- - - - - -40]。另一方面,芬兰人和意大利人的研究报告显著更高的发生MMP3-1171 5一个等位基因和5 a / 5基因型APOEε4-positive AD患者(35,36]。此外,Helbecque et al。52)发现协会MMP3-1171 6 / 6 a基因型与痴呆的风险增加APOEε4-negative AD患者来自法国。最后,贝格et al。37]报道协会MMP3-1171 6的风险等位基因与广告在英国。广告种群内遗传差异的差异可能反映了不同的各种欧洲区域或可能是由于样本大小的差异,研究设计和统计方法。

在这项研究中,协会的分析MMP2rs243865 (-1306 C > T)和MMP3rs3025058(-1171 5 > 6)基因型与临床特征如发病年龄和MoCA得分也执行。我们发现一个重要的协会MMP2-1306 CC基因型占主导地位的模型与后来发病年龄在原油分析和调整模型。此外,我们发现MMP3-1171 5 / 6 a运营商overdominant模型发病年龄较低相比MMP3基因型携带者。作为MMP2-1306 C等位基因与更高的推广活动,可以推测,CC基因型广告发展的保护作用。此外,-1171 5 a等位基因高MMP-3生产商与各种疾病如急性心肌梗死的发病机制53],乳腺癌[54,55),头颈鳞状细胞癌(56),和肺癌57]。

的影响MMP2rs243865和MMP3rs3025058临床特征,包括发病年龄和MoCA得分,还没有被报道。那个宿舍叫赖茨et al。39)进行分析MMP3多态性与临床表现如认知MMSE性能随着时间的推移,海马体积,或严重室和皮层下白质lessions。他们没有发现任何关联MMP3与上述临床特征(基因型或单体型39]。另一项研究通过那个宿舍叫赖茨et al。40)协会的调查MMP3-1171 5 > 6,2092 G >, 9775 t >, 6658 t > C单核苷酸多态性及其与等离子体单β1-40和βAD患者1-42水平(40]。没有关联MMP3-1171 5 > 6或6658 t > C和Aβ1-40或β1-42水平原油或调整模型。然而,单体型分析表明,单体型2 (6 a-g-t-t)是与更高层次的等离子体β1-42与单体型相比1 (5 a-a-t-t) ( )(40]。

MMP-2的角色和MMP-3表达水平AD病理尚未明确。AD患者似乎MMP-2水平下降与退化的受损β肽(58]。相反,一个β全身MMP-2表达式和MMP-3可能导致崩溃(BBB和感应的神经炎症32- - - - - -34]。最近的一项研究描述了一个β全身MMP-3可能导致导致胆碱能神经生长因子退化萎缩和认知功能障碍的男性广告(59]。因此,目前尚不清楚MMP的水平变化导致广告发展或可能对AD患者有益的影响。

似乎是基质金属蛋白酶参与广告发病机理,其效用治疗靶点也被调查。一种可能依赖于促进导致MMP的活动β退化。应用小鼠模型,小说rhamnoside PL402导数据报道促进β乳沟通过upregulation MMP-3 / MMP-9 [60]。然而,这种治疗方法应该谨慎对待,因为它不能排除蛋白水解降解的淀粉样斑块可能释放有毒β产品和其他神经毒素。另一方面,GM6001和另一个MMP抑制剂,二甲胺四环素,据报道,有效减少调节MMP-2 MMP-9和防止炎症和氧化应激与广告老鼠脑淀粉样血管病(61年,62年]。

我们打算进一步研究其他基质金属蛋白酶,如MMP-9,它也将有助于理解他们在广告病因学中的作用。类似于MMP-2 MMP-3, MMP-9也在行动β退化从而防止沉积β(30.]。MMP-9还参与(BBB破坏和诱导神经炎症63年]。MMP9rs3918242位置-1562 c / T多态性广告易感性是另一个候选人。发现这个C T替换阻止核转录阻遏蛋白的绑定MMP9基因启动子转录从而增加其(64年]。的保护作用MMP9-1562 T等位基因有更大的推广活动APOEε4-negative AD患者被报道(65年]。因此,MMP的基因启动子变异似乎是有前途的生物标志物在AD的发病机制的作用需要进一步调查。

5。结论

在不同基质金属蛋白酶,MMP-2 MMP-3属于候选分子参与AD发病机制。这是第一个研究调查的影响MMP2rs243865和MMP3在临床特征rs3025058启动子多态性,包括AD患者发病年龄和MoCA得分。虽然没有遗传协会MMP2rs243865和MMP3rs3025058广告被发现的风险,我们的结果表明,MMP2rs243865 CC基因型和MMP3rs3025058 5 / 6基因型可能影响AD发病的年龄。总之,MMP2rs243865和MMP3rs3025058多态性可能导致某些AD患者临床参数的修改。

缩写

广告: 阿尔茨海默病
肌萎缩性侧索硬化症: 肌萎缩性脊髓侧索硬化症
载脂蛋白e: 载脂蛋白E
应用: 淀粉样蛋白β前体蛋白
一个β: 淀粉样蛋白β
BBB: 血脑屏障
CSF: 脑脊髓液
ECM: 细胞外基质
高清: 亨廷顿氏舞蹈症
MMP的: 基质金属蛋白酶
患者: Minimental状态检查
美国华人博物馆: 蒙特利尔认知评估
女士: 多发性硬化症
神经生长因子: 神经生长因子
帕金森病: 帕金森病
RFLP: 限制片段长度多态性分析
TGF -β: 转化生长因子-β
肿瘤坏死因子: 肿瘤坏死因子。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者报告没有利益冲突。

确认

作者感谢所有个人参与这个研究和感激地承认b太太Misovic Faragova夫妇z Nurnberger进行技术援助。这项工作是支持的科学教育部资助机构,科学研究和运动斯洛伐克共和国和斯洛伐克科学院(织女星格兰特没有1/0738/20)。