14-3-3-Isoformen im Liquor cerebrospinalis bei Patienten mit verschiedenen molekularen Subtypen der sporadischen Creutzfeldt-Jakob-Krankheit
14-3-3 isoforms in cerebrospinal fluid of patients with different molecular subtypes of sporadic Creutzfeldt-Jakob disease
by Swati Ravindra Jategaonkar
Date of Examination:2012-05-09
Date of issue:2012-05-29
Advisor:Prof. Dr. Inga Zerr
Referee:Prof. Dr. Inga Zerr
Referee:PD Dr. Walter Schulz-Schaeffer
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Abstract
English
With an incidence of 1-2/1 million inhabitants sporadic Creutzfeldt-Jakob disease belongs to the rare transmissible spongiform encephalopathies caused by prions leading to spongiform degeneration of the brain and consecutively always to death. Besides typical symptoms, MRI- and EEG patterns, detection of 14-3-3 protein in cerebrospinal fluid of patients with sporadic Creutzfeldt-Jakob diasease has entered the premortem diagnosis criteria according to the WHO. In this study we aimed to investigate which of the seven 14-3-3 isoforms are detectable in the CSF of patients with sCJD and whether there is a specific isoform pattern for each of the six subtypes of sporadic CJD (MM1, MM2, MV1, MV2, VV1, VV2). Divergent course of disease, especially disease duration of the subtypes were motivational to the underlying study and to possible diagnosic differentiation of the subtypes. The cerebrospinal fluid of seven, respectively four, patients of each subtype and eight control patients with ischaemic or inflammatory neurological diseases was examined regarding detection of 14-3-3 isoforms using SDS-PAGE and Western Blot. The patients were earlier referred to the national reference center for the surveillance of transmissible spongiform encephalopathies Göttingen and the CSF was taken in the last third of disease duration and diagnosis was histopathologically confirmed. The utilized primary antibodies came from IBL (Japan) and showed high specificity for the different 14-3-3 isoforms. The results from the Western Blots were semiquantitively scored according to the intensity of the bands. Furthermore correlation of another neurodegenerative marker, tau-protein, with 14-3-3 isoforms in CSF was examined. In this study we could show, that in all sCJD subtypes four of the seven isoforms (14-3-3-β, -γ, -ζ, -ε) are detectable in the CSF, two isoforms (ηand σ) are not detectable at all and 14-3-3-τ was seen in some subtypes. We could find tendencies towards isoform-specific patterns, especially in regard to presence or absence of 14-3-3-τ, but also concetration of 14-3-3 isoforms. We showed that massive neurodegeneration correlates to high band intensities in Western Blot for every 14-3-3 isoform and furthermore correlates to the level of Tau-Protein. Interestingly the 14-3-3-β isoform seems ideal for diagnosis of sporadic CJD and differentiating it from other false-positively 14-3-3 results, as this isoform surprisingly was almost not at all found in the control-group. Further studies to find a subtype-specific diagnosis and validate these results are needed.
Keywords: spradic Creutzfeldt-Jakob disease; 14-3-3 isoforms; diagnosis; cerebrospinal fluid
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Die sporadische
Creutzfeldt-Jakob-Krankheit gehört mit einer Inzidenz von 1-2/1
Millionen Einwohner zu den seltenen Transmissiblen Spongiformen
Enzephalopathien, die, durch Prionen hervorgerufen, zu einer
spongiformen Degeneration des Gehirns und konsekutiv immer zum Tode
führen. Neben typischen Symptomkonstellationen, MRT- und
EEG-Mustern ist der Nachweis des Proteins 14-3-3 im Liquor von
Patienten mit sporadischer Creutzfeldt-Jakob-Krankheit in die
prämortalen Diagnosekriterien der WHO eingegangen. In der hier
vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, welche der sieben
beim Menschen vorkommenden 14-3-3-Isoformen im Liquor der Patienten
nachzuweisen sind und ob sie in einem bestimmten Muster bei den
sechs verschiedenen Subtypen der sporadischen
Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (MM1, MM2, MV1, MV2, VV1, VV2)
vorliegen. Variierende Krankheitsverläufe und v. a.
Krankheitszeiten waren Motivation zu vorliegender Fragestellung und
möglicher diagnostischer Differenzierung der Subtypen. Es wurden
jeweils sieben bzw. vier Patienten jedes Subtyps, sowie acht
Kontrollpatienten mit ischämischen bzw. entzündlichen Erkrankungen
des Gehirns, mittels SDS-PAGE und Western Blot auf das
Vorhandensein der sieben 14-3-3-Isoformen im Liquor untersucht. Die
ausgewählten Patienten stammten aus dem Nationalen Referenzzentrum
für die Surveillance Transmissibler Spongiformer Enzephalopathien
Göttingen. Der Liquor wurde jeweils im letzten Drittel der gesamten
Krankheitsdauer entnommen und die Diagnose postmortal
histopathologisch gesichert. Die verwendeten Primärantikörper
stammten von der Firma IBL (Japan) und zeigten eine hohe Spezifität
für die einzelnen 14-3-3-Isoformen. Die aus den Western Blots
erhaltenen Ergebnisse wurden semiquantitativ nach ihren
Bandenintensitäten. Außerdem wurde der Zusammenhang eines weiteren
neurodegenerativen Markers, dem Tau-Protein, zu den im Liquor
cerebrospinalis nachgewiesenen 14-3-3-Isoformen untersucht. In
dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass bei allen sCJK-Subtypen
vier der sieben Isoformen (14-3-3-β, -γ, -ζ, -ε) im Liquor
nachweisbar sind, zwei Isoformen (ηund σ) gar nicht gefunden
wurden und 14-3-3-τvereinzelt bei einigen sCJK-Subtypen vorkam. Es
konnten Tendenzen von subtypen-spezifischen Isoformmustern gesehen
werden, die sich vor allem im Vorhandensein oder Fehlen von
14-3-3-τ und den Isoformkonzentrationen widerspiegeln. Wir konnten
zeigen, dass ausgeprägte Neurodegeneration mit stärkeren
Bandenintensitäten der verschiedenen 14-3-3-Isoformen beim Western
Blot einhergeht. Wir konnten im Einklang mit diesem Ergebnis auch
eine Korrelation zwischen der Höhe des Tau-Proteins und der
Bandenstärken von 14-3-3-Isoformen feststellen. Es konnte außerdem
gezeigt werden, dass insbesondere der Nachweis der 14-3-3-β-Isoform
für die Diagnose der sporadischen Creutzfeldt-Jakob-Krankheit
spricht und möglicherweise zur Differenzierung bei falsch-positivem
14-3-3-Nachweis dienen könnte, da diese Isoform überraschenderweise
im 14-3-3-positiven Kontrollkollektiv nahezu nicht nachweisbar war.
Für eine valide subtypen-spezifische Diagnose der sCJK bedarf es
noch weiterer Forschung.
Schlagwörter: sporadische Creutzfeldt-Jakob-Krankheit; 14-3-3- Isoformen; Liquor cerebrospinalis; Diagnose