Skip to main content
Erschienen in: Journal of Artificial Organs 2/2018

11.12.2017 | Original Article

Adsorptive filtration systems for effective removal of blood amyloid β: a potential therapy for Alzheimer’s disease

verfasst von: Nobuya Kitaguchi, Kazunori Kawaguchi, Kazunori Yamazaki, Hiroshi Kawachi, Miwa Sakata, Megumi Kaneko, Masao Kato, Kazuyoshi Sakai, Norimi Ohashi, Midori Hasegawa, Yoshiyuki Hiki, Yukio Yuzawa

Erschienen in: Journal of Artificial Organs | Ausgabe 2/2018

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Accumulation of amyloid-β protein (Aβ) in the brain causes cognitive impairment in Alzheimer’s disease. We hypothesized that an extracorporeal system that rapidly removed Aβ from the blood may accelerate Aβ drainage from the brain. We previously reported that dialyzers remove blood Aβs effectively, mainly by adsorption on the inner surfaces of the hollow fibers, resulting in lower Aβ accumulation in the brains of patients undergoing hemodialysis than the controls without hemodialysis. The aim of the present study was to create a more convenient and effective blood Aβ removal system using adsorptive filtration, in which the filtrate returned to the body. Filtration from inside to outside of the fibers may enhance the adsorption of plasma Aβs on the surface of micropores inside the hollow fiber walls. Hence, pool solutions of 4 ng/mL synthetic Aβ1–40 and Aβ1–42 peptides (300 mL) or human plasma (1000 mL of 250–346 pg/mL Aβ1–40 and 30–48 pg/mL Aβ1–42) were circulated through polysulfone dialyzers at a flow rate of 50 mL/min to evaluate an adsorptive filtration system. The rates of Aβ reduction from the pool solutions significantly increased along with the filtration rates. A filtration rate of > 1 mL/min, preferably 5–10 mL/min resulted in an 80–100% reduction of Aβs within 30 min of circulation. The rates of Aβs passing through the membrane walls were maintained around 0% for plasma Aβs during circulation. Thus, our adsorptive filtration systems may be useful for removing blood Aβs for patients with Alzheimer’s disease.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Selkoe DJ. Alzheimer’s disease: genes, proteins, and therapy. Physiol Rev. 2001;81:741–66.CrossRefPubMed Selkoe DJ. Alzheimer’s disease: genes, proteins, and therapy. Physiol Rev. 2001;81:741–66.CrossRefPubMed
2.
Zurück zum Zitat Walsh DM, Klyubin I, Fadeeva JV, Cullen WK, Anwyl R, Wolfe MS, Rowan MJ, Selkoe DJ. Naturally secreted oligomers of amyloid b protein potently inhibit hippocampal long-term potentiation in vivo. Nature. 2002;416:535–9.CrossRefPubMed Walsh DM, Klyubin I, Fadeeva JV, Cullen WK, Anwyl R, Wolfe MS, Rowan MJ, Selkoe DJ. Naturally secreted oligomers of amyloid b protein potently inhibit hippocampal long-term potentiation in vivo. Nature. 2002;416:535–9.CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Hung LW, Ciccotosto GD, Giannakis E, Tew DJ, Perez K, Masters CL, Cappai R, Wade JD, Barnham KJ. Amyloid-β peptide (Aβ) neurotoxicity is modulated by the rate of peptide aggregation: Aβ dimers and trimers correlate with neurotoxicity. J Neurosci. 2008;28:11950–8.CrossRefPubMed Hung LW, Ciccotosto GD, Giannakis E, Tew DJ, Perez K, Masters CL, Cappai R, Wade JD, Barnham KJ. Amyloid-β peptide (Aβ) neurotoxicity is modulated by the rate of peptide aggregation: Aβ dimers and trimers correlate with neurotoxicity. J Neurosci. 2008;28:11950–8.CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Mawuenyega KG, Sigurdson W, Ovod V, Munsell L, Kasten T, Morris JC, Yarasheski KE, Bateman RJ. Decreased clearance of CNS β-amyloid in Alzheimer’s disease. Science. 2010;330:1774.CrossRefPubMedPubMedCentral Mawuenyega KG, Sigurdson W, Ovod V, Munsell L, Kasten T, Morris JC, Yarasheski KE, Bateman RJ. Decreased clearance of CNS β-amyloid in Alzheimer’s disease. Science. 2010;330:1774.CrossRefPubMedPubMedCentral
5.
Zurück zum Zitat Sevigny J, Chiao P, Bussière T, Weinreb PH, Williams L, Maier M, Dunstan R, Salloway S, Chen T, Ling Y, O’Gorman J, Qian F, Arastu M, Li M, Chollate S, Brennan MS, Quintero-Monzon O, Scannevin RH, Arnold HM, Engber T, Rhodes K, Ferrero J, Hang Y, Mikulskis A, Grimm J, Hock C, Nitsch RM, Sandrock A. The antibody aducanumab reduces Aβ plaques in Alzheimer’s disease. Nature. 2016;537:50–6.CrossRefPubMed Sevigny J, Chiao P, Bussière T, Weinreb PH, Williams L, Maier M, Dunstan R, Salloway S, Chen T, Ling Y, O’Gorman J, Qian F, Arastu M, Li M, Chollate S, Brennan MS, Quintero-Monzon O, Scannevin RH, Arnold HM, Engber T, Rhodes K, Ferrero J, Hang Y, Mikulskis A, Grimm J, Hock C, Nitsch RM, Sandrock A. The antibody aducanumab reduces Aβ plaques in Alzheimer’s disease. Nature. 2016;537:50–6.CrossRefPubMed
6.
Zurück zum Zitat Boada M, Ortiz P, Anaya F, Hernández I, Muñoz J, Núñez L, Olazarán J, Roca I, Cuberas G, Tárraga L, Buendia M, Pla RP, Ferrer I, Páez A. Amyloid-targeted therapeutics in Alzheimer’s disease: use of human albumin in plasma exchange as a novel approach for Aβ mobilization. Drug News Perspect 2009:22;325–39. Boada M, Ortiz P, Anaya F, Hernández I, Muñoz J, Núñez L, Olazarán J, Roca I, Cuberas G, Tárraga L, Buendia M, Pla RP, Ferrer I, Páez A. Amyloid-targeted therapeutics in Alzheimer’s disease: use of human albumin in plasma exchange as a novel approach for Aβ mobilization. Drug News Perspect 2009:22;325–39.
7.
Zurück zum Zitat Kawaguchi K, Kitaguchi N, Nakai S, Murakami K, Asakura K, Mutoh T, Fujita Y, Sugiyama S. Novel therapeutic approach for Alzheimer’s disease by removing amyloid-β protein from the brain with an extracorporeal removal system. J Artif Organs. 2010;13:31–7.CrossRefPubMed Kawaguchi K, Kitaguchi N, Nakai S, Murakami K, Asakura K, Mutoh T, Fujita Y, Sugiyama S. Novel therapeutic approach for Alzheimer’s disease by removing amyloid-β protein from the brain with an extracorporeal removal system. J Artif Organs. 2010;13:31–7.CrossRefPubMed
8.
Zurück zum Zitat Kitaguchi N, Kawaguchi K, Nakai S, Murakami K, Ito S, Hoshino H, Hori H, Ohashi A, Shimano Y, Suzuki N, Yuzawa Y, Mutoh T, Sugiyama S. Reduction of Alzheimer’s Disease Amyloid-β in plasma by hemodialysis and its relation to cognitive functions. Blood Purif. 2011;32:57–62.CrossRefPubMed Kitaguchi N, Kawaguchi K, Nakai S, Murakami K, Ito S, Hoshino H, Hori H, Ohashi A, Shimano Y, Suzuki N, Yuzawa Y, Mutoh T, Sugiyama S. Reduction of Alzheimer’s Disease Amyloid-β in plasma by hemodialysis and its relation to cognitive functions. Blood Purif. 2011;32:57–62.CrossRefPubMed
9.
Zurück zum Zitat Kato M, Kawaguchi K, Nakai S, Murakami K, Hori H, Ohashi A, Hiki Y, Ito S, Shimano Y, Suzuki N, Sugiyama S, Ogawa H, Kusimoto H, Mutoh T, Yuzawa Y, Kitaguchi N. Potential therapeutic system for Alzheimer’s disease: removal of blood Abs by hemodialyzers and its effect on the cognitive functions of renal-failure patients. J Neural Transm. 2012;119:1533–44.CrossRefPubMed Kato M, Kawaguchi K, Nakai S, Murakami K, Hori H, Ohashi A, Hiki Y, Ito S, Shimano Y, Suzuki N, Sugiyama S, Ogawa H, Kusimoto H, Mutoh T, Yuzawa Y, Kitaguchi N. Potential therapeutic system for Alzheimer’s disease: removal of blood Abs by hemodialyzers and its effect on the cognitive functions of renal-failure patients. J Neural Transm. 2012;119:1533–44.CrossRefPubMed
10.
Zurück zum Zitat Kitaguchi N, Hasegawa M, Ito S, Kawaguchi K, Hiki Y, Nakai S, Suzuki N, Shimano Y, Ishida O, Kushimoto H, Kato M, Koide S, Kanayama K, Kato T, Ito K, Takahashi H, Mutoh T, Sugiyama S, Yuzawa Y. A prospective study on blood Aβ levels and the cognitive function of patients with hemodialysis: a potential therapeutic strategy for Alzheimer’s disease. J Neural Transm. 2015;122:1593–607.CrossRefPubMed Kitaguchi N, Hasegawa M, Ito S, Kawaguchi K, Hiki Y, Nakai S, Suzuki N, Shimano Y, Ishida O, Kushimoto H, Kato M, Koide S, Kanayama K, Kato T, Ito K, Takahashi H, Mutoh T, Sugiyama S, Yuzawa Y. A prospective study on blood Aβ levels and the cognitive function of patients with hemodialysis: a potential therapeutic strategy for Alzheimer’s disease. J Neural Transm. 2015;122:1593–607.CrossRefPubMed
11.
Zurück zum Zitat Sakai K, Senda T, Hata R, Kuroda M, Hasegawa M, Kato M, Abe M, Kawaguchi K, Nakai S, Hiki Y, Yuzawa Y, Kitaguchi N. Patients that have undergone hemodialysis exhibit lower amyloid deposition in the brain: evidence supporting a therapeutic strategy for Alzheimer’s disease by removal of blood amyloid. J Alzheimer Dis. 2016;51:997–1002.CrossRef Sakai K, Senda T, Hata R, Kuroda M, Hasegawa M, Kato M, Abe M, Kawaguchi K, Nakai S, Hiki Y, Yuzawa Y, Kitaguchi N. Patients that have undergone hemodialysis exhibit lower amyloid deposition in the brain: evidence supporting a therapeutic strategy for Alzheimer’s disease by removal of blood amyloid. J Alzheimer Dis. 2016;51:997–1002.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Kawaguchi K, Saigusa A, Yamada S, Gotoh T, Nakai S, Hiki Y, Hasegawa M, Yuzawa Y, Kitaguchi N. Toward the treatment for Alzheimer’s disease: Adsorption is primary mechanism of removing amyloid β protein with hollow-fiber dialyzers of the suitable materials, Polysulfone and polymethyl methacrylate. J Artif Organs. 2016;19:149–58.CrossRefPubMed Kawaguchi K, Saigusa A, Yamada S, Gotoh T, Nakai S, Hiki Y, Hasegawa M, Yuzawa Y, Kitaguchi N. Toward the treatment for Alzheimer’s disease: Adsorption is primary mechanism of removing amyloid β protein with hollow-fiber dialyzers of the suitable materials, Polysulfone and polymethyl methacrylate. J Artif Organs. 2016;19:149–58.CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Adsorptive filtration systems for effective removal of blood amyloid β: a potential therapy for Alzheimer’s disease
verfasst von
Nobuya Kitaguchi
Kazunori Kawaguchi
Kazunori Yamazaki
Hiroshi Kawachi
Miwa Sakata
Megumi Kaneko
Masao Kato
Kazuyoshi Sakai
Norimi Ohashi
Midori Hasegawa
Yoshiyuki Hiki
Yukio Yuzawa
Publikationsdatum
11.12.2017
Verlag
Springer Japan
Erschienen in
Journal of Artificial Organs / Ausgabe 2/2018
Print ISSN: 1434-7229
Elektronische ISSN: 1619-0904
DOI
https://doi.org/10.1007/s10047-017-1012-3

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2018

Journal of Artificial Organs 2/2018 Zur Ausgabe

Echinokokkose medikamentös behandeln oder operieren?

06.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Die Therapie von Echinokokkosen sollte immer in spezialisierten Zentren erfolgen. Eine symptomlose Echinokokkose kann – egal ob von Hunde- oder Fuchsbandwurm ausgelöst – konservativ erfolgen. Wenn eine Op. nötig ist, kann es sinnvoll sein, vorher Zysten zu leeren und zu desinfizieren. 

Recycling im OP – möglich, aber teuer

05.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Auch wenn sich Krankenhäuser nachhaltig und grün geben – sie tragen aktuell erheblich zu den CO2-Emissionen bei und produzieren jede Menge Müll. Ein Pilotprojekt aus Bonn zeigt, dass viele Op.-Abfälle wiederverwertet werden können.

Im OP der Zukunft läuft nichts mehr ohne Kollege Roboter

04.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Der OP in der Zukunft wird mit weniger Personal auskommen – nicht, weil die Technik das medizinische Fachpersonal verdrängt, sondern weil der Personalmangel es nötig macht.

Nur selten Nachblutungen nach Abszesstonsillektomie

03.05.2024 Tonsillektomie Nachrichten

In einer Metaanalyse von 18 Studien war die Rate von Nachblutungen nach einer Abszesstonsillektomie mit weniger als 7% recht niedrig. Nur rund 2% der Behandelten mussten nachoperiert werden. Die Therapie scheint damit recht sicher zu sein.

Update Chirurgie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske
Dr. med. Benjamin Meyknecht
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.