Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
T. O. Kleine

Liquor-AB1-42-Peptid

Liquor-AB1-42-Peptid
Synonym(e)
Amyloid-β-Peptide (Aβ) im Liquor cerebrospinalis (CSF)
Englischer Begriff
CSF-Aβ42; amyloid-β protein in CSF
Definition
CSF-Aβ-Peptide sind Kenngrößen von Alzheimer-Krankheit (AD) und für andere Demenzerkrankungen mit progressivem Verlust des Gedächtnisses und anderer kognitiver Funktionen, bei denen mittels Proteinasen aus Amyloid-Precursor-Protein (APP) verschieden große Aβ-Peptide mit amyloidogenen und neurotoxischen Eigenschaften abgespalten werden, die sich extrazellulär in neuritische Plaques im Zentralnervensystem (ZNS) ablagern und in CSF nachweisbar sind.
Struktur
APP (β-APP), auf langem Arm von Chromosom 21q21.2-3 kodiert, wird mit 3 Spleißvarianten synthetisiert: APP695 (ca. 105 kDa) mit 695 Aminosäuren in Neuronen, APP751 mit 751 Aminosäuren in Neuronen und Astrozyten, APP770 (ca. 140 kDa) mit 770 Aminosäuren in Astrozyten. Aus APP werden verschiedene Aβ-Peptide proteolytisch abgespalten (s. folgende Tabelle).
Molmasse
Aus Amyloid-Precursor-Protein (APP) abgespaltene Aβ-Peptide:
Aβ-Peptid
Molmasse (kDa)
Aβ-Peptid
Molmasse (kDa)
1-27
3,1
1-28
3,3
1-30
3,4
1-35
3,9
1-37, Aβ1-38
4,1
1-39, Aβ1-40
4,3
1-42
4,5
3-34
3,6
6-27
2,5
6-34
3,2
6-35
3,3
11-34
2,6
11-43
3,4
12-43
3,3
Stabiles Dimer: Aβ1-40 8,7 kDa; stabile Trimere: Aβ1-35 11,8 kDa, Aβ6-42 11,7 kDa.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Normaler α-sekretorischer Hauptweg (neurotrophisch): APP → APPs-α + C83 [p3-p6] mittels 3 α-Sekretasen extrazellulär: membrangebundene Zn-Metalloproteinasen der Adamalysin-Familie (ADAM9, ADAM10, ADAM17). APPs-α mit neurotrophischen Eigenschaften, intrazelluläre Kommunikation (axonaler Transport von APP zu peripheren und zentralen Synapsen), C83 [p3-p6] membrangebundenes Polypeptid, involviert in Membran-zu-Nukleus-Signaling: Notch-Signaltransduktion mit intrazellulärer p6-Domäne.
β-sekretorischer amyloidogener Weg (normalerweise Nebenweg):
  • APP → APPs-β + C99 [Aβ-p6] mittels 3 Proteinasen: Aspartyl-Proteinase BACE1, Phenyl-Proteinase BACE2 membrangebunden im Golgi-Apparat und an Plasmamembran; Carboxypeptidase B setzt größeres 12-kDa-Fragment im Zytoplasma von Neuronen im Hippocampus frei.
  • C99 [Aβ-p6] → p6 + Aβ1-40 (Val-C-terminal) oder Aβ1-42 (Ala-C-terminal) oder Aβ1-43 (Thr-C-terminal) mittels γ-Sekretasen-4-Proteine-Komplex von 220–250 kDa bestehend aus Nicastrin, Presinilin-1 und -2 (PSEN1,2), Aph-1-2 (ca. 29 kDa), Pen-2 (ca. 10 kDa) u. a.
Aus C83-Peptid (APPs-α) werden kürzere Aβ-Peptide mittels γ-Sekretasen abgespalten (s. o.). Durch C-terminale Aminosäurenabspaltung entstehen Aβ1-39, Aβ1-38, Aβ1-37. Aβ1-42 aggregiert schneller als Aβ1-39, Aβ1-40, Aβ1-41 und dominiert in Plaques. Kürzere Aβ diffundieren bevorzugt in CSF und von dort ins Blut.
Funktion – Pathophysiologie
Senile Demenz ist definiert als progressiver Verlust des Gedächtnisses und anderer kognitiver Funktionen nach 65. Lebensjahr; presenile Demenz vor 65. Lebensjahr. Demenzsymptome, evaluiert mittels „mild cognitive impairment“ (MCI) und „mini-mental scores“ (MMS), bei M. Alzheimer (Alzheimer’s Disease, AD; mit sporadischem oder familiärem Auftreten) und anderen Demenzerkrankungen.
Diffuse Amyloidplaques (= senile Plaques mit dem Alter im ZNS zunehmend) enthalten normalerweise geringe Mengen von Aβ-Monomeren, -Dimeren und -Oligomeren, gebildet mittels β-Sekretase-Wegs; bei AD und anderen Demenzkrankheiten Aktivierung des β-sekretorischen Wegs mit vermehrter Produktion von anderen Aβ-Peptiden mit größerer Fähigkeit zur Aggregation → vermehrte Bildung von Protofibrillen PF (= metastabile Zwischenprodukte) (s. u.) in diffusen Plaques. Ausbildung von Peptidfibrillen von 7–8 nm Länge. Vermehrte extrazelluläre Deposition von Aβ-Peptiden ist ein sehr frühes spezifisches Ereignis bei AD noch vor Entwicklung von „neurofibrillary tangles“ (NFT).
Neuritische Plaques mit Amyloidkern binden neurotrophe Faktoren wie Somatotstatin, „corticotropin-releasing factor“ und ziehen damit gewucherte Fortsätze überlebender Neuronen an („sprouding fibers“), ebenso Fortsätze von Astrozyten und Mikroglia, die aktiviert werden und proinflammatorische Zytokine exprimieren (IL-1β, IL-6, TNF-α; Tumornekrosefaktor-α).
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
4–5 mL Lumbal-Liquor sofort entzellt (2000 g für 10 min); fraktionierte Lagerung bei −20 bis −80 °C in Polypropylen-Röhrchen mit oder ohne Zusatz von 20 mmol/L Phosphat-Puffer/Triethanolamin, 0,1 mol/L NaCl, 0,5 g/L TritonX-100/NaN3, 1 mmol/L DTPA/EGTA, pH 7,4.
Proben nur einmal auftauen.
Präanalytik
Proben erhitzen 3 Minuten bei 100 °C, anschließende Lagerung bei 4 °C über Nacht erhöht Ausbeute an Aβ-Peptiden in CSF-Proben.
Analytik
Enzyme-linked Immunosorbentassay (ELISA) mit monoklonalen Fangantikörper spezifisch für C-Terminus Aβx-42, Detektorantikörper spezifisch für N-Terminus Aβ1-x. Geforderte Spezifität für Aβ1-42-Peptid.
ELISA mit monoklonalen Antikörpern mit Bindung anderer Epitope von Aβ-Peptiden, z. B. Aβ13-28-Peptide als Fangantikörper und Aβ-Peptide1-16 als Detektorantikörper können kürzere Aβ-Fragmente, bzw. Anti-Aβ35-43-Peptid und Anti-Aβ1-40-Peptid-Antikörper längere Peptide detektieren.
VK interseriell <11 %, Wiederauffindung in CSF zu 75–85 %, Nachweisgrenze 0,05–0,1 ng/mL.
Zu niedrige CSF-Werte mit nicht adäquaten Standards, z. B. bei Kalibration mit synthetischem Aβ1-28-Peptid. Zu niedrige Werte in CSF von Demenzpatienten infolge Epitopmaskierung in Aβ-Peptid-Aggregaten und Aβ-Oligomeren speziell von AD-Patienten, weniger von Kontrollen.
Umrechnungsfaktor zw. konv. u. int. Einheit
Umrechnungsfaktor zwischen pg/mL und ng/L × 1 bzw. zwischen ng/mL und μg/L × 1.
Referenzbereich – Erwachsene
Für Lumballiquor, keine spinalen Gradienten vorhanden:
Aβ-Peptid
Konzentration (ng/mL)
Besonderheit
CSF-Aβ-Peptide gesamt
8,0–35,6
Leichte Abnahme mit zunehmendem Alter
CSF-Aβ1-42-Peptid
0,15–6,00
Leichte Abnahme im mittleren Lebensalter
CSF-Aβ1-40-Peptid
5,09–17,04
 
CSF-Aβ1-39-Peptid
0,81–3,68
 
CSF-Aβ1-38-Peptid
1,30–4,73
 
CSF-Aβ1-37-Peptid
0,74–3,08
 
CSF-Aβ1-40-Peptid/CSF-Aβ1-42-Peptid
2,7–13,7
 
CSF-Aβ-Peptid/CSF-APPs-β-Peptid
1,1–4,4
 
Referenzbereich – Kinder
Nicht vorhanden.
Indikation
Alle Demenzerkrankungen wie M. Alzheimer (AD), Lewy-Body-Demenz (LBD), „mild cognitive impairment“ (MCI), vaskuläre Demenz (VD), frontotemporale Demenz (FTD), Alkoholdemenz, Non-Alzheimer-Demenz (Non-AD), psychiatrische Erkrankungen (z. B. Altersdepression), chronische neurologische Erkrankungen (z. B. M. Parkinson, progressive supranukleäre Lähmung), Creutzfeld-Jakob Disease (CJD), Neurosyphilis, Hypothyroidismus, Normaldruck-Hydrocephalus, multiple Systematrophie.
Interpretation
Aβ-Peptide im Blutplasma nachweisbar aus extrazerebralen Aβ-Peptid-Bildungsstätten (Skelettmuskel, Gefäßendothel, Thrombozyten, keine Freisetzung durch Thrombozytenaktivierung); keine sichere Korrelation der Aβ-Serum-Peptide mit M. Alzheimer und anderen Demenzerkrankungen.
Diagnostische Wertigkeit
Klinische und neuropsychologische Evaluation von AD (Prävalenz 5–11 % bei ≥65-Jährigen, ≥50 % bei über 85-Jährigen) und anderen Demenzerkrankungen mit 65–90 % diagnostischer Sicherheit in spezialisierten Zentren vergleichbar mit Effizienz der CSF-Aβ-Peptid-Kenngrößen (Biomarkern). Geforderte Sensitivität von ≥80 %, Spezifität von ≥80 % bei AD-Diskriminierung nicht immer erreicht. Verbesserung von Spezifität und Sensitivität mit Liquor-tau-Protein, phosphoryliert-Testen. Test-Kombination Aβ1-42-Peptid plus tau-Protein, gesamt, in CSF verbessert nicht individuelle Sensitivität; keine verbesserte Diskriminierung mit Neuronenspezifische Enolase im Blut (NSE) (erhöht), Liquor-S100-Proteine (nicht erhöht).
Literatur
Turner PR, O’Connor K, Tate WP, Abraham WC (2003) Roles of amyloid precursor protein and its fragments in regulating neural activity, plasticity and memory. Prog Neurobiol 70:1–32CrossRefPubMed