Estudo de associação entre variantes dos genes BCHE, APOE, SLITRK3, MME e GHRL e perfil das proteínas APOE : as colinesterases BCHE/ACHE e a doença de Alzheimer

Abstract

Resumo: Na doenca de Alzheimer (DA) os padroes colinergicos sao alterados, ocorrendo reducao da acetilcolinesterase (AChE) e um aumento da butirilcolinesterase (BChE) nas regioes encefalicas. A K (539T) e a variante mais comum do gene BCHE e varios estudos demonstraram associacao entre essa variante e a DA. A associacao e controversa, enquanto alguns trabalhos sugerem um efeito protetor da K, outros associam como fator de risco para a DA. Ou ainda, como um fator de risco dependente da sinergia entre BCHE-K e APOE4. Para melhor compreender a dinamica colinergica na DA e importante avaliar as variantes geneticas, proteicas e enzimaticas atuantes no organismo como um todo, pois, muitos trabalhos tem considerado apenas os niveis encefalicos e nao o plasmatico para essas variantes. Considerando essa discussao, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o perfil proteico, em plasma, para BChE, AChE e ApoE em 112 pacientes com DA e 118 controles idosos e a associacao com as variantes genotipicas: K, -116A e 1914G do gene BCHE, a variante L72M do gene GHRL, variante APOEƒÃ4 do gene APOE, dois SNPs para o gene SLITRK3 (rs3828419 e rs17449213) e dois polimorfismos do gene MME (rs1086740 e rs2016846). Estes genes, SLITRK3 e MME, estao a jusante do gene BCHE. Os niveis de ApoE, AChE e BChE proteica e enzimaticas foram mensurados por ELISA sanduiche, no Instituto Karolinska (Estocolmo . SE), com otimizacao de um novo protocolo para mensuracao do perfil proteico para BChE, e adaptacao para avaliacao em plasma para ApoE e AChE. Os genotipos foram obtidos com uso do kit de genotipagem por TaqManR (Applied Biosystems). Ocorreu um decrescimo da atividade da BChE em pacientes com doenca de Alzheimer, no entanto, essa reducao parece ser devido ao curso da patologia. A variante K, por si so, nao foi suficiente para diminuir a atividade da BChE, mas em conjunto com a variante 1914G do gene BCHE. Estas variantes, 1914G e K, estao em desequilibrio de ligacao e, eventualmente, este fato contribui para controversia e nao compreensao do papel desta variante (K) na DA. Dos genes a jusante da BCHE, as variantes analisadas para SLITRK3 nao foram associacao com a DA. Contudo, ambas as variantes do gene MME foram associadas a alteracoes no padrao enzimatico e proteico da BChE. O rs1086740 foi associado a diminuicao da atividade da BChE, inclusive conferindo decrescimo na atividade da BChE-K, porem sem associacao direta com a DA. O SNP rs2016846, em homozigose para o genotipo usual (TT), foi associado ao aumento da atividade da BChE e esteve associado a DA nos estagios moderado e grave (CDR2 e CDR3), sendo a variante rs2016846, no presente trabalho, um fator protetivo contra DA. A variante APOE4, como esperado, foi associada a presenca da DA e, representou diminuição da concentração da proteína ApoE. O aumento da concentração da ApoE foi correlacionado com aumento do déficit cognitivo. Nossos resultados foram condizentes com um processo sinérgico entre ApoE e BChE, com atuação da atividade da BChE sobre a concentração da ApoE, principalmente na presença da variante -116A do gene BCHE. A atividade da AChE está aumentada em DA, e mais ainda na presença da -116A do gene BCHE. Assim sendo, consideramos que o padrão colinérgico, ao nível plasmático, é modulado por uma gama de variáveis, e que variantes como a BCHE-K dependem de uma série de interações, genéticas e ambientais, e não devem ser avaliados isoladamente como fator de proteção ou risco para a doença de Alzheimer. Este trabalho demostra ainda, que o padrão de atividade da AChE e BChE periférico é o oposto ao padrão encefálico, apontando a necessidade de avaliar a direção desta regulação e o papel da variante -116A, do gene BCHE, neste processo, visando também otimizar o uso dos inibidores colinérgicos na DA. Destacamos também o potencial das variantes do gene MME na modulação da atividade da BChE e ação protetora da variante rs2016846 do gene MME contra DA. Palavras-chave: MME, rs2016846; variante K, perfil colinérgico plasmático, Apolipoproteína E.

Abstract: In Alzheimer's disease (AD) cholinergic patterns are changed, became of a reduction in Acetylcholinesterase (AChE) and an increase in butyrylcholinesterase (BChE) activity in brain regions. The K (539T) is the most common variant of the BCHE gene and several studies reported an association between this variant and AD. The association is controversial, while some suggest a protective effect, others suggest K as risk factor for AD. Or yet, as risk factor dependent of synergy between BCHE-K and APOE4. To better understand the cholinergic dynamic in AD, is important to evaluate the genetic, proteic and enzyme variants working in the body as a whole, as many studies have considered only the brain levels and no plasmatic to evaluate these variants. Considering this discussion, this work aimed to evaluate the protein profile in plasma for BChE, AChE and ApoE in 112 AD patients and 118 elderly controls and the association with the genotypic variants: K, -116A and -1914 of BCHE gene, the L72M variant of GHRL, APOEå4 of APOE gene, two SNPs for SLITRK3 gene (rs3828419 and rs17449213) and two polymorphisms for MME (rs1086740 and rs2016846). These genes, SLITRK3 and MME, are downstream of the BCHE gene. ApoE, AChE and BChE levels in plasma were measured by sandwich ELISA in the Karolinska Institute, Department of Neurobiology (Stockholm, SE) with optimization of a new protocol for BChE protein profile measurement, and protocol adaptation for ApoE and AChE in plasma evaluation. The genotyping was performed with the kit TaqMan® genotyping assays (Applied Biosystems). A decrease in the BChE activity was observed in patients, however this reduction seems to be due to progress of the AD pathology. The variant K, alone, was not sufficient to account for a decrease in BChE activity, unless together with the 1914G variant BCHE gene. These variants, 1914G and K, are in linkage disequilibrium and, eventually, this fact contributes to controversy about the role of this variant (K) in AD. Of the genes downstream of BCHE evaluated, SLITRK3 variants were not association with AD. However, both MME gene variants were associated with alterations in the BChE enzymatic and protein standard. The rs1086740 was associated with decreased in BChE activity, even conferring decrease in BChE-K activity, but not straight associated with AD. The SNP rs2016846, in the homozygote genotype for the usual form (TT), was associated with increased in BChE activity and was associated with AD in the moderate and severe stages (CDR2 and CDR3). This variant, rs2016846, in the present work, conferred protection against AD. The ApoE4 variant, as expected, was associated with the presence of AD and partnered for lowering of the ApoE protein concentration. The higher concentrations of ApoE were correlated with increased cognitive deficit. Our results were consistent with a synergistic process between ApoE and BChE, with ApoE concentration modulated by the BChE activity, especially in the presence of the -116A variant of BCHE gene. The AChE activity is increased in AD, and even more in the presence of -116A of BCHE gene. Therefore, we consider that the cholinergic profile, in plasma level, is modulated by a set of variables, and variants such as BCHE-K, are dependent on a series of genetic and environmental interactions, and should not be evaluated singly as a protective factor or increased risk of Alzheimer's disease. This work also demonstrates that the peripheral pattern of AChE and BChE activity is the opposite of the brain pattern. This finding indicates the requirement to evaluate the direction of this regulation and the role of variant -116A of BCHE gene in this process, aiming also optimize the use of cholinergic inhibitors in AD. We also emphasize the potential of the MME gene variants in modulating the activity of BChE and protective action of the gene variant rs2016846 MME against AD. Keywords: MME, rs2016846, K variant, cholinergic plasma profile, apolipoprotein E.