Advanced neurobiology of disease

Question 1

Klinische kenmerken: Duchenne muscular dystrophy

Answer 1

Algemeen:
* Progressieve ziekte van de skelet en hart spieren
* 1:3500 mannen
* meest voorkomende musculaire dystrophy in kindertijd
* meest frequente lethale overerfbare kinderziekte
* dystrophin gen (DMD)

Symptomen:
* onset <5 jaar
* achterstand met wandelen >18 maanden
* abnormale gang van wandelen, op tippen wandelen
* regelmatig vallen
* calf (pseudo)hypertrofie
* moeilijkheden met rennen
* Gower’s sign

Ontwikkeling:
* progressieve spierziekte
* been contracties
* niet meer kunnen wandelen, rolstoel (10 jaar)
* ontwikkeling progressieve scoliose
* cardiomyopathie, respiratoire moeilijkheden, eetproblemen en gewichtsverlies
* dood rond 25 jaar door complicaties

Niet klinisch:
* cognitieve problemen in 30%, moeilijkheden met leren
* globale achterstand in ontwikkeling
* autisme
* rhabdomyolyse, myoglobinuria
* malignant hyperthermia reactie tegen anesthetica

Question 2

Klinische kenmerken Becker muscular dystrophy

Answer 2

Algemeen:
* 1:20000 mannen
* onset 5-20 jaar
* milder fenotype, tragere progressie, langere levensverwachting
* verlies van wandelcapaciteiten 30-40 jaar
* calf pseudohypertrofie

Symptomen:
* limb gridle zwakte
* asymptomatische CK toename
* myalgia
* rhabdomyolysis, myoglobinuria
* geisoleerde quadriceps myopathie, cardiomyopathie

Question 3

Diagnose DMD, BMD

Answer 3

• klinische presentatie
• serum: verhoogd CK levels
• EMG: myopathie / MRI
• spierbiopsie: dystrophie patroon (necrose en regeneratie), immunihistochemie met antilichamen tegen DYS1-3
• moleculaire genetica

Question 4

Genetica DMD, BMD

Answer 4

• X chromosomaal recessieve overerving
• Dystrophin gen (DMD): grootste gen in ons genoom, 79 exonen en komt vooral tot expressie in skelet en hart spieren en in mindere mate in zenuwcellen van de hersenen
• DMD: frameshift, geen dystrophin proteïne
• BMD: zonder frameshift, verminderd dystrophin proteïne
• 2/3 mutaties overgeërft van de moeder (drager)
• dystrophin proteïne: stabiliseert spier celmembranen (verbinding extracellulaire matrix met cytoskelet), bij tekort een conractie geïnduceerde membraan beschadiging (isovormen bestaan)

Question 5

Pathomechanisme van DMD, BMD in diermodellen

Answer 5

mdx muismodel
* nonsense puntmutatie in exon 23, geen dystrophine productie
* minimale klinische symptomen, geen cardiomyopathie tot 21 maanden
* niet beste model

Golden retriever muscular dystrophie model
* Canine Duchenne Muscular Dystrophy
* puntmutatie in intron 6, geen dystrophine productie
* meer ernstig klinisch fenotype dan muis, ernstige myopathie

Question 6

Therapie DMD, BMD

Answer 6

Support therapie
* symptomatisch
* regelmatig cardiale en respiratoire onderzoeken, (pre-)symptomatische behandeling cardiomyopathie, hart transplantatie (BMD), invasieve ventilatie
* physiotherapie, preventie contractures, orthopediatrische chirurgie
* creatine monohydraat (DMD, BMD), corticosteroïden (DMD)

nieuwe therapeutische technieken
gentherapie
* gemuteerde gen vervangen: exogeen DNA (microdystrophin) via virale vector (adeno geassocieerde virale vector - AAV). MAAR sterke cellulaire immuunrespons, werkt in muizen maar dus niet perse in honden of mensen
* gemuteerde gen herstellen: stopcodon read-through op transcriptielevel (translarna - PTC124) (MAAR enkel werkzaam bij nonsense mutatie, 13% patiënten)/ exon skipping op transcriptielevel via AON (Eteplirsen) en revertante fibers/ genome editing op DNA level (CRISPR/Cas9)

celtherapie: stamcellen
medicatietherapie: upregulation of utrophin, anti-inflammatory agents

Question 7

Alzheimer’s disease (technieken biomarkers)

Answer 7

• 1907: voor het eerst ontdekt/ beschreven
• amyloïde plaques: aggregaten van amyloïd-bèta proteïnen (Ab) > amyloïde toxiciteit voor neuronen
• NFTs, neurofibrillaire tangles, in neuronen zelf: gefosforyleerdeTau proteïnen (p-Tau)
• Via lumberpunctie CFS > biomarker Ab (klinische routine, diagnose)
• PiB PET scan: radioactief label voor amyloïde plaques in vivo
• Mass spectrometry: amyloïde levels berekenen en correleren aan PET scan
• SIMOA en ELISA assays: ↑amyloïde in hersenen, ↓amyloïde in bloed (onderzoeksparameter)
• P-Tau blijkt betere biomarker in bloed dan amyloïde (om dementie aan te tonen ook), ook in assays aan te tonen
• NfL (neurofilament light chain, bij afbraak axonen): preklinische stadia detecteren van AD, ALS, MS, COVID-19 ↔ NfH via ELISA voor snellere diagnose van ALS

Question 8

Classificatie en epidemiologie stroke

Answer 8

• Ischemische beroerte (80%): arteriale occlusie of veneuze occlusie (vrouwen die oestrogeen medicatie nemen) - minder mineralen en zuurstof door een bloedklonter
• Hemorrhagische beroerte (20%): parenchymale hematoma of subarachnoid hemorrhage
• België: 23-29% lifetime risk
• 10% van alle doodsoorzaken, 2e meest voorkomende oorzaak van dood

Question 9

Risicofactoren en oorzaken van stroke

Answer 9

Risicofactoren
* Niet aanpasbaar: leeftijd, geslacht, genetische factoren
* Aanspasbaar: hypertensie, roken, diabetes mellitus, hartziekte, hypercholesterolemie, alcoholgebruik, chronische nierziekte, …

Oorzaken ischemische beroerte
* atherosclerose van de grote bloedvaten: ophoping lipiden en cholesterol, verdikking bloedvatwand met vernauwing
* ateriosclerose/ lipohyalinosis van de kleine bloedvaten: plaque vorming op ‘perforating arteries’, lipohyalinosis/ arteriosclerosis (luminale vernauwing)
* cardio-embolen vanuit het hart: bloedklonter van hart tot hersenen
* andere oorzaken: vasculitits, arteriële dissectie, veneuze sinus thrombose, paradoxale embolisatie (patent foramen ovale), genetische ziekte, …
* cryptogene beroerte (niet weten van waar)
→ via beeldvorming patronen (MRI)

Oorzaken hemorrhagische beroerte
* Parenchymaal: amyloïde angiopathie, hypertensie
→ lobar (amyloïde angiopathie en hypertensie) of deep (hypertensie)
* subarachnoïdaal: aneurysma rupture (hypertensie en roken), vasculaire malformaties

Question 10

Stroke symptomen

Answer 10

Verschillend afhankelijk van het type stroke
* Ischemisch/ intracraniale hemmoragisch: acuut, focaal, problemen in neurologische functie
* Subarachnoïdaal hemmoragisch: thunderclap of meest erge hoofdpijn ooit = alarmerend
* Cerebrale veneuze thrombose: subacuut, hoofdpijn, epileptische fits, focale neurologische problemen
* Acuut: afasie, neglect, paralysis, ataxia, sensorisch verlies, oculomotor dysfuntie, hoofdpijn, epilepsie
* Chronisch: cognitieve achterstand, vermoeidheid, problemen met wandelen
* Leptomeningeal collaterals (smalle connecties), afhankelijk van welke vascular territory aangetast is (motor homunculus), dysphasia (broca, wernicke), neglect, homonymous hemianopia (bilaterale PCA territorium stroke), lacunaire infarcten (perforating branches), hersenstam beroerte - locked in syndroom (bilaterale ventrale pontine infarctie)

Question 11

Ischemische stroke: pathofysiologie en acute behandeling

Answer 11

• Hersenen hebben een erg hoge metabolische ratio, afhankelijk van vasculaire toediening van zuurstof en glucose (geen reservers)
• Ischemische core: ernstige afname in perfusie → functioneel en elektrisch falen, falen met behouden van ion homeostase
• Penumbra: matige afname in perfusie → functioneel en elektrisch falen, apoptose, te redden via reperfusie
• ELKE MINUUT TELT, heropening van bloedvaten zo snel mogelijk om penumbra te redden

Behandeling
* Reperfusie therapie: thrombolysis (clot lysis met IV tissue plasminogeen activator - tPA, MAAR toename risico hemmorhage), endovasculaire therapie (thrombectomy)
* Mobile stroke unit
* Intracraniale en extracraniale collaterale circulatie: goede collateralen geeft meer tijd om penumbra te redden
→ primair (pre-existentieel) of secundair (ontwikkeling): downstream verminderde bloedflow, angiogenetische factoren van een infarctie, chronische hypoperfusie
→ perfusie imaging: contrast bolus injecteren, CT scan

Question 12

Hemorrhagische stroke: behandeling

Answer 12

Intracerebraal:
* Chirurgie in bepaalde gevallen
* Anticoagulatie omkering
* Management van hypertensie
* stroke unit treatment
* geen neuroprotectieve medicatie

Subarachnoïdaal:
* Coiling (endovasculair) en clipping (neurochirurgisch) van het aneurysma om bloedingen te voorkomen
* Hydrocephalus behandeling: externe ventriculaire drainage
* Vasospasme en vertraagde cerebrale ischemie: preventie met nimodipine en behandeling is er nog niet

MAAR
* veiligere trombolytica of revascularisatiemethoden
* neuroprotectieve stoffen die de levensduur van het stervende weefsel verlengen
* geneesmiddelen die herstelproces na beroerte bevorderen
* maatschappelijke problemen bij herkenning van een beroerte

Question 13

Moleculaire pathogenese van acute ischemische stroke

Answer 13

• Neurovasculaire unit: combinatie van neuronen, glial cellen en microvascularisatie → gecoördineerde respons op ischemie
• Blood-brain barrier: in geval van beroerte, verlies van structurele integriteit, verhoogde crosstalk tussen hersenen en periferie

Pathologische mechanismen in hersen ischemie: complex en mechanismen overlappen elkaar (apoptose - ATP afhankelijk vooral penumbra / necrose - ATP onafhankelijk, predominante vorm van ischemische celdood)
* Excitoxiciteit: ischemia → no ATP formation → depolarization of neurons → release excess glutamate → overstimulation of receptors Na+/ Ca2+ influx → cell swelling en edema , damage → vicious circle → neurotoxic effects → cell death
* Corticale verspreiding van depressie: excessive extracellular glutamate → CSD → slow propagating massive depolarization → disruption of ionic gradients + energy consumption
* Calcium disregulatie: overactivatie van Glu receptoren dus verhoogde Ca2+ influx, calcium vrijzetting via mitochondria, Na+ influx en Na/K ATPase dysfunctie dus excessief intracellulair natrium en dysfunctie van calcium natrium uitwisseling, activatie volume regulerende anion kanalen en TRP kanalen dus Ca2+ influx
* Oxidatieve en nitrosative stress: toename in reactieve zuurstof species en reactieve nitrogen species (ROS en RNS) productie (omwille van Ca2+ influx, gebrek zuurstof, mitochondriale dysfunctie, inflammatie)
* Inflammatie: triggered by free radicals and cytokine release → disrupts the BBB, promotes edema, activates the complement system, and recruits inflammatory cells, playing a dual role with both negative and positive effects

Question 14

Synucleinopathies

Answer 14

Alpha-synuclein proteïne is een presynaptisch neuronaal proteïne, bij ophoping/ aggregaten vormen deze Lewy bodies (geübiquitineerd alpha synuclein gebonden aan SQSTM1/p62) die toxisch zijn voor Dopamine cellen in substantia nigra.
Lewy body disorders: pathologische hallmark lesions: lewy bodies en lewy neutrites. in GI-traject: gastroesophagale junctie (GEJ) en plexus myentericus (Auerbach) vernauwing
* Parkinson’s disease (motorische problemen en later dementia): extrapyramidale symptomen ontstaan voor/ binnen het eerste jaar na onset ziekte. Start in de hersenstam (stage 1-2) tot substantia nigra (stage 3-4) en uiteindelijk bijna volledige brein (stage 5-6).
→ symptomen: slaapproblemen, depressie, angs, hyposmia, tremor, rigor, akinese, pijn, vallen, …
→ mutatie in PARK/ SNCA veroorzaakt Parkinson
* Dementie met Lewy-bodies (dementie en parkinsonism): extrapyramidale symptomen ontstaan na het eerste jaar na onset dementie
→ klinische symptomen parkinsonism: akinese, rigor, tremor, …

Other synucleinopathies: multiple system atrophie (MSA) (motorische problemen en later dementia
* Papp-Lantos bodies and threads containing A-synuclein
* inclusies in basale ganglia en medulla oblongata
* MSA-P (parkinson type) en MSA-C (cerebellair type)

Question 15

Multiple sclerose: klinische en pathologische kant

Answer 15

= auto-immuun ziekte van het CZS (hersenen en ruggenmerg), heterogeen
* 13500 gevallen in België met meer casussen in vrouwen
* eerste symptomen 20-40 jaar: lichaamelijke beperking, vermoeidheid en cognitieve problemen
→ pijn, stijve spieren en spasme, spierzwakte, visuele problemen, depressie, cognitief concentratie, …
* Pathofysiologische componenten: inflammatoir en neurodegeneratief → pre-symptomatische fase met inflammatoire hervallen (klinisch vaag) en clinical isolated syndrome (first attack boven klinische drempel) → relapsing remitting disease → progressive disease
* Normaal saltatorische geleiding omwille van myelinekapsels rond axonen MAAR bij MS: inflammatie en immuuncellen die myeline aanvallen, inflammatie - demyelinisatie - verlies van axonen (bulb vormen en sterven) → witte stofbanen lesions
* Diagnose: verspreiding in ruimte (meerdere lesions) en in tijd (nieuwe lesions klinisch of radiologisch) → klinische data, MRI of lumbar punctie (>2 banden in CFS en niet in serum, oligoclonaal antilichamen immunoglobuline G) + exclusie andere gevallen

Question 16

MS genetica

Answer 16

• Grafiek van allel frequentie: X-as met de frequentie van het allel en Y-as met de impact om het fenotype. Beter begrip van bijdrage van allel aan fenotype
  → veelvoorkomende varianten met een hoog effect op veelvoorkomende ziekten: MHC met HLA gen (DR15)
  → genome wide associaton: 233 risico factoren waarvan 32 HLA gebonden: 39% van genetische variantie in MS risico wordt verklaart zo
  → GWAS SNPs: zowel T als B cellen als risico variante locaties
• HLA geeft een 3x hoger risico op MS, MAAR wilt niet zeggen dat iedereen met HLA MS krijgt en dat iedereen met MS HLA heeft
  → ook EBV en omgevingsfactoren
  → genetic burden: genetische risicoscores van controles en MS overlappen, lastig om iets over een individu te zeggen

Question 17

Diermodel MS

Answer 17

Experimentele autoimmuun encephalomyelitis (EAE)
* muis injecteren met myelin oligodendrocyt glycoproteïne (MOG) + adjuvant → BBB openen en ziekte induceren/ immuunsysteem activeren
* nadeel: monofasisch ziekteverloop, soms wel recidiverend en progressief + mens en muis zijn niet hetzelfde, vooral CD4+ cellen en ruggenmerg
* voordeel: ontwikkeling natalizumab behandeling MS (monoclonaal antilichaam tegen VLA-4, integrine, voorkomt passage BBB MAAR toename PML opportunistische infecties)
* anti-TNF behandeling: risicofactor voor MS in mensen!

Question 18

Behandeling MS

Answer 18

Targets for treatment:
* Imuuncel depletie
* Immuuncel inhibitie
* Herstel van schade
* BBB transport voorkomen (natalizumab)
→ vaak monoclonale antilichamen: ligand vangen of afschermen van de omgeving (verschillende soorten in)

In overleg met patiënt wat hij/zij wilt: effectiviteit - veiligheid
→ escalation of induction strategy
→ atrofie en biomarkers voor neuraal verlies gebruiken

Question 19

Dementie

Answer 19

• Gezondheid, 4 pijlers: medische conditie, functioneren, cognitief emotioneel, sociaal
• Aging fenotypes: veranderingen in lichaam, geen balans in energie, homeostatische disregulatie, neurodegeneratie → frailty → meer gevoelig aan stress factoren
• Dementie is geen ziekte, wel een syndroom: cognitieve en functionele achteruitgang en neuropsychiatrische aandoeningen
• Onset 70-80 jaar
• Oorzaken: AD, vasculaire dementie, LBD, FTD en anderen (medicatie toxiciteit, endocrien, tekorten)

Types:
* Frontotemporal lobe degeneration (FTLD) - gedrag: Progressive non fluent of semantic dementia
* Dementie met Lewy-bodies: fluctuaties in cognitie, visuele hallucinaties, REM slaap stoornissen, parkinsonisme + biomarkers
* Vasculaire dementie: focale neurologische signalen en MRI (stroke)

Question 20

ziekte van Alzheimer

Answer 20

• Neuropathologie: macroscopisch corticale atrofie, microscopisch de aanwezigheid van amyloïde plaques en neurofibrillaire tangles (bestaande uit hypergefosforyleerde Tau proteïnen)
• Amyloïde cascade hypothese: AD veroorzaakt door leeftijd, genen en familiale risico factoren (mutatie in FAD) → bèta en gamma secretase knippen APP tot Ab wat zich tot protofibrillen en plaque gaat hervormen → oxidatieve stress, membraan toxiciteit, inflammatoir, tau-hyperfosforylatie → neurale celdood, dementie
• trage progressieve ziekte ↔ delerium (mimic, snel)
• Biomarkers: PET scan, FDG scan, CFS → p-Tau en Ab
• Evolutie: Ab veranderingen in hersenen, accumulatie neurofibrillaire tangles, verandering hersenstructuur, cognitieve disfunctie (geheugen), dementie (klinisch functioneren)
• Symptomen: problemen in aandacht, corticale functie (afasie, apraxie, agnosia), executieve functie problemen (planning, organisatie, mentale flexibiliteit), terugtrekken van sociale activiteiten, desoriëntatie, … → BPSD (behavioral psychological symptoms of dementia - apatie, agressie, agitatie, psychose, depressie en mania)
• Diagnose: functionele problemen zijn een vroegtijdig teken! (merken van veranderingen door naasten + impact op dagelijks functioneren) → MMS en CDT, of mini-cog

Question 21

Behandeling AD

Answer 21

• Symptomatisch of disease modifying (in ontwikkeling)
• Klinische studie endpoints: cognitief (MMSE, ADAS-cog, SIB), functioneel en gedrag (DAD, NPI), globaal
• Cholinerge hypothese: lagere productie van ACh, dus acetylcholinesterase inhiberen → voordelig cognitief en globaal maar gelimiteerd effect (donepezil, galantamine, memantine)
• Multidisciplinair

Question 22

Disease modifying AD

Answer 22

• Preventie - disease modifying - symptomatisch
• Verschillende hypotheses; combinatie hiervan waarschijnlijk: amyloïde cascade, cholesterolmetabolisme, mitochondriale cascade, …
• Transgene muizen als model: overexpressie APP geven: secretasen als moleculaire scharen; leer- en geheugen testen
  → Bèta secretase: BRACE1 KO muizen vertonen geen bèta secretase activiteit en overleven: verschillende substraten en inhibitie is haalbaar (brede katalytische site, kleine moleculen nodig door BBB)
  → Gamma secretase: pathways zijn ook belangrijk in kanker/ multimeer enzymcomplex, presenilin deficiëntie veroorzaakt ernstige fenotypes (verhoogd toxisch risico omwille van aspecificiteit voor substraten)
  → anti-polymerisatie agenten
  → immunotherapie: ontwikkelen van antistoffen na injectie Ab2 proteïne MAAR fase 1 veilig en tolereerbaar/ fase 2 stopzetting omwille van veiligheid (meningoencephalitis)
• Preventie is belangrijk: educatie (cognitieve reserve), traumatische hersenschaden beperken, … + voor therapie is een combinatie het beste

Question 23

Frontotemporale dementie

Answer 23

• onset 45-65 jaar, vaak fout gezien als psychiatrische aandoening, 10-20% van dementie gevallen
• Pick disease, Seniel dementie
• Neurodegeneratieve aandoening in corticale neuronen, atrofie in frontotemporale en anterior temporale cortex regio’s met gedrag en taalstoornissen = klinisch fenotype bvFTD en PPA (SV, LV, NFV)
• Neuropathologie: verlies corticale neuronen, astogliosis, microgliosis en ubiquitine positieve inclusies (laag 2)
  → pathologische inclusies: TDP-43, TAU, FUS en UPS
  → MAPT gemuteerd in FTD, niet in AD
  → MAPT, c9orf72, GRN

Question 24

Overlap ALS en FTD

Answer 24

• Kortere levensduur en hogere genetische kans als er in de familie casussen met ALS, FTD of beide zijn
• klinisch spectrum van ALS en FTD (combinatie) = bad news, slechtere prognose → FTD, FTD-MND, FTD-ALS, ALS-Ci, ALS
• Imaging: neurologisch onderzoek, MRI, genetische testing (soms FDG-PET, CFS analyse, …) → onset, follow-up
• geen specifiee biomarkers: neurofilament kan interessant zijn (beschadiging axonen) → vooral in ALS, maar ook FTD → NFl nemen toe bij symptomatische vorm en in geval van mutatie (ook met leeftijd), zo onset symptomen voorspellen
• Symptomatische behandeling: disease modifying en supportive (multiple care en symptomatisch)

Question 25

Tau

Answer 25

Problemen in cel: proteïne, DNA/RNA metabolisme, aggregatie, lysosomale veranderingen, mitochondriale disfunctie
TAU: komt voor in AD, PD, FTD. MAPT mutatie is geassocieerd met FTLD-tau (exon 10 skipping)
* FUNCTIE: canoniek (verrijking axon, MT binding, regulatie cytoskelet) en niet canoniek (nucleaire chromatine interactie - DNA stabilisatie en herstel, signalering)
* PATHOGENE LOCALISATIE: LOF (MT destabilisatie, verstoort axonaal transport, chromatine relaxatie) en toxische GOF (aggregatie en accumulatie)
* dynamisch proces van fosforylatie en defosforylatie: hyperfosforylatie Tau, los van microtubuli en dus destabilisatie, clusters vormen en verstoort axonaal transport
→ problemen in gentranscriptie, toxiciteit, synaptisch verlies, …
→ cell to cell spread: verspreiding over brein
* modellen: TAU overexpressie, maar geen model is perfect (verschil met mens, immature neuronen en kortere T1/2)
* Therapie: transcriptie, translatie, aggregatie, oligomeren

Question 26

Progranuline

Answer 26

GRN (progranuline): functie in microglia en neuronen (CZS)
* heterozygote LOF mutaties (gen deletie, frameshift, nonsense, …) veroorzaken FTD: dominant fenotype of haploinsufficiëntie, deels verlies van GRN
* vermindering PGRN in nulmutatiedragers, allemaal vermindering 50%: levels in bloed en CFS nakijken
* homozygote/ compound heterozygote LOF mutaties veroorzaken NCL11 (volledige KO, vroegere onset): neuronal ceroid lipofuscinosis, zeldzame lysosomale opslagziekte
→ Normaal een rol bij metastase, wondgenezing, vasculogenese en ontsteking / neutrofe factor met lysosomale functie
→ Verlaagt PGRN level geeft TDP-43 pathologie: abnormale microglia activatie, neuroinflammatie, neuraal verlies, synaptisch verlies, lysosomale disfunctie

Question 27

ALS (klinisch)

Answer 27

= amyotrofe laterale sclerose
* Neurodegeneratieve aandoening van zowel UMN als LMN, progressief en selectief afsterven van motorneuronen in de motorische cortex, hersenstam en ventrale hoorn van het ruggenmerg
* 10% familiaal / 90% sporadisch (levensduur 2-5 jaar)
* Symptomen: subacut pijnloze spierzwakte zoals verlamming onderste en bovenste ledenmaten, bulbair of respiratoir + spierkrampen, fasciculaties en gewichtsverlies
* Varianten: Primair laterale sclerose, ALS, primair musculaire atrofie (UMN of LMN) / afhanelijk van welke regio’s aangetast zijn (bulbair, respiratoir, armen, benen) → disease progression
* Diagnose: klinisch, MRI, lichaamsregio’s criteria → beeldvorming (FDG-NPET) en CSF biomarkers (neurofilamenten)
* Behandeling: disease modifying (riluzole) of ondersteunend

Question 28

ALS (neuropathologie en genetica)

Answer 28

• Verlies van motor neuronen-axonen, interneuronen (motorische regio’s)/ neuronale geübiquitineerde proteïne inclusies/ astrogliosis en microgliosis
• Aggregatie proteïnene: TDP-43, FUS, SOD1 → meerdere genen betrokken: SOD1, TARDBP, FUS, C9orf72
• autosominaal dominant, bijna volledige penetratie, mutaties in genen van aggregerende proteïnen / sporadisch ook aggregaten maar zonder mutatie
• 3 pathways: verstoorde autofagie of proteostase, RNA metabolisme en cytoskelet

Question 29

ALS (neurobiologie)

Answer 29

TARDBP en FUS: autosomale missense mutaties, beide RNA bindend en predominant nucleair (verplaatsing tussen nucleus en cytosol), nuclair signaal → missense mutatie → aggregatie
* Functies: miRNA processing, stress granules, RNA transport, splicing, nucleosytoplasmatische shuttling, transcriptie
* TDP-43 en FUS: toxiciteit (LOF in nucleus) en aggregatie (GOF in cytoplasma)
* proteïne aggregatie: prion like domains nodig voor vloeistof vloeistof fase separatie in stress granules → mRNA beschermen in stress, uit stress dan mRNA vrij en terug translatie MAAR te veel stress en te vaak deze cyclus geeft aggregatie (cytoplasmatische GOF)
* splicing problemen, transcriptie disregulatie en binding aan UG rijke domeinen → verstoring RNA metabolisme (nucelaire LOF)
* Geen geaccepteerde TDP-43 muis modellen: overexpressie mutant (WT) is toxisch, overexpressie hTDP-43 geeft downregulatie mTD-43 (endogeen), verstoring in autoregulatie TDP-43 expressie

C9orf72: autosomaal dominant, repeat fout ‘GGGGCC’ (TDP-43 pathologie)
* 100-1.000 repeats: RNA repeat accumulatie, RNA foci → verstoort cellulair RAN translatie → translatie van RNA herhalingen zonder de conventionele initiatiecode ATG → vorming van dipeptide repeat proteïne (DPR’s) → accumulatie van DPR’s → toxiciteit

SOD1: autosomaal dominant, missense mutatie die de enzymatische functie aantasten
* mutante SOD1 muizen worden veel gebruikt: motorneurondegeneratie is niet cel-autonoom,
* behandeling: Lentiviral RNAi, ICV geleverd oligonucleotide, AAV shRNA, … → Tofersen

Question 30

Charcot Marie Tooth disease

Answer 30

• Symptomen en signalen: spierzwakte en sensorische problemen, problemen met wandelen, voet deformaties, trage progressie (onset adult) → armen en benen
• Diagnose: klinisch beeld, EMG (type 1 - demyelinisatie en type 2 - axonaal verlies), genetische defecten
• Perifere neuropathie: verworven (chemotherapie zoals vincristine, immuniteit, infectie, …) of overgeërfd (HMSN en HMN)
• Genetics: endeliaanse overerving, complete penetratie, variabel → vaak autosomaal dominant, meestal type I (80%)
  → Genen: MPZ, PMP22, … >100 genen
  → CMT1: PMP22 duplicatie, disfunctie myeline
  → CMT2: axonaal transport, mitochondira, RNA metabolisme, …

Question 31

CMT (neurobiologie)

Answer 31

• mutaties in HSPB1 veroorzaakt CMT2 of distale HMN: S125F en P182L
• Model: Transgene muis met mutant HSPB1 via Thy1 promotor en HA-tag (postnatale expressie in neuronen)
  → vanaf 6 maanden abnormaal gedrag bij optillen aan staart, motorische problemen, spierzwakte, ‘steppage’ wandeling, clawed hind paws, distaal axon verlies, spier atrofie, fiber groepering, verlies innerverende neuromotorjuncties, …
  → CMAP bij beide lager, SNAP enkel bij S125F lager
  → leeftijd afhankelijk, cell autonoom mechanisme, goed model
• Mechanisme: verstoorde neurofilament assembly, mitochondriaal axonaal transport is verstoord in DRG neuronen van S135F mutante muizen + deacetylatie van alfa-tubuline in neuronen van S135F en P182L muizen
• Therapie: HDAC6 (cytoplasma), via NES (nuclear export signal) acetylatie nagaan van alfa tubuline → tubastatin A is een inhibitor → terug acetylatie, axonaal tranpsort, CMAP en SNAP nemen toe, reïnnervatie → keert fenotype om + anti kanker werking (inhibeert vincrisine op goede manier)

Question 32

GARS

Answer 32

Andere vorm van CMT2
* Symptomen: motorische en sensorische problemen, afname in innervatie (ook demyelinisatie), defect mitochondriaal axonaal transport, verminderde acetylatie van alfa tubuline
* HDAC6 (tubastatin A): verbeterde motorfunctie en innervatie, …