Medicina de Laborator specialitate medicală din grupul specialităţilor paraclinice,care are ca obiect de activitate efectuarea investigaţiilor delaborator pe eşantioane de produse biologice prelevate de lapacienţi, sau din mediul care poate afecta pacienţii, în scopul de a contribui la stabilirea diagnosticului, sau laevidenţierea dinamicii modificărilor fiziologice şi fiziopatologicedin organism.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Are o istorie destul de scurtă, de un deceniu, dar a intrat înlimbajul medical curent. Investigarea bolilor a crescut în complexitate Locul şi rolul major al investigaţiei de laborator pentrudiagnosticul precoce al unor stări patologice Aplicarea schemelor de diagnostic (algoritmuri simplificate) suntde un mare ajutor clinicianului.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Uniunea Europeană ne permite să ne păstrăm tradiţiile, dar ne

obligă să respectăm regulile europene. Medicul de laborator trebuie recunoscut pe plan european. De la 1 ianuarie 2005, statele membre UE au trebuit să introducăobligatoriu standardele de trasabilitate. Trasabilitate urmărirea realizării unui test de laborator de larecoltare până la raportul de analiză.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Prof. univ. dr. Mihai NechiforDr. Manole CojocaruPractica medicinii de laboratormcojocar@cmb.roProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Elemente de baza in interpretarea rezultatelor testelor delaboratorEvaluarea medicala a rezultatelor testelor de laborator include 2 etape: evaluarea transversala: compararea rezultatelor obtinute cuvalorile de referinta, range-ul terapeutic sau limita de decizie

clinica; monitorizarea longitudinala: compararea rezultatelor actuale alepacientului cu cele anterioare.Pentru interpretarea corecta a rezultatelor obtinute la determinareadiversilor analiti, laboratorul este obligat sa comunice in buletinul finalvalorile de referinta specifice sexului si grupei de varsta din care face partepacientul testat.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”Valorile de referintaPot proveni din urmatoarele surse: furnizate de producator pentru metoda de lucru respectiva, pe baza unor studii cu caracterstatistic literatura de specialitate (carti de referinta in domeniul medicinii de laborator), mai ales in cazulanumitor grupe de varsta (nou-nascuti, varstnici) studii proprii ale laboratorului, (daca acesta are acces la datele clinice ale populatiei testate).Valorile de referinta se aplica in general la 95% din populatia testata, astfel ca va exista mereu unprocent redus de subiecti sanatosi la care valorile anumitor analiti sa fie situate in afaraintervalului de referinta stabilit.Pentru a evita confuziile de diagnostic si investigatiile inutile, se recomanda ca interpretarearezultatelor testelor de laborator sa se faca intotdeauna in contextul clinic al pacientului.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-

,,Investeşte în oameni!”

In situatia in care apar valori critice la anumite teste de laborator, careimpun o decizie terapeutica de urgenta, laboratorul isi asuma obligatia dea comunica rezultatele medicilor si pacientilor cat mai repede posibil.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Pe langa arsta si sex, este important sa se tina cont de existentaaltor factori care pot influenta sau interfera cu rezultatele.- factori biologici de influenta: determina modificari in vivoale unui analit, independent de metoda utilizata; acestemodificari sunt de regula tranzitorii si influenteaza temporarrezultatul;- factori de interferenta: actioneaza dupa recoltarea probei(in vitro) si conduc la un rezultat care nu corespunde cu nivelulreal al analitului in organism (false cresteri sau scaderi).Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Factori biologici

care pot exercita influente si principalele teste de laborator afectatesunt:Factori de origine etnica - dublul si triplul test de sarcina.Altitudine - CRP creste pana la 65%, Hb si Ht cresc panala 8%, creste nivelul de acid uric; scade creatinina urinara,clearance-ul la creatinina, estriolul si transferinaRitmul circadian - Cortizolul este crescut in cursul zilei siscade in cursul noptii; Potasiul prezinta o concentratiescazuta dupa-amiaza fata de valorile matinale.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Greutate corporala - persoanele obeze prezinta concentratii maimari de acid uric, colesterol, LDH, insulina si glucozapostprandiala.Variatii sezoniere - T3 scade cu 20% vara.Alimentatie - dieta hiperproteica determina cresterea ureei si aacidului uric. Dieta bogata in grasimi creste nivelul de colesterol sitrigliceride; Inanitia scade nivelul colesterolului, al trigliceridelor,ureei, T3 si T4 si creste nivelul creatininei si al acidului uric.

Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”Consumul de cafea - acidul vanilmandelic, metanefrinele (se va evita consumul cafelei cu72 ore inaintea recoltarii).Consumul de alcool - efecte acute (2-4 ore) - scade glicemia si creste acidul uric; efectecroniceFumatul - efecte acute (1h) - creste nivelul de cortizol. Efecte cronice - creste nr deeritrocite, Hb, Ht, nr de leucocite si neutrofile, colesterolul total si LDL colesterol, Pb, Cd,Cu, CEA si scade nivelul de prolactina si HDL.Efortul fizic - creste CK, AST, ureea, glucoza, albumina, acidul uric, ACTH, cortizolul,hormonul de crestere si scade nivelul de insulina.Stresul emotional - creste nivelul prolactinei, cortizolului, TSH, hormonului de crestere,insulinei, albuminei, fibrinogenului, glucozei si colesterolului.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Interferente medicamentoaseInterferentele exercitate de medicamente asupra testelor delaborator trebuie luate in considerare atunci cand se interpreteazarezultatele.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Variabilele preanalitice legate de modul de recoltare, prelucrare, stocare sitransport al probelorPosturaLa trecerea din clinostatism in ortostatism transvazare a 8% din apa dincompartimentul vascular in cel interstitial, intr-un procent de aproximativ crestere de 3-8% a nivelului de proteine serice si a componentelor legate deproteine, daca proba este recoltata imediat dupa un ortostatism prelungit si nuse asteapta cel putin 10 minute de decubit dorsal.Creste concentratia de Hb, nr. de eritrocite, nr.de leucocite, proteine totale,albumina, imunoglobuline, colesterol si calciu.La pacientii cu edeme modificarile sunt si mai pronuntate.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Durata stazei venoaseCompresia venoasa exercita aceleasi efecte ca si schimbarile posturaledin clino- in ortostatism.Astfel, concentratia proteinelor totale poate sa creasca cu pana la 20%dupa o staza venoasa de 10 minute.Se recomanda ca durata aplicarii garoului sa nu depaseasca 2 minute.

Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Ultima ingestie de alimenteIngestia de alimente inainte de recoltare determina o crestere anivelului glucozei, fosforului si bilirubinei, o crestere mai accentuataa potasiului si ALT, precum si o crestere moderata sau usoara aacidului uric, proteinelor totale, calciului si colesterolului.Continutul in grasimi al mesei determina nivelul trigliceridelor.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Proceduri efectuate in scop diagnostic si terapeuticInjectiile intramusculare cu anumite substante(benzodiazepine, clorpromazina, lidocaina, fenobarbital)pot determina cresteri ale CK.Contaminarea probelor de laborator cu solutii perfuzabilereprezinta cel mai frecvent tip de interferenta preanalitica in spital.recoltarea probei de sange nu trebuie sa se faca niciodata proximal de loculperfuziei

se recomanda ca laboratorul sa fie informat despre tipul substanteloradministrate si momentul la care s-a efectuat prelevarea probelor.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Recoltarea probelor de pe cateterele intravenoase si intraarteriale:Canula trebuie spalata in prealabil cu ser fiziologic,primii 5 mL de sange trebuie aruncati inainte de recoltarea propriu-zisa aprobei de sange.Recoltarea pentru probele de coagulare de pe lateterele contaminate cuheparina este in mod critic influentata,pentru determinarea APTT si a timpului de trombina se recomanda ca ocantitate de sange echivalenta cu dublul volumului cateterului sa fiearuncata inainte de prelevare.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”Hemoliza in vitroCauze- aspirarea puternica a sangelui, in special in cursul punctionarii venelor superficiale si maiales daca se folosesc ace groase;- obstructia partiala a unui cateter venos sau arterial; ca urmare a acestui fapt aspirarea estemai intensa daca recoltarea se face cu o seringa;

- recoltarea probei cu o seringa si distribuirea sa in mai multe tuburi;- agitarea puternica a tubului;- centrifugarea precoce a probei, inaintea incheierii procesului de coagulare;- centrifugarea probei partial coagulate la pacienti aflati sub tratament cu anticoagulanteorale;- presiune pozitiva sau negativa in tuburile de recoltare;- diluarea sangelui cu solutii hipotone;- congelarea-decongelarea sangelui total;- stocarea sau transportul sangelui integral intr-un interval de cateva zile, in conditiiambientale.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Efectele hemolizei pot fi clasificate in functie de mecanismul implicat:- cresterea constituentilor intracelulari in fluidul extracelular; se inregistreazaastfel niveluri ridicate de LDH, potasiu, AST, Fe;- interferenta optica prin culoarea hemoglobinei; gradul interferentei depinde delungimea de unda la care se face citirea analitului, tipul blank-ului si reactivului;- interferarea constituentilor intracelulari cu reactiile chimice folosite pentruanaliza componentelor din ser/plasma: ex.: activitatea peroxidazica ahemoglobinei interfera cu metodele diazo de determinare a bilirubinei si induce

valori fals scazute, iar adenilkinaza eliberata interfera cu determinarea CK.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”In laboratoarele Synevo exista urmatoarea procedura de comunicare a rezultatelor la testelede biochimie, in functie de gradul hemolizei:- hemoliza usoara - parametrii afectati sunt CK, K, AST, LDH cu cresterea valorilor acestora.In acest caz nu se va lucra sau nu se va comunica rezultatul pentru LDH; pentru ceilaltiparametri se va aplica comentariul - ser usor hemolizat; valorile CK, K si AST ar putea fiinfluentate.- hemoliza moderata - parametrii afectati sunt K, LDH, AST, CK, Fe - cu cresterea valorilor sicu scaderea valorilor ALP, Bil D. In acest caz nu se va comunica rezultatul acestor parametri.- hemoliza intensa - sunt afectate toate testele biochimice si se recomanda repetarearecoltarii.In cazul testelor de coagulare, probele hemolizate nu vor intra in lucru. Testele deimunochimie sunt evaluate de producator pentru interferentele analitice induse de hemoliza;in prospectele reactivilor este precizat un nivel limita al hemoglobinei serice, care daca estedepasit poate induce interferente.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Asistentul medical de laborator

Prepara si in anumite cazuri prelucreaza partial probele biologiceTrebuie sa posede cunostinte privind normele de acceptare a probelor, protejarea datelor personale ale pacientului confidentialitateProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Protocolul de acceptare a probelor:Primirea probeiVerificarea starii probeiVerificarea identitatii pacientuluiMarcarea probeiPlasarea probelor si performarea unor procedee preanaliticeTransmiterea probelor catre analizareProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Medicina de laborator nu poate progresa fără informaţiipermanente. Medicina de laborator a beneficiat de imensul aport adus devarietatea şi complexitatea mijloacelor de investigaţie. La progresele actuale ale medicinii de laborator a contribuit în mod

special bio-medicina moleculară.

Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Factori predispozanti interni,individuali(varsta, sexul, unele polimorfidmegenetice, stress oxidativ, deficientevitaminice,, inflamatie,, diverseafectiuni endocrine, imunologice,metabolice, tumori, nivel de educatie,etc.)(Factorii genetici)Susceptibilitate la boalaFactori de mediu(infectii, fumat,noxe, stress etc.)Alterari subtile, cumulative

Modelul bio-psiho-socialProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Glosar de termeni GenaUnitatea ereditatii in organismele vii. Genele poarta instructiuni privind calitatea proteinelor carepot fi exprimate de acestea (proteinele=fenotip)Secventa nucleotidica (structura primara AND codifica informatia genetica, respectiv instructiunilegenelor despre calitatea proteinelor (secventa de aminoacizi)Cromatina- materialul genetic eucariot, deosebit de cel procariot; este delimitata de nucleu si este

compusa din fibra nucleoproteica AND+ proteine nonhistoniceEreditatea, la eucariote, este definita de doua nivele informationale: nivelul informatiei genetice sinivelul informatiei epigenetice care determina conformatii ale cromatinei accesibile sauinaccesibile factorilor de transcriere;Expresia genica este functia genei de a transmite informatia genetica (codificata in secventa nucleotidicaAND) la o molecula ARNm si ulterior, la o proteina, unde informatia genetica devine secventa deaminoacizi, ce confera o calitate particulara proteinei; expresia genica poate fi activata saurepresata in functie de starea transcriptionala a cromatinei. Informatia epigenetica poate modulaexpresia genica in functie de modificarile biochimice de la nivelul AND si histone.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Materialul geneticProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Materialul geneticProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Transcriptie - TranslatieProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Glosar de termeniGenomica- studiul tuturor genelor unei persoane, a functiei lorde expresie, da si interactia lor cu mediul.Genotipul- informatia genetica interna si transmisibila ereditarpe care o poarta un individ.Genotipul ramane constant in orice celula a individului, indiferentde tipul de specializare a acesteia.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Glosar de termeniNutrigenomica- studioul relatiilor moleculare intre nutritie si expresia genica in anumitecelule specializate (tesuturi/organe).Ne ajuta sa intelegem relatiile dintre dieta si stabilitatea genomica (in termenii expresieicorecte a genelor) si patogeneza (expresia inadecvata a genelor).Famacogenomica- studiul raspunsului genomului la un medicament. Genomica ajuta inacest caz prin precizarea polimorfismelor in genele critice, care controleaza relatia cumediul (nutritia)- deci acre afecteaza procesarea alimentelor purtatoare de compusiactivi (precum folatii etc). Inaintea unei prescriptii de medicamente trebuie sa seconsidere atat profilul polimorfismelor, cat si reactivitatea (rezistenta sau activareaunor gene care conduc la rezistenta) fata de acel medicament.

Fenotip- manifestarea fizica, exterioara a unui organism; genotipul este opus- informatiaintrinseca, ce codifica fenotipul, calitatea acestyia. La nivel molecula, celula, fenotipulreprezinta proteina, ca expresie a genei.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Glosar de termeniProteina- fenotipul, expresia unei gene. Molecula complexa, definita de secventa in amonoacizi,care confera calitatea proteinei (capacitatea sa de a activa ca enzima sau ca molecula structurala,implicata in realizarea fenotipului celular, al specializarii ceulare si deci tisulare/a organelor.Proteomica: studiul, la scala larga, prin metode highthroughput, prin utilizarea de chipuri cumarkeri proteici aranjati in stil “array”, care detecteaza modificari in structura proteinelor,detecteaza proteine noi intr-un material biologic, detecteza functia proteica. Proteomul reprezintatotalitatea proteinelor, corespunzatoare genomului. Totalitatea proteinelor produse de unorganism, in toate celulele sale. O boala particulara se poate dezvolta datorita faptului ca anumiteproteine nu mai sunt sintetizate, in genotipul individului (celulei) fiind prezenta o mutatie (insecventa AND). Studiile proteomice pot conuce la identificarea de markeri proteomici pentrudiagnosticul unei anumite boliBiomarker- substanta, proteina, gena,modificare intr-o gena sau proteina sau metabolism careindica riscul la o anumita boala. Pot fi studiati si utilizati in diagnostic markeri genetici, proteomici,

metabolomici etc.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Notiuni de genetica generala• Zigotul contine 23 perechi de cromozomi, fiecare provenind de la cate unparinte• Fiecare gamet care intra in fecundatie contine un genom care reprezintagenotipic un parinte; gametii nu contin perechi de cromozomi (n); fiecaregamet are doar jumatate din genomul celulelor somatice (2n) adica doar 23cromozomi• Ce sunt cromozomii?- particule celulare, vizibile la microscop, ce contininformatia ereditara: genetica si epigenetica (referitoare la calitateaproteinelor care vor defini celulele organelor si referitoare la expresiaspatio-temporala a genelor in proteine)Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Ce sunt geneleInformatia ereditara este codificata si impachetata in structuri denumite gene.Genele sunt parti ale cromozomilor denumite unitati de transmitere ereditara a caracterelorGenele vor determina controlat producerea de caractere la individul in formare si dezvoltare.

In functie de modul de trannsmitere, genele pot fi:dominante (caracterele corespunzatoare vor domina peste caracterele recesive) saurecesive (ex. genele care determina culoarea opchilor: daca tatal are ochi bruneti, iar mamanegri, iar daca gena tatalui este dominanta, atunci copilul va exprima gena tatalui si va aveaochii bruneti.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

GenaProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Relatia genotip- epigenotip – fenotipDefinirea specializarii celulare in termeni moleculari epigeneticiGenotip totalitatea genelor, aranjate intr-o secventa unica, specifica individuluiFenotip totalitatea proteinelor exprimate de catre gene celule cu specializari diferite vor fi definite de fenotipuri diferite, chiar daca genotipul celulareste identicEpigenotipul totalitatea modificarilor biochimice la nivelul AND + proteine histonice sinon-histonice modificari de exprimare a genei:• Intr-o celula specializata doar anumite gene din cadrul genotipului sunt active,restul sunt silentiate• Expresia genica si seturile de gene active/inactive din cadrul genotipului definesc,

prin intermediul epigenotipului, fenotipul celularProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Relatia genotip-fenotip:organele diferite ale unui individ sunt formate din tesuturi in cadrul carora celuleleprezinta un genotip comun, dar un epigenotip / fenotip caracteristic tesutuluispecializatFenotip celular -Tesuturinervoase specializateFenotip celular renalFenotip celularmiocardicFenotip celularpulmonarProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Specializarea tesuturilor /organelor se formeaza indecursul proceselor deembriogeneza sicitodiferentiereOdata finalizat, paternul dediferentiere se transmitepentru fiecare tesut deorgan in parteAlterarea patern-ul dediferentiere patologieProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-

,,Investeşte în oameni!”

Informatia genetica ramane constanta in decursul vietii si rareori va acumula mutatii,In schimb informatia epigenetica se modifica mereu in decursul proceselor de adaptare ladinamica conditiilor ambientale:Fenotipul se ajusteaza permanent prin interactiunea cu mediul si induce procese dereparare si regenerare ori de cate ori apar leziuni datorate acestor interactiiFactoripredispozantiinterni,individuali(Factorii genetici)Susceptibilitate la boalaFactori demediu(infectii,fumat,noxe,stress etc.)Alterari subtile, cumulativeProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Genotipul celular ramane in generalconstantin decursul etapelor de dezvoltare;Totusi, se acumuleaza mutatiipunctiforme care in mod normal nuperturba dramatic functiacelulara/organelorEpigenotipul celulelor, specific tesuturilorspecializate din diferite organe semodifica insa substantial in decursuladaptarilor in perioada de imbatranireaproape complet schimbat;

Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Cum se modifica fenotipul celularin imbatranire?• fenotipul caracteristic celular este modificat prin noile instructiuni de expresie a genelordobandite in interactiunea genom – mediu• pot aparea noi seturi de gene activate / inactivate• in general sunt afectate urmatoarele gene:• genele vitale (housekeeping, ex. genele care controleaza ciclul celular(limiteaza replicarea),• genele care controleaza repararea leziunilor AND• genele care controleaza adeziunea celulara.In procesul imbatranirii, la nivelul fiecarui tesut specializat apar modificari aleepigenotipului celular in sensul vulnerabilizarii tesutului ( scaderea capacitatii deregenerare si de reparare).Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Modificarea epigenotipurilor celulare specifice de tesut are loc treptat, in decursul vietii unuiindivid, prin interactia permanenta intre genom si mediuGradul de modificare epigenetica si eficienta sa in stabilizarea genomica depinde de impactulpe care il are genomul cu mediul si de capacitatea genelor vitale de reparare a leziunilorgenomice survenite in decursul proceselor de adaptare

Epigenomul este interfata dintre genom (gene) si mediu.Alegerea conditiilor ambientale pentru a mentine in buna functionare genele prin intermediulepigenomului sunt deci esentiale.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Creerul se dezvolta intr-un ritm propriu, fiecare etapa fiind definita de un program specific:1.dezvoltarea din perioada fetala2.dezvoltarea in perioadele diferite ale vietii (copilarie, adolescenta, perioada adulta siimbatranirea)Dupa nastere, celulele nervoase prezinta un pattern propriu, dinamic,de dezvoltare, pemasura exercitarii functiilor cognitive:Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

In procesul normal de imbatranire a creerului au loc multiple modificari la nivelulfunctional, structural, celular si molecular. Celulele nervoase, neuronale, pot saraspunda la aceste modificari specifice imbatranirii fie in mod adaptativ, rezistand sisupravietuind in mod sanatos la noul mediu, modificat, fie pot sa sucombe, alegandcalea cascadelor neurodegenerative care conduc la boli precum Alzheimer siParkinson.Dezvoltarea creierului in decursul vietii s-a realizat printr-o activitate sustinuta a

metabolismului specific acestui organ in sensul realizarii a doua deziderate esentiale : neuroprotectia neuroregenerarea.

Imbatranirea creeruluiProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Mecanismul molecular al acestor procese normale are la baza producerea de factorineuroprotectori si neuroregenerativi, reprezentati prin:-factori neurotrofici-cytokine-expresia proteinelor care promoveaza supravietuirea celulara (precummoleculele-chaperoni, enzimele cu activitate antioxidanta, proteina Bcl-2 siproteinele inhibitoare a procesului apoptotic)-factori cu rol de mentinere a integritatii (stabilitatii) genomice prin diversemecanisme (precum activitatea telomerazei, a proteinele cu rol reparatorADN, metilarea cromatinei(ADN/histone) si-factori care au capacitatea de a activa calea regenerativa prin care semobilizeaza celulele stem neuronale sa inlocuiasca neuronii lezati si glia.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Ce determina schimbarea cursului normal al activitatii acestormolecule, in cadrul proceselor neuroprotective sineuroregenerative ?Etapa de dezvoltare care coincide cu imbatranirea este influentata de factoriigenetici si epigenetici, care-la randul lor, aduc in context si factorii ambientali.Astfel : procesul neuroprotectiv endogen este prevalat de anumite mutatiiin gene critice, care determina formele familiale, mostenite, de bolineurodegenerative asociate imbatranirii (AD, PD etc.) : APP (proteina precursoare a amiloidului), care cauzeaza AD Synucleina si Parkina, care cauzeaza boala Parkinson (PD) Huntingtina, receptorul de androgen, ataxina,s.a., care determinaboli asociate cu repetitiile trinucleotidice (boala Huntington etc)Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Procesul neuroprotectiv poate fi influentat de factorii demediu (asociati cu nutritia- restrictia calorica si suplimentarea

cu folati//colina si substante antioxidante) si de modificareafactorilor comportamentali (asociati cu activitateaintelectuala si fizica).Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Cai de imbatranire sanatoasa a creerului• Imbatranirea sanatoasa a creierului se poate realiza la nivel molecular prin activarea unuiraspuns echilibrat (hormesis ???), in care neuronii suprasolicita calea neuroprotectoare princresterea productiei de factori neurotrofici (TFN) si de proteine de stress.• Procesul neuroregenerativ, pe de alta parte, este si el activat intensiv : celulele stemneuronale care rezida in creierul adult sunt de asemenea reactive fata de cerintele impusede modificarile conditiilor ambientale si devin capabile sa inlocuiasca rapid celuleleneuronale si gliale pierdute sau disfunctionale, chiar in creierul aflat in procesulimbatranirii.• Cercetarile recente, bazate pe abordarea metodelor specifice biologiei moleculare sicelulare moderne, au revelat capacitatea remarcabila a celulelor creerului de a fi rezistentela imbolnavire prin adaptarea la conditiile ambientale modificate din timpul procesuluiimbatranirii.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-

,,Investeşte în oameni!”

Cai de imbatranire sanatoasa a creierului• Aceste procese care definesc imbatranirea sanatoasa au fost descrise la persoanelefoarte longevive, care traiesc peste 90 de ani.• Creierul acestora a functionat in parametri fiziologici sanatosi pana la adancibatraneti, fara sa se imbolnaveasca.• Caile moleculare prin care creierul acestor indivizi reuseste sa se adaptezeprocesului imbatranirii sunt investigate de specialistii in imbatranirea cerebrala.• Ei urmaresc factorii care contribuie la stabilitatea, dar concomitent, si plasticitateacelulelor neuronale, in cursul imbatranirii.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Caile de adaptare a celulelor neuronale la conditiile specificeperioadei de imbatranireIn celulele creierului, ca si in alte organe ale corpului uman, are loc o acumulareprogresiva de molecule lezate si o instalare a unui metabolism energeticdezechilibrat.Celulele neuronale si gliale se pot adapta la conditiile adverse dinperioada imbatranirii prin :– cresterea capacitatii lor de a coopera cu stress-ul,

– cresterea capacitatii lor de a compensa pierderea sau lezarea celulelor prinproducerea de noi celule neuronale si gliale,– remodelarea circuitelor neuronale.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Ce cale alternativa exista in cazul in care calea adaptativa nuare succes?In cazul in care adaptarea nu se realizeaza cu succes, are loc : lezarea celulelor neuronale la nivel molecular si activarea proceselor inflamatoare, care conduc la disfunctia in activitatea esentiala a neuronilor- asigurarea activitatii Sinapselor degenerarea neuronala si moartea celulara.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

In creierul sanatos exista regiuni diferite sub aspectul pierderii de neuroni: regiuni in care are loc o descrestere foarte slaba sau chiar nu are locscaderea numarului de neuroni regiuni cu pierderi neuronale evidente, dar care pot fi compensate prin

expansiunile arborelui dendritic si prin cresterea sinaptogenezei in neuroniiramasiCa urmare, numerosi neuroni pot ramane in unele regiuni ale creierului pentruintreaga viata, pe cand in alte regiuni, precum bulbul olfactiv si girusului dentatal hippocampului, pot cunoaste inlocuirea permanenta a neuronilor dintr-unpachet de cellule progenitoare (stem).Aceasta capacitate regenerative au nor regiuni ale creierului poate persistaintreaga viata.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Tintele moleculare in procesul de modificare a fiziologiei neuronalein creerul aflat in procesul de imbatranireIn procesul imbatranirii normale pot fi amenintate urmatoarele proceseimportante in fiziologia neuronilor si in formarea sinapselor caile neuroprotectoare-fosforilarea proteinelor (datorita alterarilor in activitatea kinazelor sifosfatazelor)- cai de intretinere a homeostaziei calciului-cai de intretinere a expresiei genice corecte-caile de control al impachetarii structurilor proteice (proteinelor

chaperon) si-caile de control al degradarii proteinelor (prin sistemele proteasom silizozomale) sisteme de neurotransmitatori :Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Timingul instalarii modificarilor fiziologiei si structurilorneuronale in decursul procesului de imbatranireIn procesul de imbatranire modificarile fiziologice neuronale au loc prin intermediul modificariiurmatoarelor cai metabolice normale: de semnalizare moleculara, de protectie si regenerare neuronalaMomentul in care apar modificarile in fiziologia neuronale este situat pe scala de evolutie aprocesului neurodegenerativ mai devreme sau mai tarziu, in decursul procesuluiimbatranirii, cu initierea procesuui neurodegenerativ, in functie de urmatorii factorimajori: predispozitia particulara genetica si conditiile ambientale, care afecteaza expresia genica si stabilitatea genomica prinintermediul epigenomului.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

La nivel celular au loc modificari ale cailor metabolice celularespecifice functiei neuronaleModificarile celulare si moleculare care au loc in celula neuronala in decursulimbatranirii promoveaza disfunctia a numeroase cai metabolice si a unor caide semnalizare :-stress oxidativ marit (producerea de radiucali)-acumularea moleculelor alterate oxidativ (proteine, acizi nucleici si lipide)-deficit de energie ca rezultat al alterarilor in vasculatura cerebrala si in functiamitocondriala- celulele creerului acumuleaza un stress oxidativ si metabolic, trasaturi universale,pentru orice organ, in procesul imbatranirii.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

La randul lor, celulele neuronale sufera modificari ale reteleimoleculareIn procesul normal de imbatranire sunt afectate urmatoarele molecule:• proteine• acizilor nucleici• lipideIn cazul in care se pierde echilibrul fiziologic care garanteaza imbatranirea normala, se instaleaza

bolile neurodegenerative asociate imbatranirii: Alzheimer, Parkinson.In decursul evolutiei acestor boli, sunt exacerbate:• Modificari in structura si functia proteinelor• Modificari in structura acizilor nucleici:• Modificarea oxidativa a bazelor in cadrul ADN/ARN (modificari in informatia genetica sauMUTATII)• modificari biochimice la nivelul cromatinei (fibra nucleoproteica ADN/histone) independentede informatia genetica- modificari EPIGENETICE• Modificarea lipidelorProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Cum regleaza epigenotipul expresia genelor?Prin intermediul modificarii biochimice a conformatiei cromatinei (ADN+ histone)O conformatie a relaxata a cromatinei face posibila accesarea seturilor de gene decatre factorii de transcriere (TF) activare genicaFT semnalizeaza ARN polimeraza pentru initierea procesului de transcriptieSe pot forma astfel conformatii accesibile, cu activarea genica sintezaproteinelor, sau se pot forma conformatii inaccesibile, represive, care determinasilentierea genelor si disparitia fenotipului (proteinei).

Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Important:modificarile biochimice (NU DE STRUCTURA) la nivelul ADN nu sunt mutatii!Ele pot insa sa devina extrem de usor mutatii (in functie de conditiile de reactie catalizata de ADNmetiltransferaza in prezenta SAM)Aceste modificarile biochimice, nestructurale, epigenetice, care au loc la nivelul ADN si histone nusunt realizate de agenti externi, precum mutagenii cunoscuti:• “Metilarea ADN”,• “Metilarea histonelor”,• Acetilarea histonelor”,• “Deacetilarea histonelor” etc.Modificarile ewpigenetice sunt realizate prin procese fiziologice, proprii organismului, fiind catalizatede enzime endogene, in reactii catalitice ce se desfasoara in conditii normale, fiziologice (ADNmetiltransferaza, histon metilaza, histon acetilaza/deacetilaza etc).Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Important:• Ambele informatii – genetica si epigenetica - sunt ereditare (se transmit prin diviziunilecelulare-mitotice si meiotice)• Informatia genetica nu se modifica decat prinmutatii (modificarea secventei nucleotidice);

acestea nu se repara si se “fixeaza” in structura primara a AND, transmitandu-se la generatiileurmatoare;• Informatia epigenetica este reversibila si transmisibila;• Modificarile epigenetice se pot controla si influenta prin dieta, stil de viata, medicamente etc.• Astfel, prin diverse activitati interventionale, epigenomul celular poate fi reprogramat• La fel, se poate controla reprogramarea epigenomului in decursul Imbatranirii (se poateincetinii reprogramarea epigenomului si vulnerabilizarea fata de conditiile ambientale prindieta (stil de viata, nutritie) si tratamenteProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Trecerea de la o etapa la alta implica reprogramarea epigenomica (la nivel organismic) sauepigenotipica (la nivel celular)In cadrul fiecarei etape de dezvoltare pot avea loc reprogramari epigenomice datorateinteractiei cu mediul (proces permanent de adaptare)Alegerea noastra in ceea ce priveste dieta si tratamentele eventuale trebuie sa tina cont deefectele conditiilor ambientale asupra epigenomuluiModificarile epigenomului pot fi transmise la generatiile urmatoare sau se pot reseta ingeneratia genitorilor pentru a nu fi transmise descendentilor; acest lucru se poate realiza prin

abordarea unui stilul de viata (dieta, poluare, organizarea vietii etc) adecvatParcurgerea etapelor de dezvoltare estedefinita de programe epigenomiceProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Este alegerea noastra in ceea ce priveste o dieta adecvata atat pentrusanatoatea noastra si mai ales pentru sanatatea descendentilorInformatia epigenetica este ereditara- ea se transmite ca si informatiagenetica, in diviziunea celulara, la celulele nou formate.Modificarile epigenetice se pot transmite atat in mitoza (in decursulcitodiferentierii si formarii organelor sau in decursul proceselor de repararesi regenerare), cat si inmeioza (formarea gametilor).Formarea gametilor la viitorii genitori este extrem de importanta.Procesul meiozei, in perioada fetala (specializarea celulelor gameticeprimordiale-PCG), cu continuare in perioada adolescentei, este influentatdramatic de mediu/stil de viata, dieta, poluare.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

In fecundatia gametilor astfel formati in perioada perinatala are loc recombinarea

celor doua genomuri (provenite de la genitori), venite cu un anumit grad destabilitate genomica (mutatii). Se formeaza astfel un nou genotip al descendentului(fatului).De asemenea, are loc o reprogramare intensiva a epigenomului (au locdemetilari/remetilari ADN succesive care pregatesc despecializarea gametilor siformarea celulei ou (zigotului) totipotent.Formarea blastocistului marcheaza finalul acestor ajustari ale epigenotipurilorgenitorilor; se initiaza prima specializare celulara in embrionul in formare.Urmeaza stabilirea pattern-urilor de diferentiere specifica de tesut si etapele detransmitere clonala a acestoar in formarea primelor organe. .Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Genomul indivizilor descendenti depinde de reprogramareaepigenetica a gametilor genitorilor in perioada perinatala si dereprogramarea epigenetica din perioada fetalaProcesele amintite sunt extrem de importante.Reprogramarea trebuie sa aibe loc precis, controlat, cu tintirea corecta agenelor implicate. O data format pattern-ul de specializare pentru viitoarele

tesuturi ale fatului, pattern-urile de expresie a seturilor de gene definitoriipentru fenotipurile celulare vor fi transmise clonal in fiecare celula atesuturilor/organelor in formare.Fiziologia organelor in decursul veitii unui individ este dependenta de acestepattern-uri stabilite in perioada fetala, dar si de modificarile epigenomice cucaracter adaptativ, acumulate in confruntarea cu mediul.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

In evaluarea conditiei de sanatate a unui individ, indiferent de etapa dedezvoltare, trebuie sa tina cont de mostenirea genetica/epigenetica transmisade la parinti si deopotriva de modul sau de viataFragilizarea epigenomica este o componenta majora a bolilorneurodegenerativeInfluentele conditiilor ambientale prenatale• Nutritia si starea emotionala a mamei• Starea de sanatate a mamei• Utilizarea de catre mama a drogurilor.Conditiile ambientale in care s-au dezvoltat ambii parinti au determinat ospecilizare corecta a gametilor(in perioadele de pubertate la barbati si in plus, inperiada fetala a mamei s-a stabilit un imprinting primar, care va influenta

procesele de imprinting la descendent-copil)Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Mecanisme de reglare genica (activitatii expresiei genice si stabilitatii genomice)prin intermediul metilarii ADNProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Modificarea histonelor postranslationala - un alt nivel informationalepigeneticPattern-uri epigenetice continand modificari histonicecu rol de represie (a- rosu) si activare (b-verde) genicaProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Comportamentul, dezvoltarea psihica si chiar bolileneurodegenerative precum depresia, dementa, schizoifrenia- suntlegate de dezvoltarea perinatala a genitorilor si de dezvoltarea fetalaProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Genetica si epigenetica

imbatraniriiProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Genetica imbatraniriiImbatranirea proces de dezvoltare normala, o etapa a dezvoltariiorganismului, care este controlata de cai metabolice particulare, definitede secvente moleculare de semnalizare si de factori de transcriereparticulari (corespunzatori expresiei unor seturi de gene specifice).Teoria acumularii de erori.Numeroase astfel de cai metabolice specifice procesului imbatranirii au fostdescoperite, studiate in organisme model (drojdii, Drosophila,Caernorhabditis elegans) si extrapolate la sistemul mamalian, uman.Numeroase studii au fost realizate direct in sistemul uman.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Procesul imbatranirii este controlat genetic/epigenetic si influentat de

conditiile ambientale.Primele abordari ale procesului imbatranirii au fost corelate culongevitaea si genele care ne-ar putea asigura extinderea cursuluivietii, dar intr-un mod sanatos.Descoperirea mutatiilor in genele care influenteaza longevitatea afost extrem de informativa cu privire la caile metabolice, biochimice simecanismele moleculare implicate, cu un impact major aspuralongevitatii.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Modelele umane in acest context au fost grupurile de centenari.Centenarii, comparativ cu grupurile de tineri, sunt modele utilepentru ca ei nu sunt purtatori de gene legate de bolile asociatecu bolile letale si cu mortalitatea prematura.Studiile tip pedigree au demonstrat o componenta familialasemnificativa, legata de abilitatea de a supravietui pana lavarste foarte inaintate.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Studiile recente au indicat astfel un locus critic de pe cromozomul 4ca fiind asociat cu longevitatea, ceea ce indica existenta a cel putinunei gene care permite extinderea vietii la om.Numeroase laboratoare din lume realizeaza programe complexe decercetare pe diverse organisme model, pentru a desciframecanismele genetice, epigenetice, metabolice care stau la bazalongevitatii.Prin aceste detalii se pot intelege mecanismele de imbatranire, deinstabilizare a genomului, de modificare a expresiei genice si afenotipurilor celulare particulare in imbatranire.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

•Cercetarile din domeniul imbatranirii tintesc catre descoperirea• medicamentelor,• strategiilor de interventie nutritionala, de dieta si stil de viata,capabile sa• incetineasca procesul de vulnerabilizare• degradarea proceselor vitale,• de reparare si regenerare,din timpul periadei de imbatranire.

Ele vizeaza astfel caile de evitare a bolilor asociate imbatraniriiProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Caile metabolice care controleaza procesul imbatraniriiMutatiile care determina extinderea duratei vietii afecteaza genele care au rol incontrolul raspunsului la stress sau controlul sensorilor pentru nutrienti.Astfel,• cand hrana este din abundenta si nivelul de stress este scazut, aceste genedetermina cresterea si reproducerea.• in conditii grele de viata, dimpotriva, activitatea acestor gene se schimba - uneleseturi de gene se activeaza aberant, iar altele se silentiaza.Jocul activare/dezactivare genica este orientat in general catre o schimbare globalafiziologica care sa asigure protectia celulara si intretinerea stabilitatii acesteia.Aceasta modificare fiziologica protejeaza organismul mamalian de stress-ul ambientalsi, in acelasi timp, extinde durata vietii.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Genele cheie descoperite pana in prezent si caile metabolicecorespunzatoare activitatii acestora codifica proteine cu rol in

mecanismele de intretinere si reparare care pot minimizaacumularea de leziuni genetice permanente asociata imbatranirii,precum mutatiile.In general, datele de literatura indica faptul ca pe masura cresteriicomplexitatii genomice, imactul genelor candidat asupra prelungiriiduratei de viata devine mai mic.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

In prezent este clar ca nu doar cateva gene influenteazaprocesul imbatranirii, ci o retea complexa de gene, care suntactivate sau represate in functie de conditiile ambientale side mostenirea transmisa de parinti si bunici.Mai mult, este clara interventia unui nivel ereditar aditional,cel epigenetic, pentru a explica:• legatura dintre genom si mediu, si, totodata,• posibilitatile de resetare a programelor de expresiegenica prin interventii nutritionale sau farmacogenomice.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Daca initial, abordarea unui numar mic de gene a fost

insuficienta pentru a releva diversitatea populationala, pemasura descoperirii complexitatii determinismului genetic aevoluat si abordarea actuala, tehnologica;Aceasta s-a ridicat la nivelul high-throughput, in sisteme dearanjamente de tip “array”, pe chipuri, care necesita ointerpretare statistica particulara, de tip genome-wide.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Longevitatea si rezistenta la insulina.Implicarea proceselor care au ca gena centrala gena carecodifica IGF1 (insulin growth like factor 1).Aceasta constatare explica• asocierea imbatranirii cu pierderea heomeostazei glucozei(diabetul de tip 2),• cu bolile cardio si cerebrovasculare• implicarea unor gene a caror polimorfism este in prezent abordatprin sistemul de interpretare matematica GWAS.In general, familiile care au prezentat o toleranta la glucoza auprezentat si predispozitie pentru longevitate.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Longevitaea si dieta- metabolismul trigliceridelorPrima gena asociata cu metabolismul trigliceridelor este ApoE(apolipoproteina E).Izoformele ApoE (2,3 si 4) au fost asociate concluziv cumomentul instalarii dementei si bolii Azheimer.(discutia in detaliu, la capitolul gene de susceptibilitate).ApoE2 este asociata cu cresterea duratei vietii si scadereariscului imbolnavirii de dementa si AD, spre deosebire de formaApoE 4.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

O alta gena a carei izoforma a fost asociata cu longevitatea siriscul scazut al imbolnavirii AD, infarct miocardic, este genacare codifica proteina transportoare a colesteril-esterului(CETP).Ca si ApoE, aceasta are rol important mentinerea homeostazeicolesterolului in sistemul nervos central.Plasma sangelui uman contine LDL si HDL.CETP din plasma are rolul de transportor al colesteril-esterilor

de la HDL, la lipoproteinele bogate in trigliceride, contribuindastfel la scaderea nivelului HDL.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Nivelurile scazute in CTP in plasma au fost corelate cu risccrescut in bolile cardiovasculare.Asocierea ei insa cu boala AD si cu tipurile de MCI nu esteinsa foarte clara in prezent, desi unele studii au relevatasocierea SNP rs 5882 (Izoleucina-valina in codonul 405) cuo rata scazuta a declinului memoriei si cu un risc scazut deinstalare a dementei, inclusiv a AD.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Longevitatea si mediulAsocierea longevitatii cu semnalele ambientaleSenzorii biologici pentru nutrienti si cei care mediaza reactia la stress sunt implicati inprocesul imbatranirii;Ei mediaza extinderea duratei vietii in anumite conditii ambientale si in interactie cu anumitesemnale fiziologiceIGF1/Insulin pathway Akt (proteinkinaza).Cel mai cunoscut dintre aceste semnale se refera la restrictia dietara, care determinaextinderea duratei vietii la numeroase specii, de la drojdii, la primate.

Mecanismul implicat a fost corelat cu reducererea ratei de acumulare a leziunilor celularecare are loc in urma metabolismului nutrientilor (radicali liberi).CRAN !Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Experimente pe organismul model Drosophila au demosntrat carestrictia calorica (RC) producerapid o descrestere a ratei mortalitatii RCcontracareaza procesele care duc la imbatranire.Ipoteza actuala se refera la faptul ca raspunsul prin longevitate la RCeste controlat de caile metabolice care sesizeaza nivelul de nutrienti;Aceste cai implica enzimele: kinase target of rapamycin (TOR) AMP kinase sirtuinesi caile de semnalizare insulina/insulin-like growth factor (IGF-1)Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Alte semnale ambientale care interactioneaza cugenele, deci proteinele care controleaza longevitaea Caldura excesiva

Stress-ul oxidativ Temperatura ambientala scazuta Semnalele chemosenzoriale Semnalele termosenzoriale Semnalele sistemului reproductiv Reducerea ratei respiratiei.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

TelomereleTelomerele (secventele AND care constituie capetele cromozomale) sescurteaza cu varsta, pe masura ce sunt activate in procesele de diviziunerepetata au fost considerate factori candidat, determinanti ai imbatranirii.Soarecii transgenici care prezentau telomere mai lungi au trait mai mult timp.Implicarea telormerelor a fost asociata cu susceptibilitatea la tumorigeneza.Restrictia calorica si respiratia redusa au capacitatea de inhibare atumorigenezei.Acest fapt ar sugera ca alungirea telomerelor nu conduce la marirea durateivietii prin inducerea unei conditii fiziologice protective, ci prin prevenireapierderii celulelor stem si a capacitatii lor regenerative.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Cauzele moleculare ale imbatranirii

O data cu imbatranirea are loc declinul heomeostazic si acumularea de leziuni nereparate(scaderea capacitatii de reparare). Leziunile sunt in prezent studiate la nivel macromolecular.Care este cauza initierii formarii leziunilorUn prim candidat leziunile provocate de speciile reactive de oxigen (stress-ul oxidativ)(ROS), generate in procesele oxidative. Deci mutantele cu viata lunga sunt rezistente la stressuloxidativ.Alt candidat declinul stabilitatii genomice modificarea expresiei genice anumitegene critice sunt silentiate sau au activitate redusa:Modelul C elegans - o data cu varsta se inactiveaza numeroase gene.\s-a identificat la toate aceste gene un site comun GATA de legare, care leaga deasemenea gena critica DAF-16/FOXO., care la randul sau este controlat de un microRNA,cu rol in controlul timingului de dezvoltareProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Modelul drojdiilor include sirtuinele care controleaza declinul stabilitatiigenomice in imbatranireModelul mamalian cu varsta, creste nivelul proteinelor semnalizatoarecirculanteWnt care ar semnaliza imbatranirea celulelor musculare stem.Care este factorul de control al acestor gene candidat?O explicatie a slabirii controlului este simplu legata de scaderea

homeostazei proteinelor, datorita modificarii pattern-ului de expresiegenica.Factorii epigenetici ar juca un rol definitoriu in acest tablouProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Cai de extindere duratei sanatoase a vietii ? Inhibarea respiratiei Activarea cailor de reproducere Represia genei care codifica pentru IGF1 Restrictia caloricaProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Ar putea fi extinsa durata vietii prin modulareaactivitatii genelor reglatoare ale diferitelor caiamintite? Ex: mutatia in gena IGF1 produce longevitate la cainii de talie mica, iarmutatiile in genele care controleaza respiratia produce longevitate laanimalele de talie mare Evolutia organismelor eucariote a demonstrat faptul ca natura aselectionat pentru fiecare specie in parte o anumita durata de viata,variabila la specii diferite. Inca nu se cunosc caile de selectie naturala in

acest sens si nici genele implicateProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Perspective de interventie pentru viata umana ?Pe baza studiilor intreprinse pe modele animales-a ajuns la diferite solutii precum:Variante cu longevitate evidenta care prezintamutatii FOXO la oameniTratamentul cu rapamicina (inhibitor al TOR)poate extinde durata vietii la soareciProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Asigurareastabilitatiigenomice/metilomului infunctie deaportulnutritional sistil de viataProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

FDA nu recunoaste imbatranirea drept o indicatie (sau o conditriecare trebuie tratata) medicamentele sunt aprobate doar daca ele

influenteaza procesul de imbolnavire asociat cu imbatranirea(precum rapamicina)• Medicamente care afecteaza nivelul lamininei• Medicamente care ataca proteina transportoare de colesterilester• Medicamente care interfera cu caile metabolice in care seimplica IGF-1Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

• Agenti de activare a unor gene precum apolipoproteina AIsi de crestere a nivelului HDL concomitent cureducereanivelului LDL• Activarea enzimelor P450, cu rol de mentinere ahomeostazei colesterolului- care influenteaza negativprogresia bolii ateroscloroticeO problema legata de utilizarea medicamentelor este efectulposibil negativ al acestora (longevitatea este corelata si cusensorii de stress si de nutrienti)Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Tratamente care tintesc receptozomulReceptorul 5-HT4 (5-HT4 R) se exprima atat in tesuturile periferice, cat si in sistemulnervos central;

Este implicat in functiile cognitive, in neuroprotectie si in nutritia neuronala.Poate initia mecanismul de semnalizare in cadrul unui complex denumit “receptosom”.Actualmente tinta in cercetarea pentru noi tratamente ale deficitului cognitiv in AD.Receptosomul moduleaza procesarea APP promovand eliberarea de fragmente peptidicesolubile, nereactive, incapabile sa agrege in placi amioide efect neuroprotector.Studiile se realizeaza prin abordarea soarecilor transgenici deficienti in 5-HT4R sau APPProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Boala Alzheimer boala neurodegenerativa progresivaAfecteaza15% din persoanele de 65+ ani si 50% din cele peste 85 ani.Criza Alzheimer!Are etiologie multifactoriala:Mutatii geneticeVariatii genetice si epigenetice susceptibilitateInfluenta factorilor ambientali

Genetica si epigenetica bolii AlzheimerProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-

,,Investeşte în oameni!”

Caracteristici ale bolii AD: afectarea functiei neuronale prin formareaplacilor amiloide (extracelulare) si a panglicilor neurofibrilare(intracelulare)NeuronManunchiurineurofibrilarePlacaamiloidaNormal AlzheimerProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Genetica bolii ADAu fost testate peste 40 de gene candidat pentru boala AD si nici una dintre acestea nu a fost inmod clar stabilita ca factor primar de risc pentru majoritatea cazurilor AD. Acest fapt indica inmod clar natura complexa/poligenica/multifactoriala a acestei boli.Caracterizarea si clasificarea bolilor complexe necesita urmatorii pasi de cercetare:1. identificarea factorilor genetici etiologici2. identificarea polimorfismelor care reflecta variatiile normale in populatii de indivizi si/saupolimorfismele de tip SNP (single nucleotide polymorphism) de susceptibilitate3. caracterizarea factorilor ambientali care interactioneaza cu factorii genetici si epigenetici4. caracterizarea fenomenelor epigenetice asociate cu heterogenitatea dementei sipatogeneza

5. identificarea fenocopiilor si a conditiilor medicale care influenteaza, agraveaza sauaccelereaza expresia fenotipica a dementei.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Tipuri de transmitere ereditaraautozomala dominanta (AD) si recesiva autozomalaProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Genetica si epigenetica bolii AlzheimerStudii epigedemiologice si moleculare boala Alzheimer areetiologie multipla (mutatii genetice si variatii genetice care inducsusceptibilitatea).Diagnosticul clinic reclama : Baterii de teste clinice si psihometrice adecvate, inalt senzitive(NINCDS/ADRDA and DSMIV)Markeri biochimici si moleculari de mare rezolutieCriterii imagistice ultraperformanteProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Genele care codifica proteinele defecte implicate in formarea placilor

betaamiloidice si a neurofibrilelor• APP,• TAU,• PSEN 1 si 2,• BACE- beta-site amyloid beta-A4 precursor protein- cleavingenzyme (11q23.3)- BACE 1, BACE2, beta-secretaza, memapsina-2

• se numesc gene de riscProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Genele criticesi repartitialorcromozomalaProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Cromozomii purtatori ai genelor critice in ADProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

BiomarkeriExista o serie de astfel de markeri propusi si altii in studiuO serie de parametri legati de: Mecanisme reglate de controlul ciclului de diviziune celulara stimulatori sau inhibitoare

Producerea de radicalii liberi,Orice potential biomarker trebuie sa aiba o serie de trasaturi capabile sa raspunda espectatiei clinice Sa poata identifica boala in stadiile cat mai incipienteProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Markerii unei boli pot fi identificati in masura in caresunt cunoscute mecanismele patologice ale boliiBoala Alzheimer este caracterizata prin pierderea selectivade neuroni in hipocamp, lobii temporal si frontalPlacile senile si manunchiurile de neurofibrile (NFT), suntmarkeri recunoscuti, dar insuficientiProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Biomarkeri legati de cauza centrala a ADAmiloidoza cerebrala Aβ (1–42 & shorter peptides) cauza centrala aproceselor neurodegenerative in ADAβ se depoziteaza in SNC trasatura esentiala a bolii indicator patologic =biomarker Nivelele serice de Abeta Autoanticorpi anti-Abeta

Biomarker Candidadti pentru noi medicamenteProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

O alta trasatura esentiala a unui biomarker sensibilitatea la modificari inevolutia bolii (progresia MCI-AD) = biomarkeri predictiviProtocoale neuroimagistice (biomarkeri imagistici) in curs de elaborare:the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI)Sunt scumpi si de utilitate restransa, cercetare)Interesul cade pe biomarkeri biochimici si moleculari: analiza unor gene proteinein sange, saliva, LCR diagnostic precoce.Ray si colab. Au propus 18 proteine plasmatice cu putere de diagnostic precocesi predictiv pentru AD.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Biomarkeri proteomiciIpoteza amiloidozei cerebrale depozitele de amyloid-β (Aβ)in particular oligomeri Aβ ( Aβ42 and cu lant chiar mai scurt) biomarker important pentru neurodegenerescenta [13].

Nu doar Aβ, ci totalitatea elementelor genetice si proteinicedereglate biomarkeri candidat: amyloid precursor protein (APP), tau, presenilin 1/2 andApoE [14–16].Profiling-ul transcriptional al genelor implicate in sintezaacestor proteine biomarkeri candidat.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Proteinele implicate in ADProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Biomarkeri proteomiciAβ: proteina considerata “patologica” si marker pentru boalaAlzheimer (AD)?Formarea si depozitarea de amiloid caracterizeaza si alte patologiineurodegenerative: Down's syndrome, angiopatia cerebrala amiloida, boalaCreutzfeld–Jacob, polineuropatiile amiloide familiale etc.Studiul particularitatilor depozitelor amiloidice poate conduce la noi biomarkericu mare putere de detectie (diagnostic diferential).

Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Metabolismul app este de fapt evenimentul central al patogenezeiAD si implica activitatea mai multor proteineAmyloid-β deriva din APP codificata pe chromozomul 21 [26].Interesant, APP are capacitatea de a creste supravietuirea celulei si de apreveni acumularea intracelulara de calciu moartea euronilor [27,28].Dar rezultatul final al clivajului APP sunt cateva variante de Aβ, care auparticularitatea de a agrega efecte toxice pentru celula [29].Aβ poate de asemenea activa apoptoza, sau colapsul microtubulilor neuronalicare duce la fosforilarea TauIntrebare:Ce determina acumularea si agregarea Aβ?Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Rezultatele screening-ului nivelului Abeta la pacientii AD; poate ficonsidarat acest marker ca fiind adecvat ADRaportari stiintifice pacientii cu AD au nivele serice de anticorpi anti-Aβ [30,31].

Alte studii However, nivelul anticorpilor anti-Aβ poate fi semnificativ crescut in AD[32].Masurarea imunochimica a plasmatic poate fi influentata de cateva variabile, ca depilda: legarea de alte proteine [33,34] Tendinta inalta de agregarea a Aβ42 [35 Prezentaq anticorpilor anti-Aβ [36].Atentia s-a indreptat spre masurarea autoanticorpilor anti-Aβ plasmatici si din LCR ,atat ca potential treatment cat si ca biomarker pentru AD.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Corelarea biomarkerului Abeta cu aspecte imunologiceChiar daca titrul de anticorpi secretati impotriva unui antigen este semnificativcrescut, detectia cu metoda ELISA este doar partiala (doar o anumita fractiunedin totalul de anticorpi poate fi detectata)Noua metodologie procedeaza la detectia dupa disocierea de antigen.[40,41].Studiile de ultima ora demonstreaza ca gratie acestei metode este posibiladetectia (precoce) a proceselor neurodegenerative incipiente. [42]

Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Interpretarea rezultatelor analizelor Abeta si a factorilorimunologici asociatiIn cursul fazei presimptomatice a AD, corespunzatoare acumularii formei salesolubile in creier, nivelele de Aβ42 sunt in medie crecute fata de normal[43].Formarea placilor de amiloid si agregarea progresiva aAβ42 duce la scaderea nivelelor sale plasmatice ceea ce face imposibiladiagnosticarea astfel.Asadar nivelele ploasmatice ale Aβ reflecta si metabolismul sau in creier.Antigenul Aβ mascheaza deci detectia autoanticorpului Aβ, iar masurarea dupadisociere creste sensibilitatea metodei.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Fosforilarea proteinei TAU: posibila cauza si marker pentrumoartea celulelor neuronale?Forma fosforilata a proteinei derfineste NFTs [23,45–47].Altereaza dinamica neurofiblilara normala in neuron si duce la disfunctii neuronale [48,49].Hiperfosforilarea aberanta a Tau e guvernata de cyclin-dependent kinases (CDKs),

[50–53].CDK2 and CDK5, Cdc-kinases si MAP2 kinases sunt crescute in AD de o manieratopografica pentru Tau fosforilat.Dar CDKs au o mare sensibilitate la reglarea prin factorii de crestere. Activarea lor arata caneuronii pot beneficia din interventiile terapeutice bazate pe factori de crestere (in studiu)[60].Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Markeri genetici stabiliti in prezent pentru diagnosticul ADApoE (grupul ADNI):Peste 160 mutatiii in 3 loci genetici raspund de multe din cazurile dedementa familiala cu debut precoce (65 de nai) chromosome 14, presenilin-1; chromosome 1, presenilin-2; chromosome 21, APP.Dar aceste forme cu debut precoce raspund doar de 1–2% din cazurile demeneta Alzheimer.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Gena PSENProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-

,,Mutatii in Investeşte în oameni!”

gena carecodificapresenilinaPSEN1 siPSEN2Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Tratamente cu inhibitori ai secretazelor, inhibitori de formare aagregatelor si disruptori fibrilari si cu anticorpi specificiProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Procesarea alterata a proteinei APP datorita mutatiilor specificebolii ADGena APPProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Proteinele implicate in procesarea normala si anormala a APPProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Mecanism de implicare a secretazelor (BACE) in progresia bolii lui AlzheimerNucleuCitoplasmaMembrana celulara

Boala AlzheimerA?APP EnzimaBACE1BACE1ARNmGena BACE1OligomerA?Gena contrasens BACE1Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Proteina TauProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Fosforilarea proteinei Tau si formarea paglicilorinterneuraleProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Reprezentarea structurilor formatiunilor fibrilare si placiiProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Genele PSEN 1 si 2, legate tot de formele cu debut precoce, localizatepe .cromozomii 1 and 14 [62]. Sunt implicate in procesarea si semnalizarea

NotchExpresia crescuta de Presenilin oprirea ciclului celular ihn faza G1 sieste potentata de mutatia PSEN2 (N141I)Concentratia crescuta de presenilina in mediul neuronal duce la stressoxidativ, deranjarea balantei intracelulare a calciului etc. moarteaneuronala [69,70].Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Gene de risc sau susceptibilitate- ApoEIn ceea ce priveste forma sporadica a bolii Alzheimer, factorul genetic derisc cel mai important este alela ApoE ε4 allele.Mareste de 2- 3 ori riscul declansarii boliiTotusi, alela ApoE ε4 nu este necesara si nici suficienta.De fapt, 50% din riscul mostenit de a face boala este inca necunoscut.Dar asocierea genotipului ApoE cu declansarea AD sporadic e un indicatorpotential ca boala e legata de metabolismul lipidic si dieta.Rolul ApoE a fost determinat si in aparitia bolilor cardiovasculare.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

O serie de studii privind longevitatea umana au raportat ca frecventaalelei ApoE ε4 este mai scazuta la grupele de varsta mai batrane, princomparatie cu cele tinere sau de varsta medieGena este polimorfica. Exista 3 forme majore ale ApoE ε3(Cys112/Arg158), ε4 (Arg112/Arg158) and ε2 (Cys112/Cys158) raspund de variabilitatea de la un individ la altul a metabolismuluilipidic la subiectii sanatosi .Acest polimorfism, odata descifrat, poate conduce la noi terapii si noimarkeri.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Identificarea unor noi markeri pe baza abordarilorGWAS/microarray si a altor tinte tisulare in creierRecent, Potkin et al., utilizand atrofia la nivelul hipocampului ca baza de referinta, aidentificat gene de risc candidat pentru forma sporadica a AD la 381 de pacienti [77].Rezultatele au indicat ApoE o noua gena de risc in membrana mitocondriala - TOMM40, decam 2 ori mai frecventa la pacienti fata de martori.De asemenea, au fost identificate 21 de gene sau zone cromozomiale purtatoare a cel

putin unui polimorfism nucleotidic unic (SNP) tot atatea noi directii de cercetare indomeniul markerilor genetici.Este vorba de genele candidat EFNA5, CAND1, MAGI2, ARSB and PRUNE2, implicate inreglarea degradarii proteinelor, apoptoza, moartea neuronala si dezvoltare [77].Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Concluzii privind relevanta markerilor geneticiFactorii genetici sunt extrem de utili ca parte in bateriade parametri de detectie a bolii AlzheimerSe tinde spre biomarkeri complecsi, multifactorialiProiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Biomarkeri asociati cu metabolismul oxidativ (ROS)Radicalii liberi joaca rol major in patogeneza bolii Alzheimer [78].Un numar semnificativ crescut de mitocondrii in AD, in exact aceineuroni care sunt marcati de anormalitati de functionare [80].In AD ciclul celular neuronal este intrerupt sau disfunctional, si apareo ‘faza de staza’ caracterizata prin exces de mitocondrii sursa

potentiala de procese oxidative / radicali liberi in exces asaltpatologic cronic asupra neuronilor dishomeostazia intracelularaa calciului [81].Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Stress-ul oxidativ si biomarkeri biochimici posibiliDebalansarea proceselor oxidative induce o cascada de alte evenimentenefaste la nivelul neuronului in AD.Activarea p38 MAPK , fosforilarea tau phosphorylation,MEK, ERK1/2, cyclins, si inhibitorii acestora (i.e., p16INK4a)Expresia p21Ras este elevata in fazele precoce ale boliiActivarea si acumularea acestor compusi legati de metabolismul oxidativeste in stare sa conduca la noi biomarkeri.Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Concluzii si perspective privind markerii biologici( proteomici, genetici, biochimici)AD rezulta din jocul complex al factorilor genetici, de mediu si de imbatranire

care afecteaza cai metabolice, reglaje epigenetice, raspunsul la stress, etc.Spectrul biomarker-ilor candidat include o gama larga de indicatori genetici,modificari proteice si biochimice, markeri imagistici.Desi inca nu exista un tratament curativ pentru demente si in special boalaAlzheimer, progresul conceptual si tehnologic indica perspectivepromitatoare.

Proiect cofinanţat n Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Abordari practice de studiu genomicGenomica studiaza intregul genom – relatia dintre genotipsi fenotipurile (proteinele) care constituie expresia tuturorgenelor dintr-un genotip individual.Studiile includ investigatiile de cartare, identificare degene, secventiere si analiza functionalaGenomica este asociata cu studiile farmacogenomice sichimice de dezvoltare de noi compusi utilizabili intratamenteProiect cofinanţat n Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Diagnosticul molecular

Numeroase modele experimentale utilizate in investigatiile care au fost posibile indecursul a cca un secol, au condus la rezultate interesante, privind mecanismulmolecular si procesul dinamic, progresiv, al bolii AD.Astazi este binecunoscut faptul ca boala AD este asociata cu imbatranirea,instalarea ei fiind frecventa dupa implinirea varstei de 65 de ani.Cu toate acestea, sunt diagnosticate tot mai numeroase cazuri cu instalaretimpurie a bolii in jurul varstei de 40 de ani, pana la 65 de ani, ceea ce a implicato investigatie detaliata a factorilor genetici si epigenetici de risc si asociereaacestora cu conditiile familiale si ambientale.Proiect cofinanţat n Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Diagnosticul molecularO data cu aceste descoperiri, s-a initiat o abordare noua apatogeniei, in general si a bolii AD in special, si anume prinimplicarea aspectului de personalizare si preventie, alaturide cel de susceptibilitate si de risc.Recent, abordarile epigenetice asociate cu procesele decitodiferentiere in dezvoltarea normala si patologica auevidentiat un aspect neglijat, dar extrem de important alfactorilor de transmitere transgenerationala a efectelorconditiilor ambientale asupra generatiilor ce urmeazagenitorilor expusi unor agenti chimici, biologici, de stress.Aceasta impune evident introducerea unor noi termenieducationali, asociati cu informarea si responsabilizarea.

Proiect cofinanţat n Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Cariotiparea conventionala a cromozomilorunei celule umane somatice (2n=46);celulele sunt diploide,fiecare cromozom dinperechile de cromozomi1-23 este mostenit de laun parinte (genitor)Proiect cofinanţat n Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”Proiect cofinanţat n Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Abordari actuale proteomiceVizeaza utilizarea metodelor high-through-putprin utilizarea chipurilor cu aranjamente de proteinemarcate (array)in vederea studiului functiilor proteinelor si identificareaunor proteine noi intr-un material biologicprin spectrometrie de masa;Detectia se poate realiza prin metode chimice sauimunochimiceProiect cofinanţat n Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Metode si tehnici de proteomicaactualmente se disting

prin capacitatea deautomatizare,computerizare,miniaturizare,dispunere a sondelor inaranjamente de tiparray-pe chipuriProiect cofinanţat n Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Metode si tehnici proteomice si imunochimiceIdentificarea proteinelor exprimatediferential prin electroforezabidimensionala (2D) a probelor;Identificarea proteinelor se ralizeaza prinanaliza imaginilor electroforetice.Ulterior, proteinele pot fi analizate prinspectrometrie de masa dupa ce suntdecupate din gel si fragmentate printratamentul cu cu tripsina. B,Proteinele pot fi separate prin chipuri deafinitateProiect cofinanţat n Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 - 2013-,,Investeşte în oameni!”

Investigatia genetica• Cand riscul de boala este evident, trebuie sa ne indreptamcatre masurile cuvenite pentru intarzierea /ameliorarea

evolutiei bolii detectarea cauzelor genetice este salutara• Daca riscul este prezumat, markerii moleculari (de ordingenetic), in asociere cu cei imagistici si testele psihometricese impun• Legat de profilaxie cunoasterea susceptibilitatii poate fi siea salutara• Preceptele si normele legate de etica !