Rilevamento con tecnica ultrasensibile su siero e liquido cerebrospinale della catena leggera del neurofilamento e dei biomarcatori di demenza di Alzheimer in pazienti con infezione da HIV ​

Background: People living with HIV (PLWH), reaching an increasingly advanced age thanks to combination antiretroviral therapy (cART), have increased risk of HIV-associated neurocognitive disorders (HAND) with a clinical phenotype and neurodegenerative processes very similar to Alzheimer's Dementia (AD). To date, there are no reliable diagnostic tools that help in the differential diagnosis between HAND and other types of dementia, whose therapeutic importance is crucial. Objectives: To evaluate the presence and concentrations of CSF and serum neurofilament light chain (NFL), of well-known AD biomarkers (tau, phosphorylated tau -ptau- and beta amyloid 1-40 and 1-42 fragments - Aβ40 and Aβ42) and of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in PLWH on effective cART; to evaluate the mutual correlations of these biomarkers in the two compartments, and the correlations with neurocognitive performance, immunovirological parameters and markers of intrathecal synthesis, blood-brain barrier damage and immunoactivation. Lastly, to evaluate the diagnostic potential of these biomarkers for HAND. Methods: Pilot cross-sectional study in PLWH with suppressed viraemia (<50 cp / mL) for at least 1 year and without neurocognitive confounding factors, undergoing lumbar puncture and neurocognitive evaluation (13 tests). Total tau, ptau, Aβ40, Aβ42, NFL and GFAP were quantified by a digital technology based on “Single Molecule Array” (Simoa, Quanterix). Data were analysed by non-parametric testing and evaluation of ROC curves based on exploratory cut-offs. RESULTS: We enrolled 82 patients: 71% men, median age 54 years (48-61), CD4+ cells count 456 cells/mmc (296-718). Study biomarkers were detected in all patients and their serum/CSF concentrations (pg/mL) were: NFL 11.1 (6.9-24.3)/659.2 (425.9-1379.9); tau 1.0 (0.6-1.4)/91.4 (51.3-160.6); ptau 6.4 (4.5-9.1)/288.5 (168.9-688.9); Aβ40 184.7 (145.1-215.7)/6878.8 (3671.0-14573.4); Aβ42 9.3 (5.3-11.7)/462.8 (289.3-1089.5); GFAP 174.5 (117.3-419.9)/10468.7 (6714.4-17763.1). Correlations between serum and CSF concentrations were observed only for NFL, tau and GFAP (ϱ 0.801, p <0.001; ϱ 0.678, p <0.001; ϱ 0.575, p <0.001, respectively). Surprisingly, serum and not CSF biomarkers’ concentrations correlated better with the neurocognitive scores, e.g.: NFL and Corsi test (ϱ -0.425, p 0.001), Aβ42 and Prose Memory (ϱ -0.430, p 0.036), tau and FCSRT (ϱ –0.370, p 0.015). CSF biomarkers’ concentrations correlated better with other CSF biomarkers of neuroinflammation, e.g.: Aβ42 and CSF cells (ϱ 0.423, p 0.020), NFL and CSF proteins (ϱ 0.556, p <0.001). The best combination of sensitivity and specificity in detecting HAND was observed for simultaneously elevated serum tau, NFL, and GFAP (90% and 98%, respectively; AUROC 0.917, p 0.000). Conclusions: Three of the six serum biomarkers (tau, NFL and GFAP) showed a valid correlation with brain events and a promising diagnostic and non-invasive potential (not requiring lumbar puncture) for HAND. The association patterns observed between biomarkers appear to differ from what is already known for neurodegenerative dementias. Further analyses are needed to confirm our results and to understand why serum concentrations correlate better than CSF concentrations with neurocognitive performance.

Background: Le persone con infezione da HIV (PIH), raggiungendo età sempre più avanzate grazie alla terapia antiretrovirale di combinazione (cART), hanno un maggior rischio di disturbi neurocognitivi HIV-associati (HAND) con fenotipo clinico e processi neurodegenerativi molto simili alla Demenza di Alzheimer (AD). Non esistono ad oggi strumenti diagnostici affidabili che aiutino nella diagnosi differenziale, di fondamentale rilevanza terapeutica, tra HAND e demenze di altra natura. Obiettivi: Valutare presenza e concentrazioni liquorali e sieriche della catena leggera del neurofilamento (NFL), di noti biomarcatori di AD (tau, tau fosforilata -ptau- e frammenti 1-40 e 1-42 della beta amiloide – Aβ40 e Aβ42) e della proteina fibrillare acida della glia (GFAP) in PIH in cART efficace; valutare le correlazioni reciproche di questi biomarkers nei due compartimenti, con la performance neurocognitiva, con parametri viroimmunologici e con marcatori di sintesi intratecale, danno di barriera ematoencefalica e immunoattivazione. Valutare il potenziale diagnostico di questi biomarcatori per HAND. Metodi: Studio pilota cross-sectional in PIH con viremia soppressa (<50 cp/mL) da almeno 1 anno e senza fattori confondenti neurocognitivi, sottoposti a puntura lombare e valutazione neurocognitiva (13 test). Tau totale, ptau, Aβ40, Aβ42, NFL e GFAP sono stati misurati tramite tecnologia digitale basata su “Single Molecule Array” (Simoa, Quanterix). I dati sono stati analizzati tramite test non parametrici e valutazione di curve ROC basate su cut-off esplorativi. RISULTATI: Abbiamo arruolato 82 pazienti: 71% uomini, età mediana 54 anni (48-61), conta di CD4+ 456 cell/mmc (296-718). In tutti i pazienti sono stati rilevati i biomarcatori in studio le cui concentrazioni sierica/liquorale (pg/mL) sono state: NFL 11.1 (6.9-24.3)/659.2 (425.9-1379.9); tau 1.0 (0.6-1,4)/91.4 (51.3-160.6); ptau 6.4 (4.5-9.1)/288.5 (168.9-688.9); Aβ40 184.7 (145.1-215.7) /6878.8 (3671.0-14573.4); Aβ42 9.3 (5.3-11.7)/462.8 (289.3-1089.5); GFAP 174.5 (117.3-419.9)/10468.7 (6714.4-17763.1). Solo NFL, tau e GFAP hanno visto una correlazione delle loro concentrazioni tra i due compartimenti (ϱ 0.801, p<0.001; ϱ 0.678, p<0.001; ϱ 0.575, p<0.001, rispettivamente). Sorprendentemente, gli score neurocognitivi hanno correlato meglio con le concentrazioni sieriche e non liquorali dei biomarcatori in studio, ad esempio: NFL e test di Corsi (ϱ -0.425, p 0.001), Aβ42 e Prose Memory (ϱ -0.430, p 0.036), tau e FCSRT (ϱ –0.370, p 0.015). Le concentrazioni liquorali dei biomarcatori hanno meglio correlato con altri biomarcatori liquorali di neuroinfiammazione, ad esempio: Aβ42 e cellule nel LCR (ϱ 0.423, p 0.020), NFL e proteine nel LCR (ϱ 0.556, p<0.001). La miglior combinazione di sensibilità e specificità nel rilevare HAND è stata osservata per tau, NFL e GFAP sierici contemporaneamente elevati (90% e 98%, rispettivamente; AUROC 0,917, p 0.000). Conclusioni: Tre dei sei biomarcatori valutati sul siero (tau, NFL e GFAP) mostrano una valida correlazione con gli eventi cerebrali ed un promettente potenziale diagnostico e non invasivo (non richiedente puntura lombare) per HAND. I pattern di associazione osservati tra i biomarcatori sembrano differire da quanto già noto per le demenze neurodegenerative. Ulteriori analisi sono necessarie per confermare i nostri risultati e comprendere il perché della miglior correlazione tra concentrazioni sieriche e performance neurocognitiva rispetto a quelle liquora