Magyar és amerikai kutatók szerint minél több jelét mutatja egy kutya a kognitív hanyatlásnak, annál magasabb az agyában az Alzheimer-kórhoz kapcsolódó béta-amiloid 42 nevű peptid szintje. A vizsgálat alátámasztja, hogy a “kutyademencia” jól modellezi az emberi demencia számos kulcsfontosságú elemét.
A demencia az agy működésének hanyatlásával kapcsolatos tünetcsoport. A memória és a tanulási képesség elvesztésével, a gondolkodás és viselkedés megváltozásával, a napi feladatok elvégzésének romlásával jár. Az életkor előrehaladtával kialakulásának esélye egyre nő, 60 év felett az emberek 5-8%-a érintett. A demencia leggyakoribb oka az Alzheimer-kór, amelyre jelenleg egyelőre nincs gyógymód. Az Alzheimer-kutatás egyik fő nehézsége, hogy nincsenek olyan állatmodellek, amelyekben az emberhez hasonlóan spontán (tehát mesterséges, laboratóriumi behatás nélkül) jelenik meg a betegség. A laboratóriumi modellek nem tükrözik az emberek genetikai összetettségét és az őket ért környezeti hatásokat sem. A családi kutyák izgalmas új modellként jelentek meg az öregedéskutatás palettáján. Osztoznak a környezetünkön, hasonló kockázati tényezők hatnak rájuk, genetikailag változatosak és akár tízszer gyorsabban megöregednek, mint az ember. Ennél is jelentősebb, hogy a kutyák egy részénél spontán “demencia” alakul ki időskorban. "Amikor egy idős kutyánál csökkent tanulási képességet, fokozott szorongást, a normál alvási szokások megszűnését és céltalan járkálást tapasztalunk, felmerül a gyanú, hogy a kognitív hanyatlás jeleit látjuk." - mondja Silvan Urfer, a Washingtoni Egyetem állatorvosa és kutatója, a GeroScience-ben megjelent tanulmány első szerzője. „Ez a betegség viszonylag megbízhatóan diagnosztizálható egy kérdőív segítségével. Az 50 pont feletti pontszám kognitív diszfunkcióra utal.”
Az Alzheimer-kór egyik molekuláris jellemzője a béta-amiloid (Aβ42 vagy Abeta-42) peptid lerakódása az agyban. Az Aβ42 peptid a kutyákban is előfordul. „Arra voltunk kíváncsiak, hogy az Aβ42 szintje kapcsolatban van-e a kutya kognitív állapotával és az életkorával. Laboratóriumunk Martin Darvassal együttműködve kifejlesztett egy új vizsgálatot az Aβ42 mérésére az agyban, valamint az agy-gerincvelői (cerebrospinális) folyadékban, de kezdetben nem jutottunk elegendő állati mintához ” - teszi hozzá Matt Kaeberlein, az amerikai Dog Aging Project egyik alapítója. Ezen a ponton fordultak az amerikai kutatók Kubinyi Enikőhöz, aki Czeibert Kálmán állatorvossal és Sára Sándor genetikussal közösen létrehozta 2017-ben a Kutya Agy és Szövetbankot az ELTE Etológia Tanszékén. "Kidolgoztunk egy donációs protokollt azoknak a kutyagazdáknak, akik az állatorvosukkal egyetértésben önként felajánlják kutatási célokra a természetes okokból vagy állatorvosilag indokolt eutanázia után elhunyt kutyájuk testét." - mondja Kubinyi. A magyar kutatók speciális mélyfagyasztókban tárolják a különféle szövetmintákat. Ezzel párhuzamosan alaposan dokumentálják a kutyák korábbi kognitív teljesítményét. Ez a rendszer lehetővé tette az amerikai-magyar kutatócsoport számára, hogy összefüggésbe hozza a szövettani és molekuláris adatokat a viselkedési paraméterekkel. Ennek eredményeként mindhárom vizsgált agyi régióban (prefrontális kéreg, temporális kéreg, hippocampus/entorhinalis kéreg) jelentős pozitív korrelációt találtak az Aβ42 és az életkor között, tehát minél idősebb volt az állat, annál magasabb volt az agyában a peptid szintje. Az agy Aβ42 szintje szintén összefüggésben volt a kognitív diszfunkció mértékével. A kognitív károsodás és az Aβ42-szint közötti kapcsolat arra utal, hogy az emberekéhez hasonló mechanizmus áll a kognitív hanyatlás hátterében a kutyákban is. A vizsgált kutyák többsége a kognitív hanyatlást mérő kérdőív alapján még nem számított “demenciásnak”, de a kisebb viselkedési változások előre jelezhetik a folyamat beindulását, akárcsak emberekben. Ezzel összefüggésben az Aβ42 és más Alzheimer-kórhoz kapcsolódó markerek is évekkel vagy akár évtizedekkel a klinikai tünetek megjelenése előtt kimutathatóak a humán kutatások szerint.
A kutyaagy Aβ42-szintje és a kognitív pontszámok közötti összefüggés megerősíti, hogy a gazdájukkal élő kutyák nagyszerűen modellezik azt a genetikai és környezeti sokféleséget, ami fontos szerepet játszhat egyes betegségek kialakulásában, de lehetetlen leképezni laboratóriumi környezetben. Érdemes a jövőben kutyákat is bevonni az Alzheimer-kór megelőzését és kezelését célzó vizsgálatokba. Ezek a kutatások természetesen nem csak az emberek gyógyítását segíthetik, hanem hozzájárulhatnak kedvenceink egészséges élettartamának növeléséhez is.
A kutatást az Európai Kutatási Tanács (ERC) és az NIH támogatta.
Dementia is an umbrella term for loss of memory and ability to learn, deterioration in thinking, behaviour, and the ability to carry out daily tasks. The chance of getting dementia rises as one gets older: In general, 5-8% of people over 60 are thought to have some degree of dementia. The most common cause of dementia is Alzheimer’s Disease, for which unfortunately no cure exists yet. One main limitation in Alzheimer’s research is the lack of useful animal models that develop dementia spontaneously, without genetic engineering, and also adequately reflect the genetic and environmental complexity of humans. Companion dogs recently emerged as exciting new models for human aging because they share the human environment, they are exposed to similar risk factors, they age roughly ten times faster than humans, and a subset of dogs spontaneously develop canine dementia in old age. “When an old dog shows decreased ability to learn, increased anxiety, loss of normal sleep patterns, and aimless wandering, he may be struggling with Canine Cognitive Dysfunction,” said Silvan Urfer, a veterinarian and researcher at the University of Washington, who is the first author of the study published in GeroScience. “It can be reliably diagnosed using a validated questionnaire that assesses the dog’s cognitive function. Scores of 50 points and above are indicative of a diagnosis of cognitive dysfunction.”
Molecular features of Alzheimer’s disease in humans include the deposition of a peptide in the brain, called amyloid beta 42 (Aβ42). The canine Aβ42 peptide is identical to the human form. “We were interested in whether Aβ42 levels in companion dog brains are linked to cognitive function and age. In collaboration with Martin Darvas, our laboratory developed a new assay to measure Aβ42 in primate and canine brains and cerebrospinal fluid (CSF), but we did not yet have access to enough samples” said Matt Kaeberlein, one of the founders of the Dog Aging Project. This is where Urfer and Kaeberlein turned to Eniko Kubinyi, who has established the Canine Brain and Tissue Bank together with Kalman Czeibert, veterinarian, and Sara Sandor, geneticist, at the Department of Ethology, ELTE in Budapest. “We developed a unique pet dog body donation protocol for owners who, in agreement with their veterinarians, voluntarily offer their dog’s body for research after medically reasoned euthanasia.” said Kubinyi. The Hungarian researchers collect the brain and cerebrospinal fluid of the deceased subjects, together with thorough documentation of the dogs’ previous cognitive performance. This system allowed the team to correlate the post-mortem histological and molecular data with the behavioural measurements. They found significant positive correlations between Aβ42 and age in all three investigated brain regions (prefrontal cortex, temporal cortex, hippocampus/entorhinal cortex) while Aβ42 in the cerebrospinal fluid negatively correlated with age. Brain Aβ42 abundance in all three brain regions was also correlated with the Canine Cognitive Dysfunction Scale score. The relationship between cognitive impairment and Aβ42 abundance may mirror a similar trajectory in the aging dog, as in humans. It is well established that Aβ42 and other Alzheimer’s disease-related pathologies emerge in the brain years or even decades before clinical symptoms manifest.
Both the Dog Aging Project and the Senior Family Dog Project aim to leverage privately owned companion dogs as models for aging and age-related disease in humans. Companion dogs living with their owners capture the genetic and environmental diversity that is impossible to recapitulate in laboratory animals. To investigate aging in dogs, an important aspect is the availability of biospecimens from various organs for research, which should also include clinical and demographic information for these animals. Both the existing Canine Brain and Tissue Bank (CBTB) at ELTE and the Dog Aging Project Biobank at Cornell University address this emerging need by allowing citizen scientist owners to donate their dog’s body at the time of its natural end of life. These resources will be useful to conduct larger-scale studies in the future as more specimens become available.
The correlation between Aβ42 in dog brains and the cognitive scores supports the suitability of the companion dog as a model for Alzheimer’s disease. Besides, it illustrates the utility of veterinary biobanking to make biospecimens available to researchers for analysis. In the future, dogs could be used to study interventions aimed at preventing or treating Alzheimer-like pathology. Such research can also contribute to increasing the healthy lifespan of our pets.
Az Alzheimer-kór egyik molekuláris jellemzője a béta-amiloid (Aβ42 vagy Abeta-42) peptid lerakódása az agyban. Az Aβ42 peptid a kutyákban is előfordul. „Arra voltunk kíváncsiak, hogy az Aβ42 szintje kapcsolatban van-e a kutya kognitív állapotával és az életkorával. Laboratóriumunk Martin Darvassal együttműködve kifejlesztett egy új vizsgálatot az Aβ42 mérésére az agyban, valamint az agy-gerincvelői (cerebrospinális) folyadékban, de kezdetben nem jutottunk elegendő állati mintához ” - teszi hozzá Matt Kaeberlein, az amerikai Dog Aging Project egyik alapítója. Ezen a ponton fordultak az amerikai kutatók Kubinyi Enikőhöz, aki Czeibert Kálmán állatorvossal és Sára Sándor genetikussal közösen létrehozta 2017-ben a Kutya Agy és Szövetbankot az ELTE Etológia Tanszékén. "Kidolgoztunk egy donációs protokollt azoknak a kutyagazdáknak, akik az állatorvosukkal egyetértésben önként felajánlják kutatási célokra a természetes okokból vagy állatorvosilag indokolt eutanázia után elhunyt kutyájuk testét." - mondja Kubinyi. A magyar kutatók speciális mélyfagyasztókban tárolják a különféle szövetmintákat. Ezzel párhuzamosan alaposan dokumentálják a kutyák korábbi kognitív teljesítményét. Ez a rendszer lehetővé tette az amerikai-magyar kutatócsoport számára, hogy összefüggésbe hozza a szövettani és molekuláris adatokat a viselkedési paraméterekkel. Ennek eredményeként mindhárom vizsgált agyi régióban (prefrontális kéreg, temporális kéreg, hippocampus/entorhinalis kéreg) jelentős pozitív korrelációt találtak az Aβ42 és az életkor között, tehát minél idősebb volt az állat, annál magasabb volt az agyában a peptid szintje. Az agy Aβ42 szintje szintén összefüggésben volt a kognitív diszfunkció mértékével. A kognitív károsodás és az Aβ42-szint közötti kapcsolat arra utal, hogy az emberekéhez hasonló mechanizmus áll a kognitív hanyatlás hátterében a kutyákban is. A vizsgált kutyák többsége a kognitív hanyatlást mérő kérdőív alapján még nem számított “demenciásnak”, de a kisebb viselkedési változások előre jelezhetik a folyamat beindulását, akárcsak emberekben. Ezzel összefüggésben az Aβ42 és más Alzheimer-kórhoz kapcsolódó markerek is évekkel vagy akár évtizedekkel a klinikai tünetek megjelenése előtt kimutathatóak a humán kutatások szerint.
A kutyaagy Aβ42-szintje és a kognitív pontszámok közötti összefüggés megerősíti, hogy a gazdájukkal élő kutyák nagyszerűen modellezik azt a genetikai és környezeti sokféleséget, ami fontos szerepet játszhat egyes betegségek kialakulásában, de lehetetlen leképezni laboratóriumi környezetben. Érdemes a jövőben kutyákat is bevonni az Alzheimer-kór megelőzését és kezelését célzó vizsgálatokba. Ezek a kutatások természetesen nem csak az emberek gyógyítását segíthetik, hanem hozzájárulhatnak kedvenceink egészséges élettartamának növeléséhez is.
A kutatást az Európai Kutatási Tanács (ERC) és az NIH támogatta.
Companion dogs may be a key to solving dementia
New research measured an Alzheimer’s disease-associated peptide (Aβ42) in companion dog brains and found that higher abundance is associated with increased cognitive decline. The data support that cognitive dysfunction in dogs models several key aspects of human dementia, underscoring the suitability and usefulness of companion dogs as an animal model for aging studies.Dementia is an umbrella term for loss of memory and ability to learn, deterioration in thinking, behaviour, and the ability to carry out daily tasks. The chance of getting dementia rises as one gets older: In general, 5-8% of people over 60 are thought to have some degree of dementia. The most common cause of dementia is Alzheimer’s Disease, for which unfortunately no cure exists yet. One main limitation in Alzheimer’s research is the lack of useful animal models that develop dementia spontaneously, without genetic engineering, and also adequately reflect the genetic and environmental complexity of humans. Companion dogs recently emerged as exciting new models for human aging because they share the human environment, they are exposed to similar risk factors, they age roughly ten times faster than humans, and a subset of dogs spontaneously develop canine dementia in old age. “When an old dog shows decreased ability to learn, increased anxiety, loss of normal sleep patterns, and aimless wandering, he may be struggling with Canine Cognitive Dysfunction,” said Silvan Urfer, a veterinarian and researcher at the University of Washington, who is the first author of the study published in GeroScience. “It can be reliably diagnosed using a validated questionnaire that assesses the dog’s cognitive function. Scores of 50 points and above are indicative of a diagnosis of cognitive dysfunction.”
Molecular features of Alzheimer’s disease in humans include the deposition of a peptide in the brain, called amyloid beta 42 (Aβ42). The canine Aβ42 peptide is identical to the human form. “We were interested in whether Aβ42 levels in companion dog brains are linked to cognitive function and age. In collaboration with Martin Darvas, our laboratory developed a new assay to measure Aβ42 in primate and canine brains and cerebrospinal fluid (CSF), but we did not yet have access to enough samples” said Matt Kaeberlein, one of the founders of the Dog Aging Project. This is where Urfer and Kaeberlein turned to Eniko Kubinyi, who has established the Canine Brain and Tissue Bank together with Kalman Czeibert, veterinarian, and Sara Sandor, geneticist, at the Department of Ethology, ELTE in Budapest. “We developed a unique pet dog body donation protocol for owners who, in agreement with their veterinarians, voluntarily offer their dog’s body for research after medically reasoned euthanasia.” said Kubinyi. The Hungarian researchers collect the brain and cerebrospinal fluid of the deceased subjects, together with thorough documentation of the dogs’ previous cognitive performance. This system allowed the team to correlate the post-mortem histological and molecular data with the behavioural measurements. They found significant positive correlations between Aβ42 and age in all three investigated brain regions (prefrontal cortex, temporal cortex, hippocampus/entorhinal cortex) while Aβ42 in the cerebrospinal fluid negatively correlated with age. Brain Aβ42 abundance in all three brain regions was also correlated with the Canine Cognitive Dysfunction Scale score. The relationship between cognitive impairment and Aβ42 abundance may mirror a similar trajectory in the aging dog, as in humans. It is well established that Aβ42 and other Alzheimer’s disease-related pathologies emerge in the brain years or even decades before clinical symptoms manifest.
Both the Dog Aging Project and the Senior Family Dog Project aim to leverage privately owned companion dogs as models for aging and age-related disease in humans. Companion dogs living with their owners capture the genetic and environmental diversity that is impossible to recapitulate in laboratory animals. To investigate aging in dogs, an important aspect is the availability of biospecimens from various organs for research, which should also include clinical and demographic information for these animals. Both the existing Canine Brain and Tissue Bank (CBTB) at ELTE and the Dog Aging Project Biobank at Cornell University address this emerging need by allowing citizen scientist owners to donate their dog’s body at the time of its natural end of life. These resources will be useful to conduct larger-scale studies in the future as more specimens become available.
The correlation between Aβ42 in dog brains and the cognitive scores supports the suitability of the companion dog as a model for Alzheimer’s disease. Besides, it illustrates the utility of veterinary biobanking to make biospecimens available to researchers for analysis. In the future, dogs could be used to study interventions aimed at preventing or treating Alzheimer-like pathology. Such research can also contribute to increasing the healthy lifespan of our pets.
Original study: Urfer, S.R., Darvas, M., Czeibert, K., Sándor, S. Promislow, D. E. L., Creevy, K. E., Kubinyi*, E., Kaeberlein*, M. (2021) Canine Cognitive Dysfunction (CCD) scores correlate with amyloid beta 42 levels in dog brain tissue. GeroScience, https://doi.org/10.1007/s11357-021-00422-1. *These authors jointly supervised this work.
