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Identificación de biomarcadores de fragilidad en estudio de Toledo de envejecimiento saludable

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Identificación de biomarcadores de fragilidad en estudio de Toledo de envejecimiento saludable

dc.contributor.advisor	Igual Camacho, Celedonia
dc.contributor.advisor	Borrás Blasco, Consuelo
dc.contributor.advisor	Gambini Buchón, Juan
dc.contributor.author	Inglés de la Torre, Marta
dc.contributor.other	Departament de Fisioteràpia	es_ES
dc.date.accessioned	2014-12-15T10:22:09Z
dc.date.available	2014-12-16T07:10:03Z
dc.date.issued	2014
dc.date.submitted	12-12-2014	es_ES
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10550/40966
dc.description.abstract	In the last two decades, the proportion of people aged over 60 years is growing faster than any other age group, as a result of both longer life expectancy and declining fertility rates. As a consequence, the population is growing older and therefore there is an increasing interest in ageing and how to face age-related problems. Most of the research in this area has so far focused on survival and the plausible interventions to increase lifespan. Recently, however, emphasis has shift to preventing disability (healthspan), rather than merely increasing longevity (lifespan). In this context, age-associated frailty has emerged as a geriatric syndrome, characterized by a decline in physiologic reserve and function across systems, leading to increased vulnerability and low capacity to cope with external stressors. Even if there is no consensus on the definition of frailty, it is clear that this condition can lead to increasing disability, institutionalization, and even death. The most frequently employed criteria of frailty are those defined by Linda Fried: involuntary weight loss, self-reported exhaustion, low physical activity, slowness, and low grip strength. However, these criteria are excessively focused on the musculoskeletal system and may overlook any relationship between these pathophysiological changes and the presence of cognitive impairment, the other major source of disability and frailty. One of the most important features of frailty, from the medical point of view, is that it refers to a dynamic condition, which means that not all individuals are frail in the same way, and moreover, a frail individual can become non-frail, if frailty is detected and treated at the onset. Therefore, a great deal of attention has been focused on finding good biomarkers to help in the diagnosis of frailty and to prevent adverse outcomes. In this regard, frailty has been linked to some biomarkers, related to the neuroendocrine, immune, cardiovascular or musculoskeletal system or metabolism. Frailty has also been associated with oxidative stress markers, such as 8-Hydroxy-2-deoxy Guanosine (8-oxodG) oxidized glutathione/reduced glutathione (GSSG/GSH) ratio, malondialdehyde (MDA), and 4-hydroxy-2,3-nonenal (HNE) in plasma. Recently, it has also been associated to brain-derived neurotrophic factor (BDNF), a neurotrophin whose functions are related to neuronal survival/proliferation processes, inflammation and physical activity. Likewise, some genetic variants have been associated with frailty. However, all these associations were not clearly established. The aim of this doctoral thesis was to ascertain whether frailty is indeed related to functional dependence and cognitive impairment in the Toledo Study for Healthy Aging (TSHA), as well as to provide some reliable biomarkers of frailty related to cognitive status, oxidative stress and genetic variation, which may help in the multidisciplinary health-promoting approach for frail adults. For this purpose, a representative sample of 776 people was randomly selected from the TSHA, a longitudinal population-based cohort of 2,488 community dwelling people from Toledo (Spain), aged 65 and over. The sample included 423 non frail (244 women and 179 men), 288 prefrail (168 women and 120 men) and 65 frail individuals (44 women and 21 men). First, we investigated if frailty was associated with functional dependence, both in basic activities of daily living (ADL) and instrumental activities of daily living (AIDL). For ADL, we compared the average scores obtained for the Katz Index between non frail, prefrail and frail individuals. We found that indeed frail individuals were more dependent than prefrail and non frail. Prefrail individuals were also more dependent than non frail. We also investigated whether gender or age could be mediating our results. Interestingly, no differences between men and women in the Katz index score within any group nor a strong correlation between such score and age was found, thus suggesting that the lowest score in the Katz index, and thus functional dependence in ADL, depends on frailty status, rather than gender or age. In the case of AIDL, we compared the average score obtained for the Lawton Index between non frail, prefrail and frail individuals. We found that frail individuals were more dependent than prefrail and non frail. Prefrail individuals were also more dependent than non frail. Once again, the potential influence of gender or age on this index score was investigated. In this case, we found that men were more dependent than women, but a strong correlation between the Katz index score and age did not exist, thus suggesting that functional dependence in IADL relies on frailty status and gender, but not age. Next, we aimed to define if frailty was related to cognitive impairment. For this purpose, we compared the average score obtained for the Mini-Mental State Examination of Folstein (MMSE) between non frail, prefrail and frail individuals. This allowed us to observe that indeed frail individuals were more cognitively-impaired than prefrail and non frail. Prefrail individuals were also more cognitively-impaired than non frail. We also investigated whether gender or age may have any influence on our results. As was the case for the katz Index, no differences between men and women in MMSE index score within any group nor a strong correlation between such score and age was found, thus suggesting again that the lowest score in the MMSE index, and thus cognitive impairment, depends on frailty status, rather than gender or age. The next step was to study if frailty was related to a cognitive impairmentrelated biomarker, called brain-derived neurotrophic factor (BDNF). To achieve this objective, plasma BDNF levels were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and were further compared between non frail, prefrail and frail individuals. We observed that frail individuals displayed lower plasma BDNF levels than non frail, which has been associated to cognitive impairment. Once again, the possible influence of gender and age on these results was examined, and we found that neither gender nor age was related to plasma BDNF levels. Taken together, these findings suggest that plasma BDNF levels depend on frailty status, rather than gender or age. In addition, we aimed to assess if frailty was associated to changes in oxidative stress biomarkers. In this regard, we determined plasma levels of malondialdehyde (MDA) by high-performance liquid chromatography (HPLC) and carbonylated proteins by Western blotting in our population, as indicators of lipid and protein damage, respectively. Furthermore, since gender and age have been traditionally considered to be key factors influencing oxidative stress parameters, their possible effect on these biomarkers were studied again. Regarding to MDA levels, we found that frail people displayed higher plasma MDA levels than prefrail and non frail. However, such levels were not different between men and women within any group (non frail, prefrail, frail), nor were they related to the age of the individuals. These results suggest that plasma MDA levels, and thus oxidative damage to lipids, depend on frailty status, rather than gender or age. When studying protein carbonylation levels, we could observe that both frail and prefrail people showed higher plasma levels of protein carbonyls than non frail. Interestingly though, plasma protein levels were again not different between men and women in any group, nor were they related to the age of the individuals. This may suggest that protein carbonylation, and thus oxidative damage to proteins is related to frailty status, and not to gender or age. Finally, we studied the possible influence of genetic variation on this multisystemic syndrome, through the identification of common variants (known as single nucleotide polymorphisms or SNPs) and rare variants. For this purpose we genotyped 295,988 SNPs and rare variants using Axiom®Exome Genotyping Arrays (Affymetrix). After applying the quality control filtering, 41,828 SNPs remained appropriate for the current study. We performed three different types of analysis: individual, gene and pathway. Interestingly, we found SNPs and rare variants in genes or pathways related to important physiopathological processes, such as the musculoskeletal system, cognitive function, energetic metabolism, stress response and apoptosis. Taken together, our findings indicate that frailty is related to functional dependence and cognitive impairment in the TSHA. Furthermore, we have found that frailty is related to biomarkers related to cognitive function, oxidative stress and genetic variations. Thus, these biomarkers may be useful in detecting frailty, and this would open up the possibility of early detection, testing the efficacy of intervention aimed at treating frailty and preventing its progression to disability.	en_US
dc.description.abstract	Debido al aumento de la esperanza de vida y a la disminución de la tasa de fecundidad producido en las últimas décadas, la proporción de personas mayores de 60 años está aumentando más rápidamente que cualquier otro grupo de edad. Este envejecimiento de la población ha suscitado un gran interés en el estudio del envejecimiento y en cómo hacer frente a los problemas relacionados con él. Tradicionalmente, la mayor parte de la investigación en este ámbito se ha centrado en la supervivencia y en las posibles intervenciones para prolongar la esperanza de vida. Sin embargo, la tendencia actual es a considerar más importante la prevención de la discapacidad (healthspan) que el simple aumento de la longevidad (lifespan). En este contexto, surge el concepto de fragilidad, un síndrome geriátrico caracterizado por una disminución de las reservas fisiológicas y la función de múltiples sistemas, lo cual conlleva una mayor vulnerabilidad y baja capacidad para hacer frente a las agresiones externas. Además, la condición de fragilidad aumenta el riesgo de discapacidad, institucionalización e incluso muerte. Los criterios de fragilidad más empleados son los definidos por Linda Fried: pérdida involuntaria de peso en el último año, sentimiento de agotamiento general referido por el propio paciente, lentitud de la marcha, bajo nivel de actividad física y disminución de la fuerza de agarre. Sin embargo, estos criterios se centran demasiado en el sistema músculo-esquelético y metabólico y podrían obviar la relación entre estos cambios fisiopatológicos y la presencia de deterioro cognitivo, otra fuente importante de discapacidad y fragilidad. Una de las características más importantes de la fragilidad, desde el punto de vista médico, es que se refiere a una condición dinámica, es decir, no todos los individuos son frágiles de la misma manera y, por otra parte, un individuo frágil puede llegar a no serlo, si dicha fragilidad es detectada y tratada de manera precoz. Por ello, en los últimos años, la búsqueda de biomarcadores que ayuden a su diagnóstico e incluso a su prevención ha cobrado especial importancia. Por todo ello, el objetivo de esta tesis doctoral fue determinar si la fragilidad está relacionada con la dependencia funcional y el deterioro cognitivo en el Estudio de Toledo de Envejecimiento Saludable (ETES), así como identificar biomarcadores de fragilidad relacionados con el estado cognitivo, el estrés oxidativo y la variación genética, lo cual podría ayudar en el enfoque multidisciplinar hacia la promoción de la salud del paciente frágil. Para ello, se seleccionaron 776 personas del ETES, un estudio longitudinal de base poblacional formado por 2488 individuos mayores de 65 años y residentes en Toledo (España). La muestra incluyó a 423 sujetos no frágiles (244 mujeres y 179 hombres), 288 prefrágiles (168 mujeres y 120 hombres) y 65 frágiles (44 mujeres y 21 hombres). Como variables clínicas se estudiaron: la dependencia funcional para las actividades básicas de la vida diaria (ABVD) y para las actividades instrumentales de la vida diaria (AIVD), mediante el Índice de Katz e Indice de Lawton, respectivamente, y el deterioro cognitivo, mediante el Mini-Mental Examination de Folstein (MMSE). Como variables bioquímicas se determinaron: niveles plasmáticos de factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), mediante ELISA, niveles plasmáticos de malondialdehído, mediante cromatografía líquida de alta eficacia, niveles de proteínas carboniladas, mediante Western Blot, y presencia de polimorfismos de nucleótido simple, genes y vías de señalización implicadas en la fragilidad, mediante la tecnología Axiom Genotyping de Affimetrix. En primer lugar, se estudió si la fragilidad se asociaba con dependencia funcional, tanto para las actividades básicas de la vida diaria (ABVD), como las instrumentales (AIVD). Así, se pudo comprobar cómo los individuos frágiles eran más dependientes para ambas actividades que los prefrágiles y los no frágiles, y que los prefrágiles eran también más dependientes que los no frágiles. Además, se investigó si el género o la edad podrían estar mediando dichos resultados. En este sentido, sólo se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre hombres y mujeres en cuanto a la dependencia para las AIVD, de tal manera que los hombres presentaban más dificultades para dichas actividades que las mujeres. En ambos casos, no se encontró una correlación fuerte con la edad. En cuanto al deterioro cognitivo, se observó que los individuos frágiles presentaban un mayor deterioro cognitivo que los prefrágiles y los no frágiles, y que los prefrágiles también presentaban un mayor deterioro cognitivo que los no frágiles. También investigamos si el género o la edad podían tener alguna influencia en dichos resultados. Tal y como sucedió con el índice de Katz, no se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre hombres y mujeres en la puntuación obtenida en el MMSE en ningún grupo, ni una fuerte correlación entre dicha puntuación y la edad. El siguiente paso fue estudiar si la fragilidad se relacionaba con un biomarcador asociado al deterioro cognitivo, llamado factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF). De este modo, se pudo observar que los individuos frágiles mostraban menores niveles de BDNF en plasma que los no frágiles, lo cual se ha asociado con el deterioro cognitivo. Una vez más, se analizó la posible influencia del género y la edad en estos resultados, encontrando que ni el género ni la edad se relacionaban con los niveles de BDNF en plasma. Por otro lado, se estudió la posible relación entre fragilidad y biomarcadores de estrés oxidativo.En cuanto a los niveles de MDA, se encontró que las personas frágiles mostraban mayores niveles plasmáticos de MDA que las prefrágiles y las no frágiles. Sin embargo, no se observaron diferencias en dichos niveles entre hombres y mujeres en ningún grupo (no frágil, prefrail, frágil), ni una correlación con la edad de los individuos. Al estudiar los niveles de carbonilación de proteínas, pudimos observar que tanto los individuos frágiles como los prefrágiles presentaban mayores niveles de carbonilación proteica en plasma que los no frágiles. Además, tal y como sucedió con el MDA, los niveles de proteínas carboniladas en plasma no fueron diferentes entre hombres y mujeres en ningún grupo, ni tampoco estaban relacionados con la edad de los individuos. Por último, se estudió la posible influencia de la variación génica sobre este síndrome multisistémico, a través del análisis de variantes comunes (también llamadas polimorfismos de nucleótido simple o SNPs) y variantes raras. De esta manera, encontramos SNPs y variantes raras en genes o vías de señalización relacionadas con importantes procesos fisiopatológicos, tales como el sistema músculoesquelético, la función cognitiva, el metabolismo energético, la respuesta al estrés o la apoptosis. Como conclusión, nuestros resultados muestran cómo la fragilidad se relaciona con dependencia funcional y deterioro cognitivo en el ETES. Además, hemos identificado biomarcadores de fragilidad relacionados con la función cognitiva, el estrés oxidativo y la variación génica. Por tanto, estos biomarcadores podrían ser útiles en la detección temprana de la fragilidad, lo cual permitiría probar la eficacia de intervenciones dirigidas su tratamiento y, de este modo, prevenir su progresión hacia la discapacidad.	es_ES
dc.format.extent	327 p.	es_ES
dc.language.iso	es	es_ES
dc.subject	Fragilidad	es_ES
dc.subject	Biomarcadores	es_ES
dc.subject	Envejecimiento	es_ES
dc.title	Identificación de biomarcadores de fragilidad en estudio de Toledo de envejecimiento saludable	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS MÉDICAS	es_ES
dc.embargo.terms	0 days	es_ES