RESUMO

Alzheimer’s Disease (AD) is a global public health priority, accounting for 70% of dementia diagnoses. Abnormal processing of β amyloid precursor protein generates peptides that oligomerize and accumulate in brain tissue. Failures occurring in the removal process of these peptides lead to neurodegeneration, with synaptic and neuronal losses. In addition, changes in the lysosomal-autophagic system contribute to the enhancement of the activity of lysosomal cathepsins. Moreover, in AD, tau protein is hyperphosphorylated, which results in its dissociation from microtubules, self-oligomerization, and neurofibrillary tangles formation. In this context, the discovery of new molecules that improve the comprehension of the mechanisms involved in AD pathogenesis, and possible intervention in disease progression are extremely relevant. In the present work, bioactive molecules from Rhinella schneideri skin secretion (SS), were investigated towards: (I) inhibition of caspases and cathepsins B and D; (II) improvement of neuron-like cells neuronal network; (III) reduction of tau protein expression and (IV) reduction of βA-42 cytotoxicity. SS fractions and subfractions were obtained by liquid-liquid partition, followed by RP-HPLC fractioning, and molecules identification by mass spectrometry. SS, in 250 μg/mL, inhibited cathepsin B enzyme activity, but not cathepsin D, caspase -1, and -6 ones. High Content Screening analysis showed that polar subfraction 5 (PsF5) was able to reduce tau protein expression and to improve neuron-like cells neuronal network. MTT assay demonstrated that SS, polar and apolar fractions, and PsF5 did not revert βA-42 cytotoxicity in neuron-like cells. Taken together, the results obtained indicate that SS contains molecules with the potential to aid in the comprehension of AD physiopathology and in the development of new therapeutical strategies.

A Doença de Alzheimer (DA) é uma prioridade global de saúde pública, sendo responsável por aproximadamente 70% dos diagnósticos de demência. Anomalias no processamento da proteína precursora β amiloide (PPA), por secretases, geram peptídeos que oligomerizam e se acumulam no tecido cerebral. Falhas nos processos de remoção desses peptídeos levam à neurodegeneração, com perda sináptica e neuronal. Além disso, ocorrem alterações no sistema lisossomal-autofágico que contribuem para o aumento da atividade das catepsinas lisossomais. Ainda, no desenvolvimento da DA ocorre a hiperfosforilação da proteína tau, resultando na sua dissociação dos microtúbulos, interligação entre si e formação de emaranhados neurofibrilares. Diante disso, a descoberta de novas moléculas que possam melhorar a compreensão dos mecanismos envolvidos na patogênese da DA e uma possível intervenção na progressão da doença, são de extrema relevância. Neste trabalho, moléculas bioativas provenientes da secreção cutânea da Rhinella schineideri (SCB) foram investigadas, com o objetivo de buscar: (I) atividade inibidora de caspases e catepsinas B e D; (II) Efeito no aumento da rede neuronal das células neuron-like; (III) Redução da expressão proteica da proteína tau e (IV) Redução da citotoxicidade causada pelo peptídeo βA-42. Para obtenção das frações e subfrações da SCB, foi realizada partição líquido-líquido, seguido de fracionamento, por RP-HPLC, e identificação das moléculas, por espectrometria de massas. A SCB, na concentração de 250 μg/mL, inibiu a atividade enzimática da catepsina B, mas não das enzimas catepsina D, caspases -1 e -6. Em concentrações menores, a SCB e suas subfrações, causaram uma redução parcial da atividade da catepsina B. A subfração polar 5 foi capaz de reduzir a expressão proteica da tau e aumentar a rede neuronal das células neuron-like, analisadas pela técnica de High Content Screening. A SCB, FP, FA e a SfP5 não foram capazes de reverter a citotoxicidade causada pelo peptídeo βA-42 nas células neuron-like, analisada pelo ensaio de MTT. Em conjunto, os resultados obtidos demonstram que a SCB contém moléculas com potencial para auxiliar na compreensão da fisiopatologia da DA e no desenvolvimento de novas estratégicas terapêuticas.

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El desarrollo de biomarcadores de la proteína tau para el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer (EA) emerge como un desafío fundamental, pudiendo mejorar la efectividad de un tratamiento preventivo o que enlentezca la progresión de la enfermedad. Esta revisión analiza las evidencias que justificarían el uso de la proteína tau como biomarcador en Alzheimer preclínico. Para esto se seleccionaron artículos científicos (2011-2021) que incluyeran a la proteína tau en plasma y plaquetas como biomarcador. La presencia de la proteína tau fosforilada en el líquido cefalorraquídeo presenta limitaciones por su carácter invasivo mientras que las técnicas de imagen son costosas. La medición de tau en plaquetas se correlaciona con la severidad de la demencia, y sería útil en el seguimiento de la EA. Sin embargo, la pertinencia de su uso en la detección temprana de EA se mantiene en discusión. La presencia de proteína tau fosforilada en plasma correspondería al biomarcador con mayor nivel de desarrollo, respecto de beta amiloide. La proteína tau plasmática detecta la EA con gran precisión en casos de demencia y ha sido validada por estudios neuropatológicos. p-tau217 plasmática medida por primera vez junto a técnicas de imagen, fue importante en la etapa preclínica de EA pudiendo predecir la formación de ovillos neurofibrilares. La correlación entre especies fosforiladas de tau en plasma y EA preclínica ha sido bien establecida, por lo que su uso como biomarcador podría ser de utilidad para la comprensión del proceso fisiopatológico de la neurodegeneración y la detección temprana de EA

The development of tau protein biomarkers for the early diagnosis of Alzheimer's disease (AD) emerges as a fundamental challenge, which may improve the effectiveness of preventive treatment or slow the progression of the disease. This review analyzes the evidence that would justify the use of tau protein as a biomarker in preclinical Alzheimer's disease. For this purpose, we selected scientific articles (2011-2021) that included tau protein in plasma and platelets as a biomarker. Phosphorylated tau protein in cerebrospinal fluid has limitations due to its invasiveness, while imaging techniques are expensive. The tau measurement in platelets correlates with the severity of dementia and would be helpful in the follow-up of AD. However, the relevance of its use in the early detection of AD remains under discussion. Plasma phosphorylated tau protein would correspond to the biomarker with the highest level of development for beta-amyloid. Plasma tau protein detects AD with high accuracy in cases of dementia, and neuropathological studies validate its use. Plasma p-tau217 measured for the first time with imaging techniques was important in preclinical AD and could predict the formation of neurofibrillary tangles. The correlation between plasma phosphorylated tau species and preclinical AD is well-established, so its use as a biomarker would help understand the pathophysiological process of neurodegeneration and early AD detection.

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RESUMO A doença neurodegenerativa mais comum no mundo é a doença de Alzheimer (DA), e 10% dos casos apresentam sintomas antes dos 65 anos, quase todos com associação genética, com hereditariedade autossômica dominante e penetrância entre 92 a 100% dos portadores. Na presente revisão, realizamos uma busca sobre as variantes genéticas associadas à doença de Alzheimer de início precoce (DAIP), enfatizando as características associadas mais importantes e as principais mutações já descritas. Os genes mais comumente relacionados com o surgimento da DAIP são APP, PSEN1, PSEN2 e MAPT, e mutações nestes afetam o metabolismo e a estrutura destas proteínas, resultando em acúmulos de peptídeo Aβ que causam inflamação e toxicidade no cérebro, levando à ativação da micróglia e promovendo a liberação de fatores neurotóxicos e pró-inflamatórios que aceleram a neurodegeneração. O gene PSEN1 é responsável por 70% das mutações conhecidas da DAIP, sendo a L166P associada à idade de ocorrência da doença abaixo dos 30 anos. Mutações em APP levam à agregação da proteína em placas neurodegenerativas. Todas as mutações descritas para MAPT estão associadas a um aumento dos emaranhados neurofibrilares. O polimorfismo E4 da Apolipoproteína E (APOE) influencia o aumento no risco de DAIP elevando as chances em três vezes para portadores heterozigotos e entre oito a dez vezes para os homozigotos. Apenas 5% das mutações associadas à DAIP são conhecidas, e novos estudos apresentam outros genes candidatos, bem como a importância de alterações epigenéticas na gênese desta doença.

SUMMARY The most common neurodegenerative disease in the world is Alzheimer's Disease (AD). Ten percent of Alzheimer patients experience symptoms before the age of 65, and almost all of them present genetic features of autosomal dominant inheritance nature, and penetrance of 92 to 100%. In the present review, we searched for genetic variants associated with early onset Alzheimer's disease (EOAD), emphasizing the most important characteristics and the main mutations. The genes most commonly related to the onset of EOAD are APP, PSEN1, PSEN2 and MAPT, whose mutations affect the metabolism and structure of these proteins. This process results in accumulations of Aβ peptide that leads to activation of the microglia and release of neurotoxic and pro-inflammatory factors that accelerate neurodegeneration. The PSEN1 gene is responsible for 70% of the known mutations in EOAD, while L166P is associated with below 30 years as the starting age of occurrence. APP mutations lead to protein aggregation in neurodegenerative plaques. All of the mutations described for MAPT are associated with an increase in neurofibrillary tangles. The E4 polymorphism of Apolipoprotein E (APOE) influences an increased risk of EOAD increasing up to three times the chances for heterozygous, and between eight and ten times for homozygotes carriers. Only 5% of the mutations associated with EOAD are known; new studies will show other candidate genes, as well as the importance of epigenetic factors changes in the etio-pathogenesis of this disease.

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The hypotheses currently considered the most likely causes of Alzheimer's disease (AD) are amyloid beta peptide deposition in the cerebral cortex and hyperphosphorylation of the Tau protein, with the consequent formation of neurofibrillary tangles. In clinical practice, although not accurate, AD diagnosis is based on the exclusion of other diseases, behavioural assessments and complementary examinations, such as imaging and blood tests. Advances in the field of biotechnology have created exciting prospects for the early detection of AD via biomarker assessment, which is considered a safer and more efficient procedure. Molecules recognised as biomarkers can be expressed in some body fluids, including cerebrospinal fluid, saliva and blood. The presence of amyloid beta peptide and Tau can be confirmed in saliva, which is also an easily and non-invasively collectable material with an accessible cost. The objective was evaluate the concentrations of the t-Tau protein and Ab42 peptide in the saliva of elderly individuals with and without dementia of the AD type Method: The objective of this case-control study, involving a total of 120 individuals, was to analyse whether a correlation exists between variations in the concentrations of the t-Tau and Ab42 biomarkers in the saliva of patients with confirmed AD and individuals in the inclusion group but without AD . We found that t-Tau expression in AD patients is significantly lower than that in individuals without AD, whereas the salivary concentration of Ab42 is higher in patients with AD but not significantly different from that of the group without AD. Conclusion: Thus, we demonstrate the feasibility of using salivary biomarkers as predictive markers for diagnosis of Alzheimer's disease.

Las hipótesis consideradas actualmente como las causas más probables de la enfermedad de Alzheimer (EA) son la deposición de péptido beta amiloide en la corteza cerebral y la hiperfosforilación de la proteína Tau, con la consiguiente formación de ovillos neurofibrilares. En la práctica clínica, aunque no es precisa, el diagnóstico de la EA se basa en la exclusión de otras enfermedades, evaluaciones de comportamiento y exámenes complementarios, como imágenes y análisis de sangre. Los avances en el campo de la biotecnología han creado interesantes perspectivas para la detección temprana de la EA a través de la evaluación de biomarcadores, que se considera un procedimiento más seguro y más eficiente. Las moléculas reconocidas como biomarcadores se pueden expresar en algunos fluidos corporales, incluidos el líquido cerebroespinal, la saliva y la sangre. La presencia del péptido beta amiloide (AB) y la proteína Tau (t-Tau) se puede confirmar en la saliva, que también es un material fácil y no invasivo de recolección con un costo accesible. El objetivo fue evaluar las concentraciones de la proteína t-Tau y el péptido Ab42 en la saliva de las personas de edad avanzada con y sin demencia del tipo de tipo EA. El estudio de casos y controles, se realizó en un total de 120 personas, para analizar si existe una correlación entre las variaciones en las concentraciones de los biomarcadores t-Tau y Ab42 en la saliva de pacientes con EA confirmada e individuos en el grupo de inclusión pero sin AD. Encontramos que la expresión de t-Tau en pacientes con EA es significativamente menor que en individuos sin EA, mientras que la concentración salival de Ab42 es mayor en pacientes con EA pero no significativamente diferente de la del grupo sin la enfermedad . Por lo tanto, se demuestra la viabilidad del uso de biomarcadores salivales como marcadores predictivos para el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer.

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Resumen: La enfermedad de Creutzfeldt-Jakob es una afección neuroselectiva y neurodegenerativa, de curso fatal, poco frecuente, que representa un desafío para el diagnóstico clínico. Se comunica el caso de un paciente de 52 años de edad con antecedente de ingesta de mamíferos silvestres durante su vida, con cuadro de disminución de la agudeza visual, demencia rápidamente progresiva, mioclonías, movimientos anormales y disfunción motora; con estudios auxiliares de diagnóstico diferencial dentro de parámetros normales y la determinación de la proteína TAU reactiva.

Abstract: Creutzfeldt-Jakob disease is a neuroselective and neurodegenerative illness, with fatal course, which is rare and represents a challenge for clinical diagnosis. This paper reports the case of a 52-year-old male with a history of ingestion of wild mam- mals during his life, with a picture of diminished visual acuity, rapidly progressive dementia, myoclonus, abnormal movements and motor dysfunction; with auxiliary studies of differential diagnosis within normal parameters and the determination of reactive TAU protein.

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ABSTRACT. Cognitive impairment includes mild cognitive decline and dementia, such as Alzheimer's disease (AD) and cerebrovascular-related pathologies. Objective: To investigate the profile of AD-related CSF biomarkers in a sample of cognitively impaired and unimpaired older adults with concomitant subcortical cerebrovascular burden. Methods: Seventy-eight older adults attending an outpatient psychogeriatric clinic were enrolled. Diagnoses were based on clinical, neuropsychological, laboratory, and neuroimaging data. Participants were classified into: cognitively normal (controls, n = 30), mild cognitive impairment (MCI, n = 34), and dementia (AD, n = 14). All subjects were submitted to CSF analyses for determination of amyloid-beta (Aß1-42), total tau (t-tau), phosphorylated tau (p-tau) and Aß1-42/p-tau ratio according to the Luminex method. MRI was performed in all individuals, and was scored independently by two experts according to Fazekas scale. Statistical analyses were conducted with the aid of general linear model procedures, and the Chi-squared test. Results: T-tau levels were significantly associated with subcortical lesion pattern when Fazekas was considered as a group factor. CSF biomarkers were not associated with MCI, AD, or controls when considered separately. There was a tendency for reduction in CSF Aß1-42 together with increasing Fazekas scores, but without statistical significance. Comparisons of Aß1-42 and t-tau with each clinical group or with each neuroimaging pattern did not reach statistical differences. Likewise, Fazekas scores had no impact on CAMCOG scores. Conclusion: We found a significant association between t-tau levels and subcortical lesions when all Fazekas classifications were considered as a single group; comparisons of Fazekas subgroups and CSF biomarkers did not reach significance.

RESUMO. O comprometimento cognitivo inclui alterações leves da cognição e demência, como doença de Alzheimer (DA) e patologias vasculares associadas. Objetivo: Investigar o perfil de biomarcadores da DA no líquor e doença cerebrovascular concomitante em idosos com e sem alterações cognitivas. Métodos: Foram incluídos 78 sujeitos de um ambulatório de psicogeriatria. Efetuaram-se os diagnósticos com base em dados clínicos, neuropsicológicos, laboratoriais e neuroimagem. Os participantes foram classificados em: cognitivamente normais (controles, n = 30), comprometimento cognitivo leve (CCL, n = 34) e demência (DA, n = 14). Todos foram submetidos ao exame liquórico para determinação de ß-amiloide (Aß1-42), tau total (t-tau), tau fosforilada (p-tau) e razão Aß1-42/p-tau, segundo o método de Luminex. RM foi efetuada em todos os indivíduos. Dois especialistas independentes avaliaram as imagens segundo a escala de Fazekas. As análises estatísticas basearam-se em modelo linear geral e teste qui-quadrado. Resultados: T-tau foi significantemente associada ao padrão de lesão subcortical quando o grau de Fazekas foi considerado como fator grupal. Não houve associação entre biomarcadores e diagnóstico clínico de CCL, DA e grupo controle, considerados individualmente. Observou-se uma tendência de redução de Aß1-42 concomitante com elevação dos escores de Fazekas, sem correlação significante. Comparações entre Aß1-42 e tau e diagnóstico clínico ou neuroimagem não foram significantes. Os resultados de Fazekas não influenciaram os escores do CAMCOG. Conclusão: Como principal resultado, observou-se associação significante entre os níveis de t-tau e lesões subcorticais quando as classificações de Fazekas foram incluídas em um único grupo. As comparações dos subgrupos de Fazekas e biomarcadores liquóricos não foram significantes.

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Este artículo presenta un análisis desde el punto de vista bibliográfico de marcadores y biomarcadores de la enfermedad de Alzheimer (EA). Las metodologías usadas fueron los marcadores de imágenes (Resonancia Magnética y Tomografía por emisión de positrones) y biomarcadores de la proteína BA42, de la proteína Tau y de la Apoliproteína E (ALPE). De esta manera, son de importancia los niveles de BA42 disminuidos, la Tau incrementada, los polimorfismos de ALPE y las alteraciones constatadas en los marcadores de imagen, como factores de riesgo esenciales para el desarrollo de la EA. Se realiza una revisión de la literatura con respecto a los hallazgos clínicos de esta enfermedad.

This article presents a bibliographical analysis of markers and biomarkers of Alzheimer's disease (AD). The methodologies used were the imaging markers (Magnetic Resonance and Positron Emission Tomography) and biomarkers of the BA42 protein, Tau protein and Apoliprotein E (ALPE). Thus, decreased levels of BA42, increased Tau, ALPE polymorphisms, and alterations in imaging markers are important as risk factors for the development of AD. A review of the literature is made regarding the clinical findings of this disease.

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Resumen:La enfermedad de Alzheimer (EA) es una enfermedad neurodegenerativa asociada con una disminución cognitiva y es la forma más común de demencia en los ancianos. Un gran número de factores se asocian con un riesgo aumentado de EA, no obstante, la edad representa, por mucho, el riesgo individual más grande en la etiología de la EA. La variante genética más fuerte para la EA típica de inicio tardío es la apolipoproteína E (APOE). Mutaciones raras en tres genes han sido implicadas en la enfermedad familiar de inicio temprano: APP, PSEN1 y PSEN2. Las placas amiloides extracelulares y los ovillos neurofibrilares intraneurales (NFT) son las dos lesiones características de esta enfermedad fatal. La proteína tau está involucrada en el ensamblaje y estabilización de los microtúbulos.La fosforilación anormal de tau, una característica prominente del cerebro con EA, decrece su habilidad de unión a los microtúbulos, pudiendo desestabilizar los microtúbulos y causar daño celular. Un grupo heterogéneo de péptidos Aβ monoméricos de entre 37 a 43 aminoácidos se genera a partir de la proteína precursora amiloide transmembrana (APP) por el corte mediado por las secretasas β y ץ. El monómero tiene una alta tendencia a autoagregarse formando agregados grandes y fibrillas. In vivoexiste una sopa de oligómeros de Aβ consistiendo de una gran variedad de formas intercambiables rápidamente, que difieren en tamaño, conformación, desorden intrínseco y toxicidad. Evidencia creciente sugiere que las formas más dañinas de los péptidos del amiloide β son los oligómeros solubles y que los depósitos amorfos e insolubles o fibrilares representan una forma inactivada menos peligrosa del péptido. Varios mecanismos han sido propuestos para explicar las anormalidades en la EA, incluyendo la toxicidad por Aβ, deficiencias del transporte axónico y el estrés oxidativo.

Abstract:Alzheimer disease (AD is a progressive neurodegenerative disease associated with cognitive decline and is the most common form of dementia in the enderly. A large number of factors has been associated with increased risk of AD, however, age represents, by far, the single greatest risk factor in the etiology of AD. The strongest common genetic variant for typical late-onset AD is apoliprotein E (APOE). Rare mutations in three genes have been implicated in familial early-onset disease: APP, PSEN1, and PSEN2.Extracellular amyloid plaques and intraneuronal neurofibrillary tangles (NFT) are two major hallmark lesions of this fatal pathology.Tau protein is involved in microtubule assembly and stabilization. Abnormal phosphorylation of tau, a prominent feature of AD brain, decreases its microtubule binding ability, which may destabilize microtubules and results in cellular damage.A heterogeneous pool of monomeric Aβ peptide varying in length from 37 to 43 amino acids is generated from the transmembrane amyloid precursor protein (APP) by β- and ץ-secretase-mediated cleavage. The Aβ monomer has a high tendency to self-assemble into large aggregates and fibrils.A diverse "Aβ oligomeric soup" exists, consisting of a large variety of rapidly exchangeable polymorphs that differ in size, conformation, intrinsic disorder, and toxicity.Growing evidence suggests that the most detrimental forms of amyloid β peptides are the soluble oligomers and that the insoluble amorphous or fibrillar deposits represent a less harmful inactivated form of the peptide.Several mechanisms have been proposed to account for abnormalities in AD, including Aβ toxicity, axonal transport deficiencies, and oxidative stress.

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La enfermedad de Creutzfeld-Jakob es una patología neurodegenerativa fatal e intratable, que hace parte de las denominadas encefalopatías espongiformes y se produce por la acumulación anormal de la PrP (proteína priónica patogénica),denominada PrPsc, a nivel del sistema nervioso central. La enfermedad priónica humana más común es la forma esporádica de la enfermedad de Creutzfeld-Jakob, cuya aparición se ha relacionado con los efectos ambientales desconocidos o los sucesos aleatorios y genéticos, que resultan en la producción espontánea de PrP en el cerebro. A continuación se presentan dos casos clínicos de dos mujeres que consultan al servicio de urgencias del Hospital Universitario San Ignacio, en quienes se sospechó encefalopatía rápidamente progresiva, compatible con enfermedad de Creutzfeld-Jakob.

Creutzfeldt-Jakob disease is a fatal and untreatable neurodegenerative disorder that is part of the so-called spongiform encephalopathies, which is caused by the abnormal accumulation of PrP protein (called PrPSc) in the central nervous system. The most common human prion disease is sporadic form of Creutzfeldt-Jakob, whose appearance has been associated with environmental effects or unknown and random genetic events that result in the spontaneous production of PrP in the brain. In this work we will present two Clinical cases of two woman who visited the emergency room of the hospital Universitario San Ignacio, in which a rapidly progressive encephalopathy caused by Creutzfeldt-Jakob disease is suspected.

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With the increase in life expectancy in Brazil, concerns have grown about the most prevalent diseases in elderly people. Among these diseases are neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. Protein deposits related to the development of these diseases can pre-date the symptomatic phases by years. The tau protein is particularly interesting: it might be found in the brainstem and olfactory bulb long before it reaches the limbic cortex, at which point symptoms occur. Of the 14 brains collected in this study, the tau protein was found in the brainstems of 10 (71.42%) and in olfactory bulbs of 3 out 11. Of the 7 individuals who had a final diagnosis of Alzheimer’s disease (AD), 6 presented tau deposits in some region of the brainstem. Our data support the idea of the presence of tau protein in the brainstem and olfactory bulb in the earliest stages of AD.

Com o aumento da expectativa de vida no Brasil e no mundo, crescem as preocupações com as doenças mais prevalentes entre os idosos, dentre elas as doenças neurodegenerativas (DN) como a doença de Alzheimer (DA) e a doença de Parkinson (DP). Sabe-se que os depósitos proteicos relacionados com o desenvolvimento destas doenças podem preceder a fase sintomática em anos. A proteína tau é de particular interesse, uma vez que parece ser encontrada no tronco encefálico e bulbo olfatório muito antes de atingir o córtex límbico, quando ocorrem os primeiros sintomas. Dos 14 encéfalos coletados neste estudo, a proteína tau foi encontrada, no tronco encefálico, em 10 (71,42%) e no bulbo olfatório em 3 de 11. Dos 7 indivíduos que tiveram diagnóstico final de DA, todos apresentavam depósitos de tau em alguma região do tronco encefálico. Nossos dados estão de acordo com a literatura mais recente, que tem confirmado a presença de proteína tau no tronco encefálico e bulbo olfatório nos estágios mais precoces da DA.

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