the role of the endocannabinoid system

Bachelor thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2023

Alzheimer`s disease (AD) is the most prevalent form of dementia. Currently there is no available treatment reversing pathological changes. Due to this, prevention of the disease is becoming increasingly important. Subjects with subjective cognitive decline (SCD), an early stage in the continuum of neurodegenerative disease progression, are at a higher risk for developing dementia and could therefore serve as a good target population for preventive intervention studies, such as the “Prevention of cognitive decline in subjective cognitive decline APOE ε4 carriers after EGCG and a multimodal intervention” study (PENSA study). The PENSA study is built upon the premise of implementing lifestyle changes such as physical activity, cognitive training, social interaction and nutritional counselling combined with the dietary supplementation of epigallocatechin gallate (EGCG) to prevent or delay cognitive decline in SCD individuals carrying the ε4 variant of the apolipoprotein-E (APOE) gene. So, individuals followed either 12 months of multimodal intervention (with EGCG or placebo) or regular lifestyle recommendations (control group). In the context of the PENSA study, this thesis focuses on the critical role of the endocannabinoid system (ECS) in cognitive and memory processes that are compromised in AD and related diseases. Furthermore, as it is known that cardiovascular diseases (CVD) increase the risk of developing AD, it raises the prospect of both CVD and ECS being connected to the mechanisms underlying cognitive decline. Consequently, the main hypothesis of the thesis is that the multimodal intervention can influence the ECSs activity, lower the risk for CVD and simultaneously improve cognition. To further investigate this connection and as a proxy of the brains ECS functionality, plasma ECs concentrations (N=129) have been analysed by UPLC-MS/MS at baseline, 6 and 12 months applying a previously validated methodology from our lab. Results show that the multimodal intervention appears to modulate both ECS and biomarkers of CVD. Thus, regarding the most relevant ECs, an increase in anandamide and decrease in 2- arachidonoylglycerol over 12 months was observed. No significant difference in concentrations related to sex could be established. Furthermore, the risk for CVD was reduced and the intervention had a favourable effect on cognition. Although improved cognitive performance cannot be directly attributed to changes in biomarkers for CVD and the ECS, a relationship between the components can be hypothesised.

Bachelorarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2023

Die Alzheimer-Krankheit ist die am Weitesten verbreitete Form von Demenz. Zurzeit ist noch keine ursachenorientierte Behandlung vorhanden, wodurch die Prävention der Krankheit zunehmend an Bedeutung erlangt. In dieser Hinsicht sind Individuen mit subjektiver kognitiver Beeinträchtigung einem höheren Risiko für die Entwicklung von Alzheimer ausgesetzt und konnten dadurch eine gute Studienpopulation für präventive klinische Studien darstellen, wie z.B. die „Vorbeugung des kognitiven Abbaus bei APOE-ε4-Tragern mit subjektivem kognitivem Abbau (SCD) nach EGCG und einer multimodalen Intervention“ Studie (PENSA-Studie). Die PENSA-Studie baut auf der Grundlage auf, dass Lifestyle Umstellungen, wie Erhöhung der physikalischen Aktivität, kognitives Training, soziale Interaktion und Ernährungsumstellung in Kombination mit einer Nahrungsergänzung mit Epigallocatechin Gallat (EGCG) in Individuen mit SCD und der genetischen Prädisposition der ε4 Variante des Apolipoproteins-E (APOE), kognitive Abnahme vorbeugen oder drosseln können. Studienteilnehmer folgten 12 Monate lang entweder die multimodale Intervention (mit EGCG oder Placebo) oder reguläre Empfehlungen zur Lebenshaltung. Im Kontext der PENSA-Studie, fokussiert sich diese Arbeit auf die Rolle des Endocannabinoid Systems (ECS) in kognitiven Prozessen, die bei Demenz beeinträchtigt sind. Da kardiovaskulare Krankheiten (KVK) ebenso mit Alzheimer in Verbindung gesetzt worden sind, besteht die Möglichkeit, dass das ECS und KVK mit der Entwicklung von Alzheimer zusammenhangen konnten. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine multimodale Intervention die verteilte Menge an Endocannabinoiden (EC) beeinflussen, das Risiko für KVK erniedrigen und die kognitive Leistung steigern kann. Um diesen Zusammenhang zu prüfen, wurden Plasmaproben (N=129) mit Hilfe einer UPLC-MS/MS und einer zuvor validierten Methode unseres Labors, zu Beginn der Studie, 6 und 12 Monate danach analysiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Intervention das ECS und Biomarker der KVK moduliert. Angesichts der relevantesten EC, wurde eine Zunahme der Anandamid und Abnahme der 2-Arachidonoylglycerol Konzentration nach 12 Monaten nachgewiesen, wobei keine Unterschiede in Bezug auf das Geschlecht erkannt werden konnten. Obwohl die nachgewiesene verbesserte kognitive Leistung nicht direkt auf Veränderungen der Biomarker für CVD und das ECS zurückgeführt werden kann, lasst sich ein Zusammenhang zwischen den Komponenten annehmen.

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