Recent studies indicate an increased frequency of mutations in the gene encoding glucocerebrosidase (GBA), a deficiency of which causes Gaucher's disease, among patients with Parkinson's disease. We aimed to ascertain the frequency of GBA mutations in an ethnically diverse group of patients with Parkinson's disease.Sixteen centers participated in our international, collaborative study: five from the Americas, six from Europe, two from Israel, and three from Asia. Each center genotyped a standard DNA panel to permit comparison of the genotyping results across centers. Genotypes and phenotypic data from a total of 5691 patients with Parkinson's disease (780 Ashkenazi Jews) and 4898 controls (387 Ashkenazi Jews) were analyzed, with multivariate logistic-regression models and the Mantel-Haenszel procedure used to estimate odds ratios across centers.All 16 centers could detect two GBA mutations, L444P and N370S. Among Ashkenazi Jewish subjects, either mutation was found in 15% of patients and 3% of controls, and among non-Ashkenazi Jewish subjects, either mutation was found in 3% of patients and less than 1% of controls. GBA was fully sequenced for 1883 non-Ashkenazi Jewish patients, and mutations were identified in 7%, showing that limited mutation screening can miss half the mutant alleles. The odds ratio for any GBA mutation in patients versus controls was 5.43 across centers. As compared with patients who did not carry a GBA mutation, those with a GBA mutation presented earlier with the disease, were more likely to have affected relatives, and were more likely to have atypical clinical manifestations.Data collected from 16 centers demonstrate that there is a strong association between GBA mutations and Parkinson's disease.

Mutations in LRRK2, the gene that encodes leucine-rich repeat kinase 2, are a cause of Parkinson's disease (PD). The International LRRK2 Consortium was established to answer three key clinical questions: can LRRK2-associated PD be distinguished from idiopathic PD; which mutations in LRRK2 are pathogenic; and what is the age-specific cumulative risk of PD for individuals who inherit or are at risk of inheriting a deleterious mutation in LRRK2?Researchers from 21 centres across the world collaborated on this study. The frequency of the common LRRK2 Gly2019Ser mutation was estimated on the basis of data from 24 populations worldwide, and the penetrance of the mutation was defined in 1045 people with mutations in LRRK2 from 133 families. The LRRK2 phenotype was defined on the basis of 59 motor and non-motor symptoms in 356 patients with LRRK2-associated PD and compared with the symptoms of 543 patients with pathologically proven idiopathic PD.Six mutations met the consortium's criteria for being proven pathogenic. The frequency of the common LRRK2 Gly2019Ser mutation was 1% of patients with sporadic PD and 4% of patients with hereditary PD; the frequency was highest in the middle east and higher in southern Europe than in northern Europe. The risk of PD for a person who inherits the LRRK2 Gly2019Ser mutation was 28% at age 59 years, 51% at 69 years, and 74% at 79 years. The motor symptoms (eg, disease severity, rate of progression, occurrence of falls, and dyskinesia) and non-motor symptoms (eg, cognition and olfaction) of LRRK2-associated PD were more benign than those of idiopathic PD.Mutations in LRRK2 are a clinically relevant cause of PD that merit testing in patients with hereditary PD and in subgroups of patients with PD. However, this knowledge should be applied with caution in the diagnosis and counselling of patients.UK Medical Research Council; UK Parkinson's Disease Society; UK Brain Research Trust; Internationaal Parkinson Fonds; Volkswagen Foundation; National Institutes of Health: National Institute of Neurological Disorders and Stroke and National Institute of Aging; Udall Parkinson's Disease Centre of Excellence; Pacific Alzheimer Research Foundation Centre; Italian Telethon Foundation; Fondazione Grigioni per il Morbo di Parkinson; Michael J Fox Foundation for Parkinson's Research; Safra Global Genetics Consortium; US Department of Veterans Affairs; French Agence Nationale de la Recherche.

Haydeh Payami and colleagues report results of a genome-wide association study for Parkinson's disease. They identify common variants in the HLA region associated with the late-onset sporadic form of the disease and replicate published associations with SNCA, MAPT and GAK. Parkinson's disease is a common disorder that leads to motor and cognitive disability. We performed a genome-wide association study of 2,000 individuals with Parkinson's disease (cases) and 1,986 unaffected controls from the NeuroGenetics Research Consortium (NGRC)1,2,3,4,5. We confirmed associations with SNCA2,6,7,8 and MAPT3,7,8,9, replicated an association with GAK9 (using data from the NGRC and a previous study9, P = 3.2 × 10−9) and detected a new association with the HLA region (using data from the NGRC only, P = 2.9 × 10−8), which replicated in two datasets (meta-analysis P = 1.9 × 10−10). The HLA association was uniform across all genetic and environmental risk strata and was strong in sporadic (P = 5.5 × 10−10) and late-onset (P = 2.4 × 10−8) disease. The association peak we found was at rs3129882, a noncoding variant in HLA-DRA. Two studies have previously suggested that rs3129882 influences expression of HLA-DR and HLA-DQ10,11. The brains of individuals with Parkinson's disease show upregulation of DR antigens and the presence of DR-positive reactive microglia12, and nonsteroidal anti-inflammatory drugs reduce Parkinson's disease risk4,13. The genetic association with HLA supports the involvement of the immune system in Parkinson's disease and offers new targets for drug development.

ABSTRACT Background There is mounting evidence for a connection between the gut and Parkinson's disease (PD). Dysbiosis of gut microbiota could explain several features of PD. Objective The objective of this study was to determine if PD involves dysbiosis of gut microbiome, disentangle effects of confounders, and identify candidate taxa and functional pathways to guide research. Methods A total of 197 PD cases and 130 controls were studied. Microbial composition was determined by 16S rRNA gene sequencing of DNA extracted from stool. Metadata were collected on 39 potential confounders including medications, diet, gastrointestinal symptoms, and demographics. Statistical analyses were conducted while controlling for potential confounders and correcting for multiple testing. We tested differences in the overall microbial composition, taxa abundance, and functional pathways. Results Independent microbial signatures were detected for PD ( P = 4E‐5), participants' region of residence within the United States ( P = 3E‐3), age ( P = 0.03), sex ( P = 1E‐3), and dietary fruits/vegetables ( P = 0.01). Among patients, independent signals were detected for catechol‐O‐methyltransferase‐inhibitors ( P = 4E‐4), anticholinergics ( P = 5E‐3), and possibly carbidopa/levodopa ( P = 0.05). We found significantly altered abundances of the Bifidobacteriaceae, Christensenellaceae , [Tissierellaceae], Lachnospiraceae , Lactobacillaceae , Pasteurellaceae, and Verrucomicrobiaceae families. Functional predictions revealed changes in numerous pathways, including the metabolism of plant‐derived compounds and xenobiotics degradation. Conclusion PD is accompanied by dysbiosis of gut microbiome. Results coalesce divergent findings of prior studies, reveal altered abundance of several taxa, nominate functional pathways, and demonstrate independent effects of PD medications on the microbiome. The findings provide new leads and testable hypotheses on the pathophysiology and treatment of PD. © 2017 International Parkinson and Movement Disorder Society

Biomarkers are urgently needed for the diagnosis and monitoring of disease progression in Parkinson’s disease. Both DJ-1 and α-synuclein, two proteins critically involved in Parkinson’s disease pathogenesis, have been tested as disease biomarkers in several recent studies with inconsistent results. These have been largely due to variation in the protein species detected by different antibodies, limited numbers of patients in some studies, or inadequate control of several important variables. In this study, the nature of DJ-1 and α-synuclein in human cerebrospinal fluid was studied by a combination of western blotting, gel filtration and mass spectrometry. Sensitive and quantitative Luminex assays detecting most, if not all, species of DJ-1 and α-synuclein in human cerebrospinal fluid were established. Cerebrospinal fluid concentrations of DJ-1 and α-synuclein from 117 patients with Parkinson’s disease, 132 healthy individuals and 50 patients with Alzheimer’s disease were analysed using newly developed, highly sensitive Luminex technology while controlling for several major confounders. A total of 299 individuals and 389 samples were analysed. The results showed that cerebrospinal fluid DJ-1 and α-synuclein levels were dependent on age and influenced by the extent of blood contamination in cerebrospinal fluid. Both DJ-1 and α-synuclein levels were decreased in Parkinson’s patients versus controls or Alzheimer’s patients when blood contamination was controlled for. In the population aged ≥65 years, when cut-off values of 40 and 0.5 ng/ml were chosen for DJ-1 and α-synuclein, respectively, the sensitivity and specificity for patients with Parkinson’s disease versus controls were 90 and 70% for DJ-1, and 92 and 58% for α-synuclein. A combination of the two markers did not enhance the test performance. There was no association between DJ-1 or α-synuclein and the severity of Parkinson’s disease. Taken together, this represents the largest scale study for DJ-1 or α-synuclein in human cerebrospinal fluid so far, while using newly established sensitive Luminex assays, with controls for multiple variables. We have demonstrated that total DJ-1 and α-synuclein in human cerebrospinal fluid are helpful diagnostic markers for Parkinson’s disease, if variables such as blood contamination and age are taken into consideration.

Extracellular α-synuclein is important in the pathogenesis of Parkinson's disease (PD) and also as a potential biomarker when tested in the cerebrospinal fluid (CSF). The performance of blood plasma or serum α-synuclein as a biomarker has been found to be inconsistent and generally ineffective, largely due to the contribution of peripherally derived α-synuclein. In this study, we discovered, via an intracerebroventricular injection of radiolabeled α-synuclein into mouse brain, that CSF α-synuclein was readily transported to blood, with a small portion being contained in exosomes that are relatively specific to the central nervous system (CNS). Consequently, we developed a technique to evaluate the levels of α-synuclein in these exosomes in individual plasma samples. When applied to a large cohort of clinical samples (267 PD, 215 controls), we found that in contrast to CSF α-synuclein concentrations, which are consistently reported to be lower in PD patients compared to controls, the levels of plasma exosomal α-synuclein were substantially higher in PD patients, suggesting an increased efflux of the protein to the peripheral blood of these patients. Furthermore, although no association was observed between plasma exosomal and CSF α-synuclein, a significant correlation between plasma exosomal α-synuclein and disease severity (r = 0.176, p = 0.004) was observed, and the diagnostic sensitivity and specificity achieved by plasma exosomal α-synuclein were comparable to those determined by CSF α-synuclein. Further studies are clearly needed to elucidate the mechanism involved in the transport of CNS α-synuclein to the periphery, which may lead to a more convenient and robust assessment of PD clinically.

Great heterogeneity exists in survival and the interval between onset of motor symptoms and dementia symptoms across synucleinopathies. We aimed to identify genetic and pathological markers that have the strongest association with these features of clinical heterogeneity in synucleinopathies.In this retrospective study, we examined symptom onset, and genetic and neuropathological data from a cohort of patients with Lewy body disorders with autopsy-confirmed α synucleinopathy (as of Oct 1, 2015) who were previously included in other studies from five academic institutions in five cities in the USA. We used histopathology techniques and markers to assess the burden of tau neurofibrillary tangles, neuritic plaques, α-synuclein inclusions, and other pathological changes in cortical regions. These samples were graded on an ordinal scale and genotyped for variants associated with synucleinopathies. We assessed the interval from onset of motor symptoms to onset of dementia, and overall survival in groups with varying levels of comorbid Alzheimer's disease pathology according to US National Institute on Aging-Alzheimer's Association neuropathological criteria, and used multivariate regression to control for age at death and sex.On the basis of data from 213 patients who had been followed up to autopsy and met inclusion criteria of Lewy body disorder with autopsy-confirmed α synucleinopathy, we identified 49 (23%) patients with no Alzheimer's disease neuropathology, 56 (26%) with low-level Alzheimer's disease neuropathology, 45 (21%) with intermediate-level Alzheimer's disease neuropathology, and 63 (30%) with high-level Alzheimer's disease neuropathology. As levels of Alzheimer's disease neuropathology increased, cerebral α-synuclein scores were higher, and the interval between onset of motor and dementia symptoms and disease duration was shorter (p<0·0001 for all comparisons). Multivariate regression showed independent negative associations of cerebral tau neurofibrillary tangles score with the interval between onset of motor and dementia symptoms (β -4·0, 95% CI -5·5 to -2·6; p<0·0001; R2 0·22, p<0·0001) and with survival (-2·0, -3·2 to -0·8; 0·003; 0·15, <0·0001) in models that included age at death, sex, cerebral neuritic plaque scores, cerebral α-synuclein scores, presence of cerebrovascular disease, MAPT haplotype, and APOE genotype as covariates.Alzheimer's disease neuropathology is common in synucleinopathies and confers a worse prognosis for each increasing level of neuropathological change. Cerebral neurofibrillary tangles burden, in addition to α-synuclein pathology and amyloid plaque pathology, are the strongest pathological predictors of a shorter interval between onset of motor and dementia symptoms and survival. Diagnostic criteria based on reliable biomarkers for Alzheimer's disease neuropathology in synucleinopathies should help to identify the most appropriate patients for clinical trials of emerging therapies targeting tau, amyloid-β or α synuclein, and to stratify them by level of Alzheimer's disease neuropathology.US National Institutes of Health (National Institute on Aging and National Institute of Neurological Disorders and Stroke).

Abstract Objective: There is a clear need to develop biomarkers for Parkinson disease (PD) diagnosis, differential diagnosis of Parkinsonian disorders, and monitoring disease progression. We and others have demonstrated that a decrease in DJ‐1 and/or α‐synuclein in the cerebrospinal fluid (CSF) is a potential index for Parkinson disease diagnosis, but not for PD severity. Methods: Using highly sensitive and quantitative Luminex assays, we measured total tau, phosphorylated tau, amyloid beta peptide 1–42 (Aβ 1–42 ), Flt3 ligand, and fractalkine levels in CSF in a large cohort of PD patients at different stages as well as healthy and diseased controls. The utility of these 5 markers was evaluated for disease diagnosis and severity/progression correlation alone, as well as in combination with DJ‐1 and α‐synuclein. The major results were further validated in an independent cohort of cross‐sectional PD patients as well as in PD cases with CSF samples collected longitudinally. Results: The results demonstrated that combinations of these biomarkers could differentiate PD patients not only from normal controls but also from patients with Alzheimer disease (AD) and multiple system atrophy. Particularly, with CSF Flt3 ligand, PD could be clearly differentiated from multiple system atrophy, a disease that overlaps with PD clinically, with excellent sensitivity (99%) and specificity (95%). In addition, we identified CSF fractalkine/Aβ 1–42 that positively correlated with PD severity in cross‐sectional samples as well as with PD progression in longitudinal samples. Interpretation: We have demonstrated that this panel of 7 CSF proteins could aid in Parkinson disease diagnosis, differential diagnosis, and correlation with disease severity and progression. ANN NEUROL 2010

Biomarkers are needed to assist in the diagnosis and medical management of various neurodegenerative disorders, including Alzheimer's disease (AD), Parkinson's disease (PD), and dementia with Lewy body (DLB). We have employed a multiplex quantitative proteomics method, iTRAQ (isobaric Tagging for Relative and Absolute protein Quantification), in conjunction with multidimensional chromatography, followed by tandem mass spectrometry (MS/MS), to simultaneously measure relative changes in the proteome of cerebrospinal fluid (CSF) obtained from patients with AD, PD, and DLB compared to healthy controls. The diagnosis of AD and DLB was confirmed by autopsy, whereas the diagnosis of PD was based on clinical criteria. The proteomic findings showed quantitative changes in AD, PD, and DLB as compared to controls; among more than 1,500 identified CSF proteins, 136, 72, and 101 of the proteins displayed quantitative changes unique to AD, PD, and DLB, respectively. Eight unique proteins were confirmed by Western blot analysis, and the sensitivity at 95% specificity was calculated for each marker alone and in combination. Several panels of unique makers were capable of distinguishing AD, PD and DLB patients from each other as well as from controls with high sensitivity at 95% specificity. Although these preliminary findings must be validated in a larger and different population of patients, they suggest that a roster of proteins may be generated and developed into specific biomarkers that could eventually assist in clinical diagnosis and monitoring disease progression of AD, PD and DLB.

Objective

To test for an association between the apolipoprotein E (APOE) ϵ4 allele and dementias with synucleinopathy.

Design

Genetic case-control association study.

Setting

Academic research.

Patients

Autopsied subjects were classified into 5 categories: dementia with high-level Alzheimer disease (AD) neuropathologic changes (NCs) but without Lewy body disease (LBD) NCs (AD group; n = 244), dementia with LBDNCs and high-level ADNCs (LBD-AD group; n = 224), dementia with LBDNCs and no or low levels of ADNCs (pure DLB [pDLB] group; n = 91), Parkinson disease dementia (PDD) with no or low levels of ADNCs (n = 81), and control group (n = 269).

Main Outcome Measure

The APOE allele frequencies.

Results

The APOE ϵ4 allele frequency was significantly higher in the AD (38.1%), LBD-AD (40.6%), pDLB (31.9%), and PDD (19.1%) groups compared with the control group (7.2%; overall χ²₄ = 185.25; P = 5.56 × 10⁻³⁹), and it was higher in the pDLB group than the PDD group (P = .01). In an age-adjusted and sex-adjusted dominant model, ϵ4 was strongly associated with AD (odds ratio, 9.9; 95% CI, 6.4-15.3), LBD-AD (odds ratio, 12.6; 95% CI, 8.1-19.8), pDLB (odds ratio, 6.1; 95% CI, 3.5-10.5), and PDD (odds ratio, 3.1; 95% CI, 1.7-5.6).

Conclusions

The APOE ϵ4 allele is a strong risk factor across the LBD spectrum and occurs at an increased frequency in pDLB relative to PDD. This suggests that ϵ4 increases the likelihood of presenting with dementia in the context of a pure synucleinopathy. The elevated ϵ4 frequency in the pDLB and PDD groups, in which the overall brain neuritic plaque burden was low, indicates that apoE might contribute to neurodegeneration through mechanisms unrelated to amyloid processing.