Compelling experimental evidence suggests that microglial activation is involved in the spread of tau tangles over the neocortex in Alzheimer's disease (AD). We tested the hypothesis that the spatial propagation of microglial activation and tau accumulation colocalize in a Braak-like pattern in the living human brain. We studied 130 individuals across the aging and AD clinical spectrum with positron emission tomography brain imaging for microglial activation ([11C]PBR28), amyloid-β (Aβ) ([18F]AZD4694) and tau ([18F]MK-6240) pathologies. We further assessed microglial triggering receptor expressed on myeloid cells 2 (TREM2) cerebrospinal fluid (CSF) concentrations and brain gene expression patterns. We found that [11C]PBR28 correlated with CSF soluble TREM2 and showed regional distribution resembling TREM2 gene expression. Network analysis revealed that microglial activation and tau correlated hierarchically with each other following Braak-like stages. Regression analysis revealed that the longitudinal tau propagation pathways depended on the baseline microglia network rather than the tau network circuits. The co-occurrence of Aβ, tau and microglia abnormalities was the strongest predictor of cognitive impairment in our study population. Our findings support a model where an interaction between Aβ and activated microglia sets the pace for tau spread across Braak stages.

Abstract

Background

 Neurologic manifestations are well-recognized features of coronavirus disease 2019 (COVID-19). However, the longitudinal association of biomarkers reflecting CNS impact and neurological symptoms is not known. We sought to determine whether plasma biomarkers of CNS injury were associated with neurologic sequelae after COVID-19. 

Methods

 Patients with confirmed acute COVID-19 were studied prospectively. Neurological symptoms were recorded during the acute phase of the disease and at six months follow-up, and blood samples were collected longitudinally. Healthy age-matched individuals were included as controls. We analysed plasma concentrations of neurofilament light-chain (NfL), glial fibrillary acidic protein (GFAp), and growth differentiation factor 15 (GDF-15). 

Findings

 One hundred patients with mild (n = 24), moderate (n = 28), and severe (n = 48) COVID-19 were followed for a median (IQR) of 225 (187–262) days. In the acute phase, patients with severe COVID-19 had higher concentrations of NfL than all other groups (all p < 0·001), and higher GFAp than controls (p < 0·001). GFAp was also significantly increased in moderate disease (p < 0·05) compared with controls. NfL (r = 0·53, p < 0·001) and GFAp (r = 0·39, p < 0·001) correlated with GDF-15 during the acute phase. After six months, NfL and GFAp concentrations had normalized, with no persisting group differences. Despite this, 50 patients reported persistent neurological symptoms, most commonly fatigue (n = 40), "brain-fog" (n = 29), and changes in cognition (n = 25). We found no correlation between persistent neurological symptoms and CNS injury biomarkers in the acute phase. 

Interpretation

 The normalization of CNS injury biomarkers in all individuals, regardless of previous disease severity or persisting neurological symptoms, indicates that post COVID-19 neurological sequelae are not accompanied by ongoing CNS injury. 

Funding

 The Swedish State Support for Clinical Research, SciLifeLab Sweden, and the Knut and Alice Wallenberg Foundation have provided funding for this project.

Gold-standard diagnosis of Alzheimer's disease (AD) relies on histopathological staging systems. Using the topographical information from [18F]MK6240 tau positron-emission tomography (PET), we applied the Braak tau staging system to 324 living individuals. We used PET-based Braak stage to model the trajectories of amyloid-β, phosphorylated tau (pTau) in cerebrospinal fluid (pTau181, pTau217, pTau231 and pTau235) and plasma (pTau181 and pTau231), neurodegeneration and cognitive symptoms. We identified nonlinear AD biomarker trajectories corresponding to the spatial extent of tau-PET, with modest biomarker changes detectable by Braak stage II and significant changes occurring at stages III-IV, followed by plateaus. Early Braak stages were associated with isolated memory impairment, whereas Braak stages V-VI were incompatible with normal cognition. In 159 individuals with follow-up tau-PET, progression beyond stage III took place uniquely in the presence of amyloid-β positivity. Our findings support PET-based Braak staging as a framework to model the natural history of AD and monitor AD severity in living humans.

While immune function is known to play a mechanistic role in Alzheimer's disease (AD), whether immune proteins in peripheral circulation influence the rate of amyloid-β (Aβ) progression – a central feature of AD – remains unknown. In the Baltimore Longitudinal Study of Aging, we quantified 942 immunological proteins in plasma and identified 32 (including CAT [catalase], CD36 [CD36 antigen], and KRT19 [keratin 19]) associated with rates of cortical Aβ accumulation measured with positron emission tomography (PET). Longitudinal changes in a subset of candidate proteins also predicted Aβ progression, and the mid- to late-life (20-year) trajectory of one protein, CAT, was associated with late-life Aβ-positive status in the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) study. Genetic variation that influenced plasma levels of CAT, CD36 and KRT19 predicted rates of Aβ accumulation, including causal relationships with Aβ PET levels identified with two-sample Mendelian randomization. In addition to associations with tau PET and plasma AD biomarker changes, as well as expression patterns in human microglia subtypes and neurovascular cells in AD brain tissue, we showed that 31 % of candidate proteins were related to mid-life (20-year) or late-life (8-year) dementia risk in ARIC. Our findings reveal plasma proteins associated with longitudinal Aβ accumulation, and identify specific peripheral immune mediators that may contribute to the progression of AD pathophysiology.

Importance Sport-related concussion (SRC), a form of mild traumatic brain injury, is a prevalent occurrence in collision sports. There are no well-established approaches for tracking neurobiologic recovery after SRC. Objective To examine the levels of serum glial fibrillary acidic protein (GFAP) and neurofilament light (NfL) in Australian football athletes who experience SRC. Design, Setting, and Participants A cohort study recruiting from April 10, 2021, to September 17, 2022, was conducted through the Victorian Amateur Football Association, Melbourne, Australia. Participants included adult Australian football players with or without SRC. Data analysis was performed from May 26, 2023, to March 27, 2024. Exposure Sport-related concussion, defined as at least 1 observable sign and/or 2 or more symptoms. Main Outcomes and Measures Primary outcomes were serum GFAP and NfL levels at 24 hours, and 1, 2, 4, 6, 8, 12, and 26 weeks. Secondary outcomes were symptoms, cognitive performance, and return to training times. Results Eighty-one individuals with SRC (median age, 22.8 [IQR, 21.3-26.0] years; 89% male) and 56 control individuals (median age, 24.6 [IQR, 22.4-27.3] years; 96% male) completed a total of 945 of 1057 eligible testing sessions. Compared with control participants, those with SRC exhibited higher GFAP levels at 24 hours (mean difference [MD] in natural log, pg/mL, 0.66 [95% CI, 0.50-0.82]) and 4 weeks (MD, 0.17 [95% CI, 0.02-0.32]), and NfL from 1 to 12 weeks (1-week MD, 0.31 [95% CI, 0.12-0.51]; 2-week MD, 0.38 [95% CI, 0.19-0.58]; 4-week MD, 0.31 [95% CI, 0.12-0.51]; 6-week MD, 0.27 [95% CI, 0.07-0.47]; 8-week MD, 0.36 [95% CI, 0.15-0.56]; and 12-week MD, 0.25 [95% CI, 0.04-0.46]). Growth mixture modeling identified 2 GFAP subgroups: extreme prolonged (16%) and moderate transient (84%). For NfL, 3 subgroups were identified: extreme prolonged (7%), moderate prolonged (15%), and minimal or no change (78%). Individuals with SRC who reported loss of consciousness (LOC) (33% of SRC cases) had higher GFAP at 24 hours (MD, 1.01 [95% CI, 0.77-1.24]), 1 week (MD, 0.27 [95% CI, 0.06-0.49]), 2 weeks (MD, 0.21 [95% CI, 0.004-0.42]) and 4 weeks (MD, 0.34 [95% CI, 0.13-0.55]), and higher NfL from 1 week to 12 weeks (1-week MD, 0.73 [95% CI, 0.42-1.03]; 2-week MD, 0.91 [95% CI, 0.61-1.21]; 4-week MD, 0.90 [95% CI, 0.59-1.20]; 6-week MD, 0.81 [95% CI, 0.50-1.13]; 8-week MD, 0.73 [95% CI, 0.42-1.04]; and 12-week MD, 0.54 [95% CI, 0.22-0.85]) compared with SRC participants without LOC. Return to training times were longer in the GFAP extreme compared with moderate subgroup (incident rate ratio [IRR], 1.99 [95% CI, 1.69-2.34]; NfL extreme (IRR, 3.24 [95% CI, 2.63-3.97]) and moderate (IRR, 1.43 [95% CI, 1.18-1.72]) subgroups compared with the minimal subgroup, and for individuals with LOC compared with those without LOC (IRR, 1.65 [95% CI, 1.41-1.93]). Conclusions and Relevance In this cohort study, a subset of SRC cases, particularly those with LOC, showed heightened and prolonged increases in GFAP and NfL levels, that persisted for at least 4 weeks. These findings suggest that serial biomarker measurement could identify such cases, guiding return to play decisions based on neurobiologic recovery. While further investigation is warranted, the association between prolonged biomarker elevations and LOC may support the use of more conservative return to play timelines for athletes with this clinical feature.

Studies suggest that cerebrospinal fluid (CSF) levels of amyloid-β (Aβ)42 and Aβ40 present a circadian rhythm. However sustained sampling of large volumes of CSF with indwelling intrathecal catheters used in most of these studies might have affected CSF dynamics and thereby confounded the observed fluctuations in the biomarker levels.

Abstract INTRODUCTION Understanding longitudinal change in key plasma biomarkers will aid in detecting presymptomatic Alzheimer's disease (AD). METHODS Serial plasma samples from 424 Wisconsin Registry for Alzheimer's Prevention participants were analyzed for phosphorylated‐tau217 (p‐tau217; ALZpath) and other AD biomarkers, to study longitudinal trajectories in relation to disease, health factors, and cognitive decline. Of the participants, 18.6% with known amyloid status were amyloid positive (A+); 97.2% were cognitively unimpaired (CU). RESULTS In the CU, amyloid‐negative (A–) subset, plasma p‐tau217 levels increased modestly with age but were unaffected by body mass index and kidney function. In the whole sample, average p‐tau217 change rates were higher in those who were A+ (e.g., simple slopes(se) for A+ and A– at age 60 were 0.232(0.028) and 0.038(0.013))). High baseline p‐tau217 levels predicted faster preclinical cognitive decline. DISCUSSION p‐tau217 stands out among markers for its strong association with disease and cognitive decline, indicating its potential for early AD detection and monitoring progression. HIGHLIGHTS Phosphorylated‐tau217 (p‐tau217) trajectories were significantly different in people who were known to be amyloid positive. Subtle age‐related trajectories were seen for all the plasma markers in amyloid‐negative cognitively unimpaired. Kidney function and body mass index were not associated with plasma p‐tau217 trajectories. Higher plasma p‐tau217 was associated with faster preclinical cognitive decline.

Aim of the project was to evaluate the technical and clinical validity of plasma Lumipulse p-tau, Aβ42 and Aβ40 species and their correlation with CSF core Alzheimer's Disease (AD) markers; a method comparison with SIMOA was also performed. One-hundred-thirthy-three participants, namely 55 A+T+N+ AD, 28 Neurodegenerative disorders (NDD) and 50 controls were enrolled for the study. Lumipulse technical validity showed high stability for p-tau181, Aβ42, and Aβ40, with higher stability of p-tau to repeated freezing thaw cycles. p-tau181 levels detected by both techniques were higher in AD compared to both NDD/controls and exhibited a similar correlation with CSF p-tau levels, whereas Aβ42 levels were slightly lower in AD with both methods. In the comparison between SIMOA and Lumipulse plasma markers, both techniques exhibited similar diagnostic accuracy for AD for p-tau181 (0.87; 95 %CI 0.81-0.94, vs 0.85; 95 %CI 0.78-0.93), whereas the best performance was reached by p-tau181/ Aβ42 Lumipulse ratio (ROC AUC 0.915, 95 %CI 0.86-0.97). The study thus confirmed the construct validity of both Lumipulse and SIMOA techniques for the identification of CSF AD pattern in clinical settings.

Plasma β-amyloid-1-42/1-40 (Aβ42/40), phosphorylated-tau (P-tau), glial fibrillary acidic protein (GFAP), and neurofilament light (NfL) have been widely examined in Alzheimer disease (AD), but little is known about their reflection of copathologies, clinical importance, and predictive value in dementia with Lewy bodies (DLB). We aimed to evaluate associations of these biomarkers with CSF amyloid, cognition, and core features in DLB.

Abstract Increased reactivity of microglia and astrocytes is known to be present at various stages of the Alzheimer’s continuum but their relationship with core Alzheimer’s disease pathology in the preclinical stages is less clear. We investigated glial reactivity and β-amyloid pathology in cognitively unimpaired APOE ε4 homozygotes, heterozygotes and non-carriers using 11 C-PK11195 PET (targeting 18-kDa translocator protein), 11 C-PiB PET (targeting β-amyloid), brain MRI, and a preclinical cognitive composite (APCC). Plasma glial fibrillary acidic protein (GFAP) by and plasma Aβ 1-42/1-40 were measured using single molecule array and immunoprecipitation combined with mass spectrometry, respectively. We observed that (i) 11 C-PiB-binding was significantly higher in APOE ε4 homozygotes compared with non-carriers in all evaluated regions, (ii) regional 11 C-PK11195-binding did not differ between the APOE ε4 gene doses or between Aβ-positive and -negative individuals, and (iii) higher 11 C-PK11195-binding and plasma GFAP were associated with lower hippocampal volume, and elevated 11 C-PiB-binding and plasma GFAP concentration with lower APCC scores. Increased glial reactivity might emerge in later stages of preclinical Alzheimer’s disease in parallel with early neurodegenerative changes.