Assessing the Role of Kidney Function in Alzheimer’s Disease Blood Biomarker Interpretation and Amyloid-β Positivity Prediction

Assessing the Role of Kidney Function in Alzheimer’s Disease Blood Biomarker Interpretation and Amyloid-β Positivity Prediction

Background

Alzheimer’s disease (AD) remains a leading cause of dementia worldwide, with its diagnosis increasingly supported by accurate blood-based biomarkers reflecting underlying neuropathology. These biomarkers include amyloid-β peptides (Aβ42, Aβ40), phosphorylated tau isoforms, and neurodegeneration markers such as neurofilament light chain (NfL) and glial fibrillary acidic protein (GFAP). However, comorbid systemic conditions, particularly kidney dysfunction, may confound blood biomarker levels due to altered metabolism and clearance. Given the widespread use of blood biomarkers in clinical AD diagnostic workflows, understanding the impact of renal function on biomarker levels and their predictive value for amyloid pathology is critical for precision medicine.

Study Design

This investigation analyzed 242 participants from the Translational Biomarkers in Aging and Dementia (TRIAD) cohort, encompassing cognitively unimpaired controls (n=124), mild cognitive impairment (MCI, n=58), Alzheimer’s disease dementia (n=34), and non-AD dementia cases (n=26). All participants underwent amyloid PET imaging with [18F] AZD-4694 to establish cerebral amyloid-β status. Plasma was analyzed using ultra-sensitive Simoa assays to quantify Aβ42, Aβ40, phosphorylated tau isoforms p-tau181, p-tau217, p-tau231, N-terminal tau fragments (NTA-tau), GFAP, and NfL.

Kidney function was evaluated using estimated glomerular filtration rate (eGFR, mL/min/1.73 m2), calculated via plasma creatinine alongside age and sex. Participants were stratified by chronic kidney disease (CKD) stages 1 to 3 based on eGFR thresholds. Linear regression models assessed associations between eGFR and each blood biomarker. Logistic regression models evaluated whether incorporating eGFR improved amyloid-β positivity prediction beyond biomarker levels and demographic covariates.

Key Findings

Concentrations of blood biomarkers were generally elevated in participants with CKD stage 3, followed by those with stages 2 and 1. Statistically significant differences across CKD stages were observed for plasma NfL, Aβ42, and Aβ40, but not for the Aβ42/Aβ40 ratio. Linear analyses revealed significant inverse associations of eGFR with most biomarkers except NTA-tau, indicating that lower kidney function correlates with higher biomarker concentrations, especially for Aβ40 and NfL.

Adjustment for age, sex, or amyloid PET standardized uptake value ratio (SUVr) attenuated the relationships markedly, with significant associations persisting only for Aβ40, Aβ42, NfL, and GFAP. This suggests that demographic factors and brain amyloid burden partially confound the kidney function–biomarker link.

Critically, incorporating eGFR into predictive models for amyloid-β positivity did not improve model fit or discriminative accuracy beyond the inclusion of plasma biomarkers, age, and sex. While age and sex significantly enhanced prediction, the addition of renal function parameters did not confer meaningful clinical benefit as evaluated by Akaike Information Criterion and area under the receiver operating characteristic curve.

Expert Commentary

This study provides nuanced insight into the influence of renal function on AD blood biomarkers. The observed elevations in protein biomarker concentrations among individuals with impaired kidney function likely reflect reduced systemic clearance rather than increased neurodegeneration per se. However, the loss of significance after key covariate adjustments reinforces that kidney function’s confounding effect is modest for most biomarkers when interpreted in context.

Importantly, blood biomarkers with highest diagnostic accuracy for AD pathology, such as p-tau217, were unaffected by eGFR, underscoring their robustness. These findings align with the biological plausibility that certain low molecular weight proteins filtered by the kidney may accumulate in plasma when renal function declines. The potential for kidney dysfunction to inflate levels of general neurodegeneration markers like NfL should be considered when clinical phenotyping is ambiguous.

Limitations include the relatively preserved renal function spectrum in the cohort, restricting conclusions about moderate to severe kidney disease. Future studies including broader CKD severity are warranted. Additionally, longitudinal assessment of biomarker dynamics in relation to progressive kidney impairment could better elucidate causal mechanisms.

Conclusions

This rigorous evaluation establishes that mild to moderate reductions in kidney function are associated with higher plasma concentrations of select AD biomarkers, notably Aβ40, Aβ42, NfL, and GFAP. Nevertheless, after controlling for demographic factors and amyloid burden, these associations diminish, and crucially, accounting for renal function does not improve clinical prediction of amyloid-β positivity.

Therefore, renal function within normal to mildly impaired ranges does not substantially compromise the clinical utility of plasma AD biomarkers, particularly those with high specificity such as p-tau217. This supports the practical application of blood-based biomarker assays in memory clinics without necessitating routine renal adjustment, although awareness of kidney function remains prudent when interpreting quantitative values.

Funding and Trial Registration

The study was supported by grants and institutional funding as detailed in the original publication. No registered clinical trial number was specified.

References

Arslan B, Brum WS, Pola I, Therriault J, Rahmouni N, Stevenson J, Servaes S, Tan K, Vitali P, Montembeault M, Klostranec J, Macedo AC, Tissot C, Gauthier S, Lantero-Rodriguez J, Zimmer ER, Blennow K, Zetterberg H, Rosa-Neto P, Benedet AL, Ashton NJ. The impact of kidney function on Alzheimer’s disease blood biomarkers: implications for predicting amyloid-β positivity. Alzheimers Res Ther. 2025 Feb 19;17(1):48. doi: 10.1186/s13195-025-01692-z. PMID: 39972340; PMCID: PMC11837363.

腎機能がアルツハイマー病の血液バイオマーカー解釈とアミロイドβ陽性予測に与える影響の評価

腎機能がアルツハイマー病の血液バイオマーカー解釈とアミロイドβ陽性予測に与える影響の評価

背景

アルツハイマー病(AD)は依然として世界中で認知症の主要な原因であり、その診断は、基底神経病理学を反映する正確な血液ベースのバイオマーカーによってますます支援されています。これらのバイオマーカーには、アミロイドβペプチド(Aβ42、Aβ40)、リン酸化タウアイソフォーム、神経変性マーカー(神経フィラメント軽鎖(NfL)、グリア線維酸性タンパク質(GFAP))が含まれます。しかし、特に腎機能障害などの併存する全身疾患は、代謝やクリアランスの変化により血液バイオマーカーレベルを複雑にする可能性があります。血液バイオマーカーが臨床AD診断ワークフローで広く使用されているため、腎機能がバイオマーカーレベルとアミロイド病変の予測値に与える影響を理解することは、精密医療にとって重要です。

研究デザイン

本研究では、老化と認知症における翻訳バイオマーカー(TRIAD)コホートから242人の参加者を分析しました。これには、認知機能障害のない対照群(n=124)、軽度認知機能障害(MCI、n=58)、アルツハイマー病認知症(n=34)、非AD認知症症例(n=26)が含まれています。すべての参加者は[18F] AZD-4694を使用したアミロイドPET画像検査を受け、脳内アミロイドβ状態を確立しました。血漿は、超感度Simoaアッセイを使用して、Aβ42、Aβ40、リン酸化タウアイソフォームp-tau181、p-tau217、p-tau231、N末端タウフラグメント(NTA-tau)、GFAP、NfLを定量するために分析されました。

腎機能は、血漿クレアチニン、年齢、性別に基づいて推定糸球体濾過率(eGFR、mL/min/1.73 m²)を計算することで評価されました。参加者は、eGFR閾値に基づいて慢性腎臓病(CKD)ステージ1〜3に分類されました。線形回帰モデルは、eGFRと各血液バイオマーカーとの関連を評価しました。論理回帰モデルは、eGFRを組み込むことで、バイオマーカーレベルと人口統計学的共変量を超えてアミロイドβ陽性の予測が改善するかどうかを評価しました。

主な結果

CKDステージ3の参加者の血液バイオマーカー濃度は一般的に高かったおり、次いでステージ2と1の参加者が続きました。CKDステージ間で統計的に有意な違いが観察されたのは、血漿NfL、Aβ42、Aβ40でしたが、Aβ42/Aβ40比では差は見られませんでした。線形解析の結果、NTA-tauを除くほとんどのバイオマーカーとeGFRとの間に有意な逆相関が見られ、腎機能が低下するとバイオマーカー濃度が高くなることが示されました。特にAβ40とNfLで顕著でした。

年齢、性別、またはアミロイドPET標準化吸収値比(SUVr)の調整により、関連性は大幅に弱まり、有意な関連性が残ったのはAβ40、Aβ42、NfL、GFAPのみでした。これは、人口統計学的要因と脳内のアミロイド負荷が腎機能とバイオマーカーの関連性を部分的に複雑にしていることを示唆しています。

重要な点は、アミロイドβ陽性の予測モデルにeGFRを組み込むことで、血液バイオマーカー、年齢、性別の組み込みを超えてモデル適合度や識別精度が向上しなかったことです。年齢と性別は予測を有意に強化しましたが、腎機能パラメータの追加は、Akaike情報量基準や受信者動作特性曲線下面積(AUC)による評価では、意味のある臨床的利益をもたらさなかったということです。

専門家のコメント

本研究は、腎機能がADの血液バイオマーカーに与える影響について詳細な洞察を提供しています。腎機能障害のある個人の蛋白質バイオマーカー濃度の上昇は、系統的なクリアランスの低下を反映している可能性が高い一方で、神経変性自体の増加を意味しているわけではありません。しかし、主要な共変量の調整後でも有意性が失われたことから、腎機能の複雑化効果は、多くのバイオマーカーにおいて比較的軽微であることが確認されました。

特に、p-tau217などのAD病変に対する最も高い診断精度を持つ血液バイオマーカーはeGFRの影響を受けなかったことから、その堅牢性が強調されています。これらの結果は、腎臓でろ過される低分子量の蛋白質が腎機能が低下すると血漿中に蓄積する可能性があるという生物学的説明と一致しています。臨床表型が不明確な場合、腎機能障害が一般神経変性マーカー(NfLなど)のレベルを高める可能性があることに注意する必要があります。

制限点には、コホートの腎機能範囲が比較的保たれていたため、中等度から重度の腎疾患に関する結論を制限する点が含まれます。将来の研究では、より広いCKDの重症度を含むことが望ましいです。さらに、進行性の腎機能障害に伴うバイオマーカー動態の長期評価により、因果関係のメカニズムをよりよく解明できるでしょう。

結論

この厳密な評価により、軽度から中等度の腎機能低下が選択されたADバイオマーカー(特にAβ40、Aβ42、NfL、GFAP)の血漿濃度の上昇と関連していることが確立されました。しかし、人口統計学的要因とアミロイド負荷を制御した後、これらの関連性は減少し、腎機能を考慮に入れてもアミロイドβ陽性の臨床予測が改善されないことが確認されました。

したがって、正常から軽度の障害範囲内の腎機能は、特にp-tau217などの高特異性を持つ血液ADバイオマーカーの臨床的有用性を実質的に損なわないことが示されました。これは、ルーチンの腎機能調整を必要とすることなく、記憶クリニックでの血液ベースのバイオマーカーアッセイの実用的な適用を支持しています。ただし、定量値を解釈する際には腎機能への注意が必要です。

資金源と試験登録

本研究は、原著論文で詳述されている助成金と機関からの資金援助を受けました。登録された臨床試験番号は指定されていません。

参考文献

Arslan B, Brum WS, Pola I, Therriault J, Rahmouni N, Stevenson J, Servaes S, Tan K, Vitali P, Montembeault M, Klostranec J, Macedo AC, Tissot C, Gauthier S, Lantero-Rodriguez J, Zimmer ER, Blennow K, Zetterberg H, Rosa-Neto P, Benedet AL, Ashton NJ. 腎機能がアルツハイマー病の血液バイオマーカーに与える影響:アミロイドβ陽性予測への影響. Alzheimers Res Ther. 2025 Feb 19;17(1):48. doi: 10.1186/s13195-025-01692-z. PMID: 39972340; PMCID: PMC11837363.

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