Sensitivity and Specificity of the Diagnostic Method for Detecting α-Synuclein as a Histological Marker for Parkinson's Disease in Salivary Gland Tissues: a Systematic Review and Meta-analysis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Immunohistochemistry of α-synuclein (α-syn), a marker for Parkinson's disease, in salivary gland (SG) biopsy specimens has been actively studied as a method of verification and early diagnosis. This systematic review and meta-analysis aim to analyze characteristics of study designs and evaluate pooled sensitivity and specificity.

The review included publications that were found by keyword search and met inclusion criteria. The meta-analysis of comparative studies was conducted using a univariate random-effects model to calculate pooled specificity and sensitivity.

The systematic review and meta-analysis included 16 and 13 clinical studies, respectively. Antibodies against modified α-syn, double detection, and incisional biopsy specimens of SGs were the most common approaches used in the studies. There is a need for clinical studies with quantitative data analysis. Approximately 15% of patients experienced adverse events, which were more common in case of fine-needle aspiration biopsy specimens of SGs. Pooled sensitivity and specificity (regardless of the anti-α-syn antibody type and SG size) were 76.6% and 98.0%, respectively. Sensitivity (76.3%) and specificity (99.3%) were higher when antibodies against phosphorylated α-syn and major SGs were used.

The most promising variant of the method involved double detection using antibodies against modified α-syn and markers of nerve fibers in incisional biopsy specimens of major SGs and quantitative data analysis. The meta-analysis revealed a possibility of developing this diagnostic method and implementing it into routine practice owing to its high sensitivity and specificity. Further studies employing quantitative data analysis are required to gain deeper insight into the method's role in verifying Parkinson's disease and informing the severity of neurodegeneration and disease prognosis.

About the authors

Kristina K. Khacheva

Research Center of Neurology

Author for correspondence.
Email: christina.khacheva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9441-4797

neurologist, laboratory assistant, Laboratory of neuromorphology, Brain Institute

Russian Federation, Moscow

Sergey N. Illarioshkin

Research Center of Neurology

Email: christina.khacheva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2704-6282

D. Sci. (Med.), prof., RAS Full Member, Director, Brain Institute, Deputy director

Russian Federation, Moscow

Alexey V. Karabanov

Research Center of Neurology

Email: christina.khacheva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2174-2412

Cand. Sci. (Med.), neurologist, Consulting and diagnostic department

Russian Federation, Moscow

References

  1. McKeith I.G., Boeve B.F., Dickson D.W. et al. Diagnosis and management of dementia with Lewy bodies: Fourth consensus report of the DLB Consortium. Neurology. 2017;89(1):88–100. doi: 10.1212/WNL.0000000000004058
  2. Lotharius J., Brundin P. Pathogenesis of Parkinson's disease: dopamine, vesicles and alpha-synuclein. Nat. Rev. Neurosci. 2002;3(12):932–942. doi: 10.1038/nrn983
  3. Brás I.C., Outeiro T.F. Alpha-synuclein: mechanisms of release and pathology progression in synucleinopathies. Cells. 2021;10(2):375. doi: 10.3390/cells10020375
  4. Srinivasan E., Chandrasekhar G., Chandrasekar P. et al. Alpha-synuclein aggregation in Parkinson's disease. Front. Med. (Lausanne). 2021;8:736978. doi: 10.3389/fmed.2021.736978
  5. Ma L.Y., Liu G.L., Wang D.X. et al. Alpha-Synuclein in peripheral tissues in Parkinson's disease. ACS Chem. Neurosci. 2019;10(2):812–823. doi: 10.1021/acschemneuro.8b00383
  6. Braak H., Rüb U., Gai W.P., Del Tredici K. Idiopathic Parkinson's disease: possible routes by which vulnerable neuronal types may be subject to neuroinvasion by an unknown pathogen. J. Neural. Transm. (Vienna). 2003;110(5):517–536. doi: 10.1007/s00702-002-0808-2
  7. Сальков В.Н., Воронков Д.Н., Хачева К.К. и др. Клинико-морфологический анализ случая болезни Паркинсона. Архив патологии. 2020; 82(2):52–56. Salkov V.N., Voronkov D.N., Khacheva K.K. et al. Clinical and morphological analysis of a case of Parkinson's disease. Arkhiv Patologii. 2020;82(2):52–56. doi: 10.17116/patol20208202152
  8. Beach T.G., Adler C.H., Sue L.I. et al. Multi-organ distribution of phosphorylated alpha-synuclein histopathology in subjects with Lewy body disorders. Acta Neuropathol. 2010;119(6):689–702. doi: 10.1007/s00401-010-0664-3
  9. Tsukita K., Sakamaki-Tsukita H., Tanaka K. et al. Value of in vivo α-synuclein deposits in Parkinson's disease: a systematic review and meta-analysis. Mov. Disord. 2019;34(10):1452–1463. doi: 10.1002/mds.27794
  10. Doppler K. Detection of dermal alpha-synuclein deposits as a biomarker for Parkinson's disease. J. Parkinsons. Dis. 2021;11(3):937–947. doi: 10.3233/JPD-202489
  11. Соболев В.Б., Худоерков Р.М. Иммуногистохимическое выявление α-синуклеина в слюнной железе как биомаркер болезни Паркинсона. Бюллетень Национального общества по изучению болезни Паркинсона и расстройств движений. 2017;(2):16–23. Sobolev V.B., Khudoerkov R.M. Immunohistochemical detection of α-synuclein in the salivary gland as a biomarker of Parkinson's disease. Bulletin of the National Parkinson's Disease and Movement Disorder Society. 2017;(2):16–23.
  12. Adler C.H., Dugger B.N., Hinn M.L. et al. Submandibular gland needle biopsy for the diagnosis of Parkinson disease. Neurology. 2014;82(10):858–864. doi: 10.1212/WNL.0000000000000204
  13. Adler C.H., Dugger B.N., Hentz J.G. et al. Peripheral synucleinopathy in early Parkinson's disease: submandibular gland needle biopsy findings. Mov. Disord. 2016;31(2):250–256. doi: 10.1002/mds.27044
  14. Shin J., Park S.H., Shin C. et al. Submandibular gland is a suitable site for alpha synuclein pathology in Parkinson disease. Parkinsonism Relat. Disord. 2019;58:35–39. doi: 10.1016/j.parkreldis.2018.04.019
  15. Cersosimo M.G, Perandones C., Micheli F.E. et al. Alpha‐synuclein immunoreactivity in minor salivary gland biopsies of Parkinson's disease patients. Mov. Disord. 2011;26(1):188–190. doi: 10.1002/mds.23344
  16. Gao L., Chen H., Li X. et al. The diagnostic value of minor salivary gland biopsy in clinically diagnosed patients with Parkinson’s disease: comparison with DAT PET scans. Neurol. Sci. 2015;36(9):1575–1580. doi: 10.1007/s10072-015-2190-5
  17. Худоерков Р.М., Воронков Д.Н., Богданов Р.Р. и др. Исследование α-синуклеина в биоптатах подъязычных слюнных желёз при болезни Паркинсона. Неврологический журнал. 2016;21(3):152–157. Khudoerkov R.М., Voronkov D.N., Bogdanov R.R. et al. Study of α-synuclein deposition in the sublingual salivary gland biopsy slices in Parkinson’s disease. Neurological Journal. 2016;21(3):152–157. doi: 10.18821/1560-9545-2016-21-3-152-157
  18. Plana M.N., Arevalo-Rodriguez I., Fernández-Garcia S. et al. Meta-DiSc 2.0: a web application for meta-analysis of diagnostic test accuracy data. BMC Med. Res. Methodol. 2022;22(1):306. doi: 10.1186/s12874-022-01788-2
  19. Корнеенков А.А., Рязанцев С.В., Вяземская Е.Э. Вычисление и интерпретация показателей информативности диагностических медицинских технологий. Медицинский совет. 2019;(20):41–47. Korneenkov A.A., Ryazantsev S.V., Vyazemskaya E.E. Calculation and interpretation of information content indicators of diagnostic medical technologies. Medical advice. 2019;(20):41–47. doi: 10.21518/2079-701X-2019-20-45-51
  20. Beach T.G., Adler C.H., Serrano G. et al. Prevalence of submandibular gland synucleinopathy in Parkinson’s disease, dementia with Lewy bodies and other Lewy body disorders. J. Parkinsons Dis. 2016;6(1):153–163. doi: 10.3233/JPD-150680
  21. Folgoas E., Lebouvier T., Leclair-Visonneau L. et al. Diagnostic value of minor salivary glands biopsy for the detection of Lewy pathology. Neurosci. Lett. 2013;551: 62–64. doi: 10.1016/j.neulet.2013.07.016
  22. Vilas D., Iranzo A., Tolosa E. et al. Assessment of α-synuclein in submandibular glands of patients with idiopathic rapid-eye-movement sleep behaviour disorder: a case-control study Lancet Neurol. 2016;15(7):708–718. doi: 10.1016/S1474-4422(16)00080-6
  23. Carletti R., Campo F., Fusconi M. et al. Phosphorylated α-synuclein immunoreactivity in nerve fibers from minor salivary glands in Parkinson's disease. Parkinsonism Relat. Disord. 2017;38:99–101. doi: 10.1016/j.parkreldis.2017.02.031
  24. Iranzo A., Borrego S., Vilaseca I. et al. α-Synuclein aggregates in labial salivary glands of idiopathic rapid eye movement sleep behavior disorder. Sleep. 2018;41(8):zsy101. doi: 10.1093/sleep/zsy101
  25. Fernández-Espejo E., Rodríguez de Fonseca F., Suárez J. et al. Native α-synuclein, 3-nitrotyrosine proteins, and patterns of nitro-α-synuclein-immunoreactive inclusions in saliva and submandibulary gland in Parkinson’s disease. Antioxidants. (Basel). 2021;10(5):715. doi: 10.3390/antiox10050715
  26. Ma L.Y., Gao L., Li X. et al. Nitrated alpha-synuclein in minor salivary gland biopsies in Parkinson’s disease. Neurosci. Lett. 2019;704:45–49. doi: 10.1016/j.neulet.2019.03.054
  27. Mangone G., Houot M., Gaurav R. et al. Relationship between substantia nigra neuromelanin imaging and dual alpha-synuclein labeling of labial minor in salivary glands in isolated rapid eye movement sleep behavior disorder and Parkinson’s disease. Genes. (Basel). 2022;13(10):1715. doi: 10.3390/genes13101715
  28. Shin J.H., Park S.H., Shin C. et al. Negative α-synuclein pathology in the submandibular gland of patients carrying PRKN pathogenic variants. Parkinsonism Relat. Disord. 2020;81:179–182. doi: 10.1016/j.parkreldis.2020.07.004
  29. Хачева К.К., Карабанов А.В., Богданов Р.Р. и др. Сравнительный анализ диагностической значимости иммуногистохимического исследования слюнной железы и ультразвукового исследования чёрной субстанции при болезни Паркинсона. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2023;17(1):36–42. Khacheva K.K., Karabanov A.V., Bogdanov R.R. et al. Salivary gland immunohistochemistry vs substantia nigra sonography: comparative analysis of diagnostic significance. Annals of Clinical and Experimental Neurology. 2023;17(1):36–42. doi: 10.54101/ACEN.2022.4.5
  30. Gibb W.R., Lees A.J. The relevance of the Lewy body to the pathogenesis of idiopathic Parkinson’s disease. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 1988;51(6):745–752. doi: 10.1136/jnnp.51.6.745
  31. Stewart T., Sossi V., Aasly J.O. et al. Phosphorylated α-synuclein in Parkinson’s disease: correlation depends on disease severity. Acta Neuropathol. Commun. 2015;3:7. doi: 10.1186/s40478-015-0185-3
  32. Xie L.L., Hu L.D. Research progress in the early diagnosis of Parkinson’s disease. Neurol. Sci. 2022;43(11):6225–6231. doi: 10.1007/s10072-022-06316-0

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Study selection for systematic review and meta-analysis.

Download (295KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Pooled sensitivity (A) and specificity (B) across all the comparative studies for methods of detecting α-syn in SGs of PD patients and controls, regardless of anti-α-synuclein Abs. Here and in Fig. 3 and 4: TP, true-positive result; TN, true-negative result; FP, false-positive result; FN, false-negative result.

Download (527KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Pooled sensitivity (A) and specificity (B) across the comparative studies for methods of detecting α-syn in SGs of PD patients and controls using anti-pS129-α-syn Abs.

Download (380KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Pooled sensitivity (A) and specificity (B) across the comparative studies for methods of detecting α-syn in SGs of PD patients and controls using anti-pS129-α-syn Abs and major SG specimens.

Download (271KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Khacheva K.K., Illarioshkin S.N., Karabanov A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».