Serum Cholinesterase Activity in Elderly Female Patients with Different Screening Cognitive Status and Frailty Assessment Scores

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Frailty and mild cognitive impairment (MCI) are common geriatric syndromes. Peripheral serum cholinesterase (pChE) is a laboratory indicator that may reflect dysfunction of cholinergic processes in the central nervous system. Published data demonstrate the potential utility of pChE as a marker for a range of neurodegenerative disorders.

Aim. This study aimed to identify and investigate the relationship between serum pChE levels in patients and various screening scores of cognitive status, frailty, and metabolic parameters.

Materials and methods. The study included 50 women aged over 60 years. Screening clinical examinations were conducted, including Montreal Cognitive Assessment (MoCA), Mini-Mental State Examination (MMSE), Frontal Assessment Battery (FAB), Age Is Not a Hindrance questionnaire, and Charlson Comorbidity Index. A blood chemistry analysis was performed, including a kinetic colorimetric assay of serum pChE.

Results. The Age Is Not a Hindrance score and pChE activity exhibited a moderate inverse correlation with a Spearman coefficient (rS) of –0.31; 95% confidence interval (CI) –0.5 to –0.03; p < 0.05. The MoCA scores and pChE levels also showed a moderate inverse correlation with rS of –0.32; 95% CI: –0.55 to –0.05, p < 0.05. A high risk of MCI is defined by a pChE activity threshold point of 9978 U/L, with a sensitivity of 47% and a specificity of 97%. The association between pChE activity and the prevalence of cognitive impairment remained significant even when different socio-demographic and metabolic parameters were included in the regression model, odds ratio (OR) 1.0005; 95% CI: 1.0001–1.009; p = 0.01).

Conclusion. Women over 60 years of age in an outpatient setting exhibited an inverse correlation between the Age Is Not a Hindrance questionnaire score and the pChE activity. A pChE activity of 9978 U/L or higher was associated with an elevated risk of concomitant mild cognitive impairment. However, it is important to consider the high probability of false negatives in this context. This association persisted across a variety of clinical and metabolic factors.

About the authors

Anton N. Kodincev

Institute of High Temperature Electrochemistry

Author for correspondence.
Email: antonkodintsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3978-8902

general neurologist, ultrasound specialist, junior researcher

Russian Federation, Ekaterinburg

Larisa I. Volkova

Ural State Medical University

Email: antonkodintsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2478-727X

Dr. Sci. (Med.), Associate Professor, Chief freelance neurologist of the Ural Federal District, Head, Department of nervous diseases, neurosurgery and medical genetics

Russian Federation, Ekaterinburg

References

  1. Proietti M., Cesari M. Frailty: what is it? Adv. Exp. Med. Biol. 2020; 1216:1–7. doi: 10.1007/978-3-030-33330-0_1
  2. Tembo M.C., Mohebbi M., Holloway-Kew K.L. et al. The predictability of frailty associated with musculoskeletal deficits: a longitudinal study. Calcif. Tissue Int. 2021;109(5):525–533. doi: 10.1007/s00223-021-00865-w
  3. Grande G., Haaksma M.L., Rizzuto D. et al. Co-occurrence of cognitive impairment and physical frailty, and incidence of dementia: systematic review and meta-analysis. Neurosci. Biobehav. Rev. 2019;107:96–103. doi: 10.1016/j.neubiorev.2019.09.001
  4. Zheng L., Li G., Gao D. et al. Cognitive frailty as a predictor of dementia among older adults: a systematic review and meta-analysis. Arch. Gerontol. Geriatr. 2020;87:103997. doi: 10.1016/j.archger.2019.103997
  5. Zhang T., Ren Y., Shen P. et al. Prevalence and associated risk factors of cognitive frailty: a systematic review and meta-analysis. Front. Aging Neurosci. 2022;13:755926. doi: 10.3389/fnagi.2021.755926
  6. Jack C.R. Jr., Bennett D.A., Blennow K. et al. A/T/N: an unbiased descriptive classification scheme for Alzheimer disease biomarkers. Neurology. 2016;87(5):539–547. doi: 10.1212/WNL.0000000000002923
  7. Kodintsev A.N., Kovtun O.P., Volkova L.I. Saliva biomarkers in diagnostics of early stages of Alzheimer’s disease. Neurochem. J. 2020;14:429–438. doi: 10.1134/S1819712420040042
  8. von Bernhardi R., Alarcón R., Mezzano D. et al. Blood cells cholinesterase activity in early stage Alzheimer's disease and vascular dementia. Dement. Geriatr. Cogn. Disord. 2005;19(4):204–212. doi: 10.1159/000083500
  9. Yu R., Ye X., Wang X. et al. Serum cholinesterase is associated with incident diabetic retinopathy: the Shanghai Nicheng cohort study. Nutr. Metab. (Lond). 2023;20(1):26. doi: 10.1186/s12986-023-00743-2
  10. Chen H.Y., Wang W.W., Chaou C.H. et al. Prognostic value of serial serum cholinesterase activities in organophosphate poisoned patients. Am. J. Emerg. Med. 2009;27(9):1034–1039. doi: 10.1016/j.ajem.2008.07.006
  11. Hubbard R.E., O'Mahony M.S., Calver B.L. et al. Plasma esterases and inflammation in ageing and frailty. Eur. J. Clin. Pharmacol. 2008;64(9):895–900. doi: 10.1007/s00228-008-0499-1
  12. Szilágyi A.K., Németh A., Martini E. et al. Serum and CSF cholinesterase activity in various kinds of dementia. Eur. Arch. Psychiatry Neurol. Sci. 1987;236(5):309–311. doi: 10.1007/BF00380958
  13. Karami A., Darreh-Shori T., Schultzberg M. et al. CSF and plasma cholinergic markers in patients with cognitive impairment. Front. Aging Neurosci. 2021;13:704583. doi: 10.3389/fnagi.2021.704583
  14. Бельдиев С.Н., Андреева Е.В., Березина Е.И. и др. Целесообразность скрининга синдрома старческой астении у пожилых пациентов с артериальной гипертензией: возраст не помеха? Медицина. 2021;9(1):36–57. Bel'diev S.N., Andreeva E.V., Berezina E.I. et al. Feasibility of screening for frailty in elderly patients with arterial hypertension: age is not a hindrance? Medicine. 2021;9(1):36–57. doi: 10.29234/2308-9113-2021-9-1-36-57
  15. Ткачева О.Н., Котовская Ю.В., Рунихина Н.К. и др. Клинические рекомендации «Старческая астения». Российский журнал гериатрической медицины. 2020;(1):11–46. Tkacheva O.N., Kotovskaya Yu.V., Runikhina N.K. et al. Clinical guidelines frailty. Russian Journal of Geriatric Medicine. 2020;1:11–46. doi: 10.37586/2686-8636-1-2020-11-46
  16. Ткачева О.Н., Рунихина Н.К., Остапенко В.С. и др. Валидация опросника для скрининга синдрома старческой астении в амбулаторной практике. Успехи геронтологии. 2017;30(2):236–242. Tkacheva O.N., Runikhina N.K., Ostapenko V. S. et al. Validation of the questionnaire for screening frailty. Advances in Gerontology. 2017;30(2):236–242.
  17. Schmidt E., Henkel E., Klauke R. et al. Proposal for standard methods for the determination of enzyme catalytic concentrations in serum and plasma at 37 degrees C. J. Clin. Chem. Clin. Biochem. 1990;28(10):805–808.
  18. Ciesielska N., Sokołowski R., Mazur E. et al. Is the Montreal Cognitive Assessment (MoCA) test better suited than the Mini-Mental State Examination (MMSE) in mild cognitive impairment (MCI) detection among people aged over 60? Meta-analysis. Psychiatr. Pol. 2016;50(5):1039–1052. doi: 10.12740/PP/45368
  19. Heppner H.J., Bauer J.M., Sieber C.C. et al. Laboratory aspects relating to the detection and prevention of frailty. Int. J. Prev. Med. 2010;1(3):149–157.
  20. Sugimoto T., Arai H., Sakurai T. An update on cognitive frailty: its definition, impact, associated factors and underlying mechanisms, and interventions. Geriatr. Gerontol. Int. 2022;22(2):99–109. doi: 10.1111/ggi.14322
  21. Bakhtiari S., Moghadam N.B., Ehsani M. et al. Can salivary acetylcholinesterase be a diagnostic biomarker for Alzheimer? J. Clin. Diagn. Res. 2017;11(1):ZC58–ZC60. doi: 10.7860/JCDR/2017/21715.9192
  22. Smith R.C., Ho B.T., Hsu L. et al. Cholinesterase enzymes in the blood of patients with Alzheimer's disease. Life Sci. 1982;30(6):543–546. doi: 10.1016/0024-3205(82)90267-3
  23. Hosoi M., Hori K., Konishi K. et al. Plasma cholinesterase activity in Alzheimer's disease. Neurodegener. Dis. 2015;15(3):188–190. doi: 10.1159/000381532
  24. Jasiecki J., Targońska M., Wasąg B. The role of butyrylcholinesterase and iron in the regulation of cholinergic network and cognitive dysfunction in Alzheimer's disease pathogenesis. Int. J. Mol. Sci. 2021;22(4):2033. doi: 10.3390/ijms22042033
  25. Summerbell J., Wynne H., Hankey C.R. et al. The effect of age and frailty upon blood esterase activities and their response to dietary supplementation. Br. J. Clin. Pharmacol. 1993;36(5):399–404. doi: 10.1111/j.1365-2125.1993.tb00387.x
  26. Annapurna V., Senciall I., Davis A.J. et al. Relationship between serum pseudocholinesterase and triglycerides in experimentally induced diabetes mellitus in rats. Diabetologia. 1991;34(5):320–324. doi: 10.1007/BF00405003
  27. Zilliox L.A., Chadrasekaran K., Kwan J.Y. et al. Diabetes and cognitive impairment. Curr. Diab. Rep. 2016;16(9):87. doi: 10.1007/s11892-016-0775-x
  28. Mushtaq G., Greig N.H., Khan J.A. et al. Status of acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase in Alzheimer's disease and type 2 diabetes mellitus. CNS Neurol. Disord. Drug Targets. 2014;13(8):1432–1439. doi: 10.2174/1871527313666141023141545
  29. Dong M.X., Xu X.M., Hu L. et al. Serum butyrylcholinesterase activity: a biomarker for Parkinson's disease and related dementia. Biomed. Res. Int. 2017;2017:1524107. doi: 10.1155/2017/1524107
  30. Chen Y.C., Chou W.H., Fang C.P. et al. Serum level and activity of butylcholinesterase: a biomarker for post-stroke dementia. J. Clin. Med. 2019;8(11):1778. doi: 10.3390/jcm8111778
  31. Журавин И.А., Наливаева Н.Н., Козлова Д.И. и др. Активность холин-эстераз и неприлизина плазмы крови как потенциальные биомаркеры синдрома мягкого когнитивного снижения и болезни Альцгеймера. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2015;115(12):110–117. Zhuravin I.А., Nalivaeva N.N., Kozlova D.I. et al. The activity of blood serum cholinesterases and neprilysin as potential biomarkers of mild-cognitive impairment and Alzheimer's disease. Zh. Nevrol. Psikhiatr. Im. S.S. Korsakova. 2015;115(12):110–117. doi: 10.17116/jnevro2015115112110-117
  32. Бугрова С.Г., Новиков А.Е. Когнитивные расстройства при дискуляторной энцефалопатии и нейромедиаторные нарушения. Клиническая геронтология. 2007;13(11):38–42. Bugrova S.G., Novikov A.E. Cognitive disorders in case of dyscirculatory encephalopathy and neuromediate disturbance. Clinical gerontology. 2007;13(11):38–42.
  33. Josviak N.D., Batistela M.S., Souza R.K.M. et al. Plasma butyrylcholinesterase activity: a possible biomarker for differential diagnosis between Alzheimer's disease and dementia with Lewy bodies? Int. J. Neurosci. 2017;127(12):1082–1086. doi: 10.1080/00207454.2017.1329203

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Median blood cholinesterase levels in patient groups. 1 — low frailty risk, no MCI; 2 — low frailty risk, MCI; 3 — high frailty risk, no MCI; 4 — high frailty risk, MCI.

Download (76KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Median cholinesterase levels in low (1) and high (2) frailty risk groups.

Download (72KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. ROC curve assessing the sensitivity and specificity of serum pChE level for the diagnosis of MCI.

Download (90KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Cholinesterase level in group of patients without T2DM (1) and with T2DM (2).

Download (81KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Kodincev A.N., Volkova L.I.

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».