Aivo-selkäydinnesteen glykoproteiini NMB:n (GPNMB) arviointi Alzheimerin taudin mahdollisena biomarkkerina ja vastaavana terapeuttisena lähestymistavana

Abstrakti

Alzheimerin tauti (AD) on hermostoa rappeuttava sairaus, joka liittyy solunulkoiseen amyloidi-beeta-peptidin kertymiseen ja etenevään hermosolujen katoamiseen. Vahvat todisteet tukevat sitä, että neuroinflammatoriset muutokset, kuten astrosyyttien ja mikroglian aktivaatio, ovat tärkeitä sairausprosessissa. Glykoproteiinin ei-metastaattinen melanoomaproteiini B (GPNMB) on transmembraaninen glykoproteiini, joka on äskettäin liitetty hermotulehduksen uusiin vaikutuksiin. Sen on raportoitu lisääntyvän AD- ja Parkinsonin tautia sairastavien potilaiden kuolemanjälkeisissä aivonäytteissä. Tutkimus on osoittanut sencistanchevoi olla tehokas Alzheimerin taudin hoidossa.

Johdanto

Alzheimerin tauti (AD) on yleinen hermostoa rappeuttava sairaus, jonka hoidon tarve on suuri ja joka rasittaa terveydenhuoltojärjestelmiä maailmanlaajuisesti. AD-tapausten kokonaismäärän odotetaan kasvavan merkittävästi demografisten trendien vuoksi, koska ikä on tärkein tunnettu ei-geneettinen sairauden riskitekijä. Kaksi neuropatologista markkeria sisältävät solunulkoiset amyloidibeeta (A) -plakit ja intraneuronaaliset neurofibrilliset vyöt (NFT:t). Plakit koostuvat peptideistä, jotka ovat suurelta osin pitkiä 40 -- tai 42-aminohappopeptidifragmentteja, jotka on johdettu suuresta transmembraanisesta amyloidiprekursoriproteiinista (APP) peräkkäisten proteolyyttisten katkaisutapahtumien kautta. Sitä vastoin nft on solunsisäinen leesio, joka koostuu hyperfosforyloituneen mikrotubuluksiin liittyvän Tau-proteiinin fibrinogeenisistä aggregaateista. Tau-aggregaatteja on runsaasti myös muissa neurodegeneratiivisissa sairauksissa, kuten frontotemporaalisessa dementiassa tai Pixarin taudissa. Edistääksemme ja parantaaksemme AD:n varhaista kliinistä diagnoosia tutkimme aktiivisesti erilaisia ​​neurokemiallisia biomarkkereita kehon nesteissä, kuten plasmassa tai aivo-selkäydinnesteessä (CSF) [5]. Alhaiset 42- ja vähentyneet 42/a40-suhteen pitoisuudet ja kohonneet kokonais-Tau- (tTau)- ja fosforyloitujen Tau- (pTau)-proteiinien tasot CSF:ssä ovat tunnustettuja biomarkkereita, jotka tukevat AD-dementian diagnoosia. Viime vuosina on kehitetty neurokuvantamistyökaluja amyloidin havaitsemiseksi in vivo positroniemissiotomografialla (PET) käyttämällä merkkiaineita, kuten 11C-Pittburgh Compound B, 18F-florbetabeeni tai 18F-flutemetamoli, mikä osoittaa hyvän negatiivisen korrelaation CSF A 42 -tasojen kanssa. ]. Neuroinflammatoriset muutokset lukuisten mikroglia- ja astrosyyttiproliferaatioiden muodossa ovat myös muuttumaton neuropatologinen piirre neurodegeneratiivisissa sairauksissa. Tuoreet ihmisen geneettiset tiedot viittaavat siihencistancheuutteella on tärkeä rooli AD:n patogeneesissä. Esimerkiksi myeloidisoluissa 2 (TREM2) ilmentyneiden laukaisinreseptoreiden missense-mutaatiot liittyvät lisääntyneeseen AD:n riskiin. TREM2:n ja sen sitoutumiskumppanin TYROBP:n mutaatiot liittyvät myös NasuHakola-tautiin, harvinaiseen autosomaaliseen resessiiviseen sairauteen, jolle on tunnusomaista multifokaalisten luukystojen muodostuminen ja etenevä Alzheimerin tauti.

Kuva: Faw Cistanche

THP-1-soluviljelmän supernatantti kerättiin ja pilkottiin tuottamaan THP-1 GPNMB-poistosoluja ja kontrollisoluja siirrostettiin 2 ml:aan täydellistä kasvualustaa tiheydellä 700,000 solua/kuoppa, ja 10 nM PMA:ta lisättiin indusoimaan kiinnittyneiden makrofagien erilaistuminen. 48 tunnin kuluttua kerättiin hyvin käsitellyt supernatantit, sentrifugoitiin 18, 000 × g 3 minuuttia solujätteen poistamiseksi, ja proteaasi-inhibiittori lisättiin ennen varastointia -20 asteessa. Solut pestiin kahdesti 1 ml:lla PBS:ää ja hajotettiin NP40-puskurissa proteaasi-inhibiittorin kanssa. Solulysaatin proteiinikonsentraatio määritettiin spektrofotometrialla dikokrylaattiproteiinin määrityspakkauksella.

Aivo-selkäydinnestenäytteet otettiin paikallisista bioburbeista Duisburg-Essenin yliopiston psykiatrian ja psykoterapian osastolta (kohortti 1) ja Gottingenin yliopistollisen lääketieteellisen keskuksen psykiatrian ja psykoterapian osastolta. Paikalliset eettiset toimikunnat hyväksyivät arkistoitujen näytteiden käytön biomarkkeritutkimuksissa. Kohortin 1 osallistujat rekrytoitiin Essenin lvr-sairaalan psykiatrian ja psykoterapian osastolle, Duisburg-Essenin yliopistossa ja Elisabeth-sairaalan muistiklinikalle Essenissä (Saksa). Ryhmän 2 osallistujat rekrytoitiin Gottingenin yliopiston lääketieteellisen keskuksen psykiatrian ja psykoterapian osastolle. Diagnostisia tarkoituksia varten CSF-näytteet otettiin lantionpuikkopunktiolla kaikkien koehenkilöiden tai heidän laillisten huoltajiensa tietoisella suostumuksella. CSF-näytteet kerättiin polypropeeniputkiin ja sentrifugoitiin 1600 x g huoneenlämpötilassa 15 minuuttia. Tuloksena olevaa supernatanttia ("CSF") säilytetään -80 asteessa, kunnes se käytetään, ja sulatetaan vain kerran ennen analysointia.

Kuva: Cistanchesin edut

Tulos

Ihmisen monosyyttilinjan THP-1 makrofagien kaltaisten solujen on osoitettu ilmentävän korkeita GPNMB-tasoja. Siksi kaupallisten GPNMB-immunomääritysten mahdollista ristireaktiivisuutta tutkittiin luomalla GPNMB-puutteisten THP-1-solujen solukontrolli CRISPR/Cas9--välitteisellä geenipoistolla. GPNMB-poiston onnistumisen varmistamiseksi THP-1-soluja käsiteltiin PMA:lla niiden erilaistumiseksi kiinnittyneiksi makrofagien kaltaisiksi soluiksi, ohjattiin RNA-transduktiota kohdentamalla tehostettua vihreää fluoresoivaa proteiinia (EGFP), uutettiin RNA kontrollisoluista ja käänteistoimitettiin cDNA.

Sitten ehdollinen solusupernatantti ja solulysaatti kerättiin ThP-1-peräisistä makrofageista ja GPNMB-proteiinitasot määritettiin luun aktiviinin R-PLEX-määrityksellä. Egfp-kohdistettu kontrollisolusupernatantti osoitti GPNMB-tason ja gt. 1000 pg/ml. GPNMB-signaali GPNMB-kohdistussolujen supernatantissa oli kuitenkin alhaisempi kuin havaitsemistaso. Sama pätee solunsisäisiin GPNMB-tasoihin. Vaikka EGFP-kontrollisoluista valmistetuissa solulysaateissa havaittiin stabiileja - 125 pg/ml GPNMB-pitoisuuksia, proteiini oli melkein havaitsematon kahdessa GPNMB-poistosolukloonissa. Nämä tulokset tarjoavat todisteita GPNMB-proteiinin havaitsemismenetelmien korkeasta selektiivisyydestä. Nämä tulokset osoittavat, että akantosidi voi merkittävästi lisätä aivokudoksen kokonaisproteiinipitoisuutta ja antioksidanttikapasiteettia, liteniini voi parantaa solujen eloonjäämisnopeutta ja vähentää solujen apoptoosia ja reaktiivisten happilajien tuotantoa, ja putkimainen proteiini B ja akantosidi voivat suojata kasvainnekroosin tosiasian aiheuttamaa apoptoosia. .Echinosidevoi merkittävästi lisätä dopamiinin, DOPAC:n ja HVA:n pitoisuutta aivojuovion solunulkoisessa nesteessä PD-mallirotilla, jonka aiheuttaa 6-hydroksidopamiini, jolla voidaan tehokkaasti hoitaa Alzheimerin tautia.

Kuva: Anti-Alzhemerin tauti

Keskustelu

Mikroglian ja astrosyyttien krooninen aktivaatio on vastaus väärin laskostuville ja aggregoituville proteiineille, jotka edistävät taudin etenemistä ja AD:n vakavuutta. Siksi oletamme, että tulehdusmarkkerien läsnäolo CSF:ssä voi heijastaa tätä mikrogliaaktivoitua tilaa ja saattaa tuottaa mahdollisia ehdokasbiomarkkereita. Kuvasimme äskettäin GPNMB:n voimakasta lisääntymistä mikrogliasolujen alajoukoissa AD:n APP/PS1KI- ja 5XFAD-hiirimalleissa. Tämä viittaa siihen, että GPNMB voi olla osa ainutlaatuista mikrogliaaktivaatiotilaa, jota esiintyy hermostoa rappeutuvissa sairauksissa, mikä ilmenee lisäksi geenien, kuten TREM2:n, APOE:n tai CST7:n, lisääntymisenä [20]. Viimeaikaiset geeniekspressioprofiilitiedot APPNL-GF knockin -hiirimallista tukevat tätä hypoteesia osoittaen, että aktivoitu vastemikroglia (ARMS) koostuu erikoistuneista alaryhmistä, jotka yli-ilmentävät MHC-tyypin II ja oletettuja kudosten korjausgeenejä, kuten GPNMB. Yksisoluiset RNA-sekvensointitutkimukset naiivien hiiren aivoista ovat osoittaneet, että GPNMB:tä esiintyy Spp1:n, Igf1:n, CD68:n ja Lgals3:n kanssa ameebakaltaisten mikroglioiden ryhmässä, joka tunnetaan nimellä "axon-fascicle-associated microglia" (ATM), joka on osittain myös löydetty. "tautiin liittyvässä mikrogliassa" (DAM).

Napsauta tästä auttaaksesi sinua Alzheimerin taudissa

Johtopäätös

Kaiken kaikkiaan tämän tutkimuksen tulokset vahvistavat kaupallisen GPNMB-immunomäärityksen spesifisyyden ja CSF:n Alzheimerin taudin tutkimus ja hoito osoittavat sen saatavuuden CSF-näytteissä. Kokeet osoittavat sencistanchetubulosalla on tietty vaikutus Alzheimerin taudin hoidossa, mikä tarjoaa uuden hoitosuunnitelman alan tutkimukselle. Tämän tutkimuksen tärkeä rajoitus on sellaisten tautikontrollien käyttö, joiden tulehdustila on tuntematon, joten lisätutkimusta, mukaan lukien kohortti, jossa on riittävä määrä terveitä ei-dementiapotilaita, tarvitaan edelleen arvioimaan GPNMB:n tehokkuutta mahdollisena diagnostisena biomarkkerina. AD:lle.

Viite

1. Alzheimerin liitto. Alzheimerin taudin tosiasiat ja luvut. Alzheimerin dementti. 2020; 2020(16):391–460.

2. Querfurth HW, LaFerla FM. Alzheimerin tauti. Uusi Engl J Med. 2010; 362(4):329–44. https://doi.org/10.1056/NEJMra0909142.

3. Nhan HS, Chiang K, Koo EH. Amyloidiprekursoriproteiinin ja sen proteolyyttisten fragmenttien monipuolinen luonne: ystävät ja viholliset. Acta Neuropathol. 2015;129(1):1–19. https://doi.org/10.1007/s00401-014-1347-2.

4. Nisbet RM, Polanco JC, Ittner LM, Gotz J. Tau-aggregaatio ja sen vuorovaikutus amyloidi-beetan kanssa. Acta Neuropathol. 2015;129(2):207–20. https://doi.org/1 0.1007/s00401-014-1371-2.

5. Molinuevo JL, Ayton S, Batrla R, Bednar MM, Bittner T, Cummings J, Fagan AM, Hampel H, Mielke MM, Mikulskis A, O'Bryant S, Scheltens P, Sevigny J, Shaw LM, Soares HD, Tong G, Trojanowski JQ, Zetterberg H, Blennow K. Alzheimerin nestebiomarkkerien nykytila. Acta Neuropathol. 2018; 136(6): 821–53. https://doi.org/10.1007/s00401-018-1932-x.

6. Olsson B, Lautner R, Andreasson U, Öhrfelt A, Portelius E, Bjerke M, Hölttä M, Rosén C, Olsson C, Strobel G, Wu E, Dakin K, Petzold M, Blennow K, Zetterberg H. CSF ja veri biomarkkerit Alzheimerin taudin diagnosointiin: systemaattinen katsaus ja meta-analyysi. Lancet Neurol. 2016;15(7): 673–84. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(16)00070-3.

7. Kuhlmann J, Andreasson U, Pannee J, Bjerke M, Portelius E, Leinenbach A, Bittner T, Korecka M, Jenkins RG, Vanderstichele H, Stoops E, Lewczuk P, Shaw LM, Zegers I, Schimmel H, Zetterberg H, Blennow K. CSF A 1–42 – erinomainen mutta monimutkainen Alzheimerin taudin biomarkkeri – tie standardointiin. Clin Chim Acta. 2017; 467:27–33. https://doi.org/10.1016/j. noin 2016.05.014.

8. Lewczuk P, Riederer P, O'Bryant SE, Verbeek MM, Dubois B, Visser PJ, Jellinger KA, Engelborghs S, Ramirez A, Parnetti L, Jack CR Jr, Teunissen CE, Hampel H, Lleó A, Jessen F, Glodzik L, de Leon MJ, Fagan AM, Molinuevo JL, Jansen WJ, Winblad B, Shaw LM, Andreasson U, Otto M, Mollenhauer B, Wiltfang J, Turner MR, Zerr I, Handels R, Thompson AG, Johansson G, Ermann N, Trojanowski JQ, Karaca I, Wagner H, Oeckl P, van Waalwijk van

9. Palmqvist S, Zetterberg H, Blennow K, Vestberg S, Andreasson U, Brooks DJ, Owenius R, Hägerström D, Wollmer P, Minthon L, Hansson O. Aivojen amyloidin havaitsemisen tarkkuus kliinisessä käytännössä käyttäen aivo-selkäydinnestettä - amyloidi 42: ristiinvalidaatiotutkimus amyloidipositroniemissiotomografiaa vastaan. JAMA Neurol. 2014;71(10):1282–9. https://doi.org/10.1001/jama neurol.2014.1358.

10. Janelidze S, Pannee J, Mikulskis A, Chiao P, Zetterberg H, Blennow K, Hansson O. Eri amyloidi-immunomääritysten ja visuaalisen amyloidipositroniemissiotomografisen arvioinnin välinen vastaavuus. JAMA Neurol. 2017;74(12):1492–501. https://doi.org/10.1001/jamaneurol.2017.2814.

11. Hansson O, Seibyl J, Stomrud E, Zetterberg H, Trojanowski JQ, Bittner T, Lifke V, Corradini V, Eichenlaub U, Batrla R, Buck K, Zink K, Rabe C, Blennow K, Shaw LM, ruotsalaisille BioFINDER-tutkimusryhmä, Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative. Alzheimerin taudin CSF-biomarkkerit sopivat yhteen amyloidi-PET:n kanssa ja ennustavat kliinistä etenemistä: tutkimus täysin automatisoiduista immuunimäärityksistä BioFINDER- ja ADNI-kohorteissa. Alzheimerin dementti. 2018;14(11):1470–81. https://doi.org/10.1016/j.jalz.2018.01.010.

12. Glass CK, Saijo K, Voittaja B, Marchetto MC, Gage FH. Tulehduksen taustalla olevat mekanismit neurodegeneraatiossa. Cell. 2010;140(6):918–34. https://doi. org/10.1016/j.cell.2010.02.016.

13. Heneka MT, Carson MJ, Khoury JE, Landreth GE, Brosseron F, Feinstein DL, Jacobs AH, Wyss-Coray T, Vitorica J, Ransohoff RM, Herrup K, Frautschy SA, Finsen B, Brown GC, Verkhratsky A, Yamanaka K, Koistinaho J, Latz E, Halle A, Petzold GC, Town T, Morgan D, Shinohara ML, Perry VH, Holmes C, Bazan NG, Brooks DJ, Hunot S, Joseph B, Deigendesch N, Garaschuk O, Boddeke E, Dinarello CA, Breitner JC, Cole GM, Golenbock DT, Kummer MP. Neurotulehdus Alzheimerin taudissa. Lancet Neurol. 2015;14(4):388–405. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(15)70016-5.

14. Jonsson T, Stefansson H, Steinberg S, Jonsdottir I, Jonsson PV, Snaedal J, Bjornsson S, Huttenlocher J, Levey AI, Lah JJ, Rujescu D, Hampel H, GieglingI, Andreassen OA, Engedal K, Ulstein I, Djurovic S, Ibrahim-Verbaas C, Hofman A, Ikram MA, van Duijn CM, Thorsteinsdottir U, Kong A, Stefansson K. TREM2:n variantti liittyy Alzheimerin taudin riskiin. N Engl J Med. 2013;368(2):107–16. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1211103.

15. Karch CM, Goate AM. Alzheimerin taudin riskigeenit ja taudin patogeneesin mekanismit. Biol Psychiatry. 2015;77(1):43–51. https://doi.org/10.{7}}/j.biopsych.2014.05.006.

16. Guerreiro R, Wojtas A, Bras J, Carrasquillo M, Rogaeva E, Majounie E, Cruchaga C, Sassi C, Kauwe JS, Younkin S, Hazrati L, Collinge J, Pocock J, Lashley T, Williams J, Lambert JC, Amouyel P, Goate A, Rademakers R, Morgan K, Powell J, St George-Hyslop P, Singleton A, Hardy J, Alzheimer Genetic Analysis Group. TREM2-muunnelmat Alzheimerin taudissa. N Engl J Med. 2013;368(2):117–27. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1211851.

17. Paloneva BMJ, Autti T, Raininko R, Partanen J, Salonen O, Puranen M, Hakola P, Haltia M. Nasu–Hakola-taudin keskushermoston manifestaatiot: frontaalinen dementia luukystaineen. Neurologia. 2001;56(11):1552–8. https://doi.org/10.1212/ WNL.56.11.1552.