Avaluació de la glicoproteïna del líquid cefaloraquidi NMB (GPNMB) com a biomarcador potencial de la malaltia d'Alzheimer i els enfocaments terapèutics corresponents
Mar 22, 2023
Resum
La malaltia d'Alzheimer (MA) és una malaltia neurodegenerativa associada a la deposició extracel·lular de pèptids amiloide beta i pèrdua neuronal progressiva. Evidències sòlides avalen que els canvis neuroinflamatoris com l'activació dels astròcits i la microglia són importants en el procés de la malaltia. La glicoproteïna no metastàtica del melanoma proteïna B (GPNMB) és una glicoproteïna transmembrana que recentment s'ha associat amb nous efectes de la neuroinflamació, que s'ha informat que augmenta en mostres de cervell postmortem de pacients amb AD i malaltia de Parkinson. La investigació ho ha demostratcistanchepot ser eficaç en el tractament de la malaltia d'Alzheimer.
Introducció
La malaltia d'Alzheimer (MA) és una malaltia neurodegenerativa comuna amb una gran demanda d'atenció i una gran tensió als sistemes sanitaris a tot el món. S'espera que el nombre total de casos de MA augmentarà substancialment a causa de les tendències demogràfiques, ja que l'edat és el factor de risc no genètic més important conegut per a la malaltia. Dos marcadors neuropatològics inclouen plaques beta amiloide extracel·lular (A) i embulls neurofibril·lars intronneuronals (NFT). Les plaques consisteixen en pèptids, que són en gran part fragments de pèptids d'aminoàcids llargs 40 - o 42- derivats de la gran proteïna precursora de l'amiloide transmembrana (APP) mitjançant successius esdeveniments d'escissió proteolítica. En canvi, nft és una lesió intracel·lular que consisteix en agregats fibrinogènics de la proteïna Tau hiperfosforilada associada als microtúbuls. Els agregats de Tau també són abundants en altres malalties neurodegeneratives, com la demència frontotemporal o la malaltia de Pixar. Per tal de promoure i millorar el diagnòstic clínic precoç de la MA, estudiem activament diversos biomarcadors neuroquímics en fluids corporals com el plasma o el líquid cefaloraquidi (LCR) [5]. Les concentracions baixes d'a 42 i les proporcions reduïdes a 42 / a 40 i els nivells elevats de proteïnes Tau total (tTau) i Tau fosforilada (pTau) en LCR són biomarcadors reconeguts que donen suport al diagnòstic de la demència AD. En els darrers anys, s'han desenvolupat eines de neuroimatge per detectar amiloide in vivo mitjançant tomografia per emissió de positrons (PET) utilitzant traçadors com 11C-Pittburgh Compound B, 18F-florbetaben o 18F-flutemetamol, mostrant una bona correlació negativa amb els nivells de LCR A 42. ]. Els canvis neuroinflamatoris en forma de nombroses proliferacions de microglia i astròcits també són una característica neuropatològica inalterable de les malalties neurodegeneratives. Les dades genètiques humanes recents ho suggereixencistancheL'extracte té un paper important en la patogènesi de l'AD. Per exemple, les mutacions sense sentit en els receptors disparadors expressats a les cèl·lules mieloides 2 (TREM2) s'associen amb un augment del risc d'AD. Les mutacions en TREM2 i el seu soci d'unió TYROBP també s'associen amb la malaltia de NasuHakola, un trastorn autosòmic recessiu rar caracteritzat per la formació de quists ossis multifocals i la malaltia d'Alzheimer progressiva.
Imatge: Faw Cistanche
El sobrenedant de cultiu cel·lular THP-1 es va recollir i escindir per produir cèl·lules eliminadores de THP-1 GPNMB i es van inocular les cèl·lules de control en 2 ml de medi de creixement complet a una densitat de 700,000 cèl·lules/pou, i es va afegir PMA 10 nM per induir la diferenciació de macròfags adherents. Després de 48 h, es van recollir sobrenedants ben condicionats, es van centrifugar a 18, 000 x g durant 3 min per eliminar les restes cel·lulars i es va afegir un inhibidor de proteasa abans de l'emmagatzematge a -20 graus. Les cèl·lules es van rentar dues vegades amb 1 ml de PBS i es van lisar en tampó NP40 amb un inhibidor de proteasa. La concentració de proteïnes del lisat cel·lular es va determinar mitjançant espectrofotometria amb un kit d'assaig de proteïnes de dicocrilat.
Es van prendre mostres de líquid cefaloraquidi de bioburbs locals del Departament de Psiquiatria i Psicoteràpia de la Universitat de Duisburg-Essen (Cohort 1) i del Departament de Psiquiatria i Psicoteràpia del Centre Mèdic Universitari de Göttingen. Els respectius comitès d'ètica locals van aprovar l'ús de mostres arxivades per a estudis de biomarcadors. Els participants de la cohort 1 van ser reclutats al Departament de Psiquiatria i Psicoteràpia de l'Hospital lvr d'Essen, Universitat de Duisburg-Essen, i a la Clínica de Memòria de l'Hospital Elisabeth d'Essen (Alemanya). Els participants del grup 2 van ser reclutats al Departament de Psiquiatria i Psicoteràpia del Centre Mèdic de la Universitat de Göttingen. Amb finalitats de diagnòstic, es van obtenir mostres de LCR mitjançant punció de barra lumbar amb el consentiment informat de tots els subjectes o els seus cuidadors legals. Les mostres de LCR es van recollir en tubs de polipropilè i es van centrifugar a 1600 × g de temperatura ambient durant 15 min. El sobrenedant resultant ("CSF") s'emmagatzema a -80 graus fins que s'utilitza, i només es descongela una vegada abans de l'anàlisi.
Imatge: Beneficis dels cistanches
Resultat
S'ha demostrat que les cèl·lules semblants a macròfags de la línia de monòcits humans THP-1 expressen nivells elevats de GPNMB. Per tant, es va investigar la possible reactivitat creuada dels immunoassaigs comercials de GPNMB mitjançant l'establiment d'un control cel·lular de cèl·lules THP-1 amb deficiència de GPNMB mitjançant una eliminació genètica mediada per CRISPR/Ca9-. Per confirmar l'èxit de eliminació de GPNMB, les cèl·lules THP-1 es van tractar amb PMA per diferenciar-se en cèl·lules semblants a macròfags adherents, la transducció d'ARN guiada dirigint-se a la proteïna fluorescent verda millorada (EGFP), l'ARN extret de les cèl·lules de control i el lliurament invers a cDNA.
A continuació, es van recollir el sobrenedant de cèl·lules condicionals i el lisat cel·lular dels macròfags derivats de ThP-1-i es van determinar els nivells de proteïna GPNMB mitjançant l'assaig R-PLEX d'activina òssia. El sobrenedant de cèl·lules de control orientat a Egfp va mostrar el nivell i el gt de GPNMB. 1000 pg/ml. Tanmateix, el senyal GPNMB al sobrenedant de les cèl·lules dirigides a GPNMB era inferior al nivell de detecció. El mateix passa amb els nivells intracel·lulars de GPNMB. Tot i que es van detectar concentracions estables de ~ 125 pg/ml de GPNMB en lisats cel·lulars preparats a partir de cèl·lules de control EGFP, la proteïna era gairebé indetectable en dos clons de cèl·lules eliminatòries de GPNMB. Aquests resultats proporcionen proves de l'alta selectivitat dels mètodes de detecció de proteïnes GPNMB. Aquests resultats indiquen que l'acantòsid pot augmentar significativament el contingut total de proteïnes i la capacitat antioxidant total del teixit cerebral, la litenina pot millorar la taxa de supervivència cel·lular i reduir l'apoptosi cel·lular i la producció d'espècies reactives d'oxigen, i la proteïna tubular B i l'acantòsid poden protegir l'apoptosi induïda per la necrosi tumoral. .Equinósidapot augmentar significativament el contingut de dopamina, DOPAC i HVA al líquid extracel·lular de l'estriat en rates model de PD causada per 6-hidroxidopamina, que pot tractar eficaçment la malaltia d'Alzheimer.
Imatge: Malaltia Anti-Alzhemer
Discussió
L'activació crònica de la microglia i els astròcits és una resposta al plegament incorrecte i l'agregació de proteïnes que contribueixen a la progressió de la malaltia i la gravetat de l'AD. Per tant, hipotetitzem que la presència de marcadors inflamatoris al LCR pot reflectir aquest estat activat microglial i pot produir biomarcadors potencials candidats. Recentment hem descrit una forta regulació de GPNMB en subconjunts de cèl·lules microglials en models de ratolí APP/PS1KI i 5XFAD d'AD. Això suggereix que GPNMB pot formar part d'un estat d'activació microglial únic present en malalties neurodegeneratives, que es manifesta encara més per la regulació de gens com TREM2, APOE o CST7 [20]. Les dades recents del perfil d'expressió gènica del model de ratolí knockin APPNL-GF donen suport a aquesta hipòtesi, mostrant que la microglia de resposta activada (ARMS) consisteix en subconjunts especialitzats que sobreexpressen MHC tipus II i gens putatius de reparació de teixits com GPNMB. Els estudis de seqüenciació d'ARN unicel·lular de cervells de ratolí ingènus han demostrat que GPNMB està present amb Spp1, Igf1, CD68 i Lgals3 en un grup de micròglia semblant a l'ameba coneguda com a "micròglia associada a l'axó-fascicle" (ATM), parcialment també trobada. en "micròglia associada a malalties" (DAM).
Feu clic aquí per ajudar-vos amb la malaltia d'Alzheimer
Conclusió
En conjunt, els resultats d'aquest estudi validen l'especificitat de l'immunoassaig comercial GPNMB i la investigació i el tractament de la malaltia d'Alzheimer de LCR demostren la seva disponibilitat en mostres de LCR. Els experiments ho demostrencistanchetubulosa té cert efecte en el tractament de la malaltia d'Alzheimer, la qual cosa proporciona un nou pla de tractament per a la investigació en aquest camp. Una limitació important de l'estudi actual és l'ús de controls de malalties amb un estat inflamatori desconegut, per la qual cosa es necessita més investigació, inclosa una cohort amb un nombre suficient d'individus sans demència, per avaluar encara més l'eficàcia del GPNMB com a biomarcador diagnòstic potencial. per AD.
Referència
1. Associació d'Alzheimer. Dades i xifres de la malaltia d'Alzheimer. Dement d'Alzheimer. 2020;2020(16):391–460.
2. Querfurth HW, LaFerla FM. Malaltia d'Alzheimer. Nou anglès J Med. 2010; 362(4):329–44. https://doi.org/10.1056/NEJMra0909142.
3. Nhan HS, Chiang K, Koo EH. La naturalesa polifacètica de la proteïna precursora de l'amiloide i els seus fragments proteolítics: amics i enemics. 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 agregació i la seva interacció amb amiloide-beta. 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. Estat actual dels biomarcadors de fluids d'Alzheimer. 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 i sang biomarcadors per al diagnòstic de la malaltia d'Alzheimer: una revisió sistemàtica i metaanàlisi. 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 - un excel·lent però complicat biomarcador d'Alzheimer - una ruta cap a l'estandardització. Clin Chim Acta. 2017;467:27–33. https://doi.org/10.1016/j. cca.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. Accuracy of brain amyloid detection in clinical practice using cerebrospinal fluid - amyloid 42: un estudi de validació creuada contra la tomografia per emissió de positrons amiloides. 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. Concordança entre diferents immunoassajos amiloides i avaluació tomogràfica d'emissió de positrons amiloides visuals. 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, per als suecs Grup d'estudi BioFINDER, Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative. Els biomarcadors de LCR de la malaltia d'Alzheimer concorden amb l'amiloide-PET i prediuen la progressió clínica: un estudi d'immunoassaigs totalment automatitzats en cohorts BioFINDER i ADNI. Dement d'Alzheimer. 2018;14(11):1470–81. https://doi.org/10.1016/j.jalz.2018.01.010.
12. Glass CK, Saijo K, Winner B, Marchetto MC, Gage FH. Mecanismes subjacents a la inflamació en la neurodegeneració. Cèl·lula. 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. Neuroinflamació en la malaltia d'Alzheimer. 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, GieglingJo, Andreassen OA, Engedal K, Ulstein I, Djurovic S, Ibrahim-Verbaas C, Hofman A, Ikram MA, van Duijn CM, Thorsteinsdottir U, Kong A, Stefansson K. Variant of TREM2 associated with the risk of Alzheimer's disease. N Engl J Med. 2013;368(2):107–16. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1211103.
15. Karch CM, Cabra AM. Gens de risc de la malaltia d'Alzheimer i mecanismes de patogènesi de la malaltia. Biol Psiquiatria. 2015;77(1):43–51. https://doi.org/10.1 016/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. Variants TREM2 en la malaltia d'Alzheimer. 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. Manifestacions del SNC de la malaltia de Nasu-Hakola: una demència frontal amb quists ossis. Neurologia. 2001;56(11):1552–8. https://doi.org/10.1212/ WNL.56.11.1552.
