Нейродегенерация при болезни Ниманна — Пика типа С вызвана чрезмерной активацией микроглии

@PCR.news

Болезнь Ниманна — Пика типа С — это наследственная болезнь, при которой нарушается работа лизосом; нейродегенерация у пациентов развивается в раннем возрасте. Исследователи из Германии показали на мышах, клетках и пациентах, что причина нейродегенерации состоит в нейровоспалении и в аномальной активации микроглии. Они также предложили несколько клинических маркеров, которые позволят отслеживать течение болезни и ответ на новые препараты.

Credit:

123rf.com

Болезнь Ниманна — Пика типа С — это наследственная болезнь, для которой характерно нарушение работы лизосом и начинающаяся в раннем возрасте нейродегенерация. Причина болезни — аутосомно-рецессивные мутации в генах NPC1 (95% случаев) и NPC2 (5% случаев). Кодируемые этими генами белки локализуются в поздних эндосомах или лизосомах и регулируют транспорт холестерина. При нарушении их работы страдает метаболизм липидов в клетке. Используя мышиные и клеточные модели, а также данные от пациентов, ученые из Германии показали, что причиной нейродегенерации при болезни Ниманна — Пика типа С является нейровоспаление.

Большую часть экспериментов исследователи провели на мышиной модели болезни Ниманна — Пика типа С, в которой с помощью Cre/lox-рекомбинации получили условный нокаут Npc1 в микроглии и в других клетках миелоидной линии. Течение болезни у этих мышей было не таким стремительным, как у животных с полным нокаутом Npc1: если при полном нокауте животных усыпляли из-за тяжести симптомов в возрасте около трех месяцев, то при условном — 11–12 месяцев.

Исследователи показали, что микроглия с нокаутом Npc1 более активно поглощала миелин, при этом не могла перерабатывать его в нейтральные липиды, в отличие от здоровой микроглии. Из-за этого липидные капли накапливались у них в поздних эндосомах, а количество лизосом было снижено.

Чтобы продемонстрировать нарушение липидного обмена у мышей с болезнью Ниманна — Пика, ученые провели липидомный анализ. В мутантной микроглии был повышен уровень холестерина и различных церамидов, но понижен уровень эфиров холестерина, фосфолипидов, ди- и триглицеридов. Также повышался уровень разных бис(моноацилглицеро)фосфатов — липидов, которые входят в состав мультивезикулярных телец. Помимо этого, ученые провели липидомный анализ у мышей с полным нокаутом Npc1 на ранней и поздней стадиях болезни и увидели схожие изменения. Так ученые доказали, что их мышиная модель с условным нокаутом Npc1 в миелоидных клетках может быть использована для изучения болезни Ниманна — Пика.

Чтобы проверить, насколько у таких мышей активна микроглия, ученые провели ПЭТ с TSPO — белком-транслокатором, который поглощается микроглией. Уже в возрасте семи месяцев у мышей детектировалась активация микроглии в среднем мозге и в стволе мозга, а в возрасте 11 месяцев изменения охватывали весь мозг. Микроглия больных животных поглощала TSPO в 1,7 раз активнее, чем здоровых. С помощью иммуногистохимии ученые показали, что активация микроглии на самом деле начинается еще и до седьмого месяца, что было видно по повышенной экспрессии CD68 — маркера поздних эндосом и лизосом. Сравнение протеома мозжечка и всего мозга без учета мозжечка также указало на повышенную экспрессию белков системы комплемента, лизосомных белков, белков, характерных для микроглии, и т.д.

Чтобы выяснить, влияет ли активация микроглии на другие глиальные клетки — астроциты, ученые провели ПЭТ с моноаминоксидазой B для отслеживания астроцитов. Начиная с возраста семи месяцев астроциты тоже становились более активными. Это подтвердило, что в ответ на активацию микроглии начинается астроглиоз.

Также вследствие микроглиоза у мышей развивалась нейродегенерация, затрагивающая преимущественно клетки Пуркинье в мозжечке и нейроны в сетчатке. Это дополнительно подтвердили, проведя ПЭТ с фтордезоксиглюкозой. У мышей с болезнью Ниманна — Пика сигнал от нее был довольно низким, что также свидетельствовало о нейродегенерации. Вместе с тем в крови мышей детектировался белок NF-L — тонкий полипептидный нейрофиламент, маркер повреждения нейронов.

Аномальную активность микроглии при болезни Ниманна — Пика исследователи продемонстрировали также на микроглии, полученной из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) человека с мутацией в NPC1. Их культивировали совместно с нейронами из иПСК. Несмотря на то, что мутантная микроглия более активно поглощала миелин, она не способствовала гибели нейронов. На основе этого ученые предположили, что in vivo микроглия не убивает нейроны напрямую, а нейродегенерация опосредована чем-то еще.

Чтобы показать, что микроглиоз характерен и для пациентов с болезнью Ниманна — Пика типа С, ученые провели для пациентов ПЭТ с TSPO. Действительно, при этой болезни наблюдали повышение сигнала, причем он был выше, чем у пациентов с болезнью Альцгеймера или с некоторыми таупатиями.

Этот метод также может применяться для отслеживания течения болезни. Болезнь Ниманна — Пика типа С неизлечима, но в недавних клинических испытаниях было показано, что симптомы может облегчить N-ацетил-L-лейцин. В своем исследовании авторы показали, что через шесть недель приема этой модифицированной аминокислоты у пациентов снизился сигнал от ПЭТ с TSPO на 35%.

Другими маркерами, полезными в клинике, оказались NF-L, UCH-L1 (убиквитин карбокси-концевая гидролаза L1, специфичный для нейронов фермент) и GFAP (маркер астроцитов). В крови пациентов с болезнью Ниманна — Пика типа С уровень этих белков значительно повышался по сравнению со здоровыми контролями.

Источник:

Dinkel L., et al. Myeloid cell–specific loss of NPC1 in mice recapitulates microgliosis and neurodegeneration in patients with Niemann-Pick type C disease. // Science Translational Medicine (2024). DOI: 10.1126/scitranslmed.adl4616

Данные о правообладателе фото и видеоматериалов взяты с сайта «PCR.news», подробнее в Правилах сервиса