Μελέτη της παθολογίας της α-synuclein κατά την ανάπτυξη του μυ weaver, γενετικού μοντέλου της νόσου Πάρκινσον
Μελέτη της παθολογίας της α-synuclein κατά την ανάπτυξη του μυ weaver, γενετικού μοντέλου της νόσου Πάρκινσον
Where did the research take place?
The study site has not been established. Author addresses may differ from where the research occurred.
A plain-language reading has not been prepared for this paper yet.
Original abstract
Η παρούσα διδακτορική διατριβή εστιάζει στη διερεύνηση πιθανής παθολογίας της πρωτεΐνης α-synuclein κατά την πρόοδο της ηλικίας, στο γενετικό μοντέλο μυ weaver (wv/wv) που παρουσιάζει διεγερσιτοξικότητα και εκλεκτική ντοπαμινεργική νευροεκφύλιση στη Μέλαινα ουσία (SN), προσομοιάζοντας στη νόσο του Parkinson. Για το σκοπό αυτό, εξετάστηκε η φωσφορυλίωση (S129) της α-synuclein στο Μεσεγκέφαλο (ΜΒ), το Ραβδωτό σώμα (STR) και τον Εγκεφαλικό φλοιό (CX) σε διαφορετικές ηλικιακές φάσεις μυών weaver, αλλά και αγρίου τύπου, συναρτήσει στοιχείων του μικροπεριβάλλοντος. Στις τρεις εγκεφαλικές περιοχές εξετάστηκε επιπλέον η νευροφλεγμονή. Λαμβάνοντας υπόψιν την εξέλιξη της εκφύλισης στην SN, διερευνήθηκε η μικρογλοιακή και αστρογλοιακή απόκριση στην SN, παρέχοντας επιπρόσθετα, σημαντικές πληροφορίες σχετικές με τη γήρανση στους μύες και των δύο γονοτύπων. Κεντρικό εύρημα της μελέτης αποτελεί η πρώιμη αύξηση της φωσφορυλιωμένης (S129) α-synuclein (phospho-S129-α-syn) στους νεαρούς μύες weaver (P60 και P100) σε όλες τις εξετασθείσες περιοχές, που εντοπίστηκε μέσω Ανοσοαποτύπωσης κατά Western (WB), μετά από κλασματοποίηση των ομογενοποιημένων περιοχών. Η αύξηση αυτή εντοπίστηκε και στα δύο κλάσματα, Triton και SDS, χωρίς ωστόσο να ανιχνευθούν ολιγομερή της α-synuclein, στις νεαρές ή μεγαλύτερες ηλικίες, γεγονός που υποδηλώνει ότι η υπερφωσφορυλίωση αποτελεί πρώιμο δείκτη νευροπαθολογίας. Αξιοπρόσεκτα, στη μεγαλύτερη ηλικιακά ομάδα (P240-360) δεν εντοπίστηκαν διαφορές στη phospho-S129-α-syn ανάμεσα σε weaver και αγρίου τύπου μύες, σε καμία περιοχή. Αυτό οφείλεται στην αύξηση της φωσφορυλίωσης της α-synuclein στους μεγαλύτερους αγρίου τύπου μύες. Αναδείχθηκε έτσι, αφενός ο ρόλος της γήρανσης στην τροποποίηση πρωτεϊνών σε φυσιολογικά ζώα και αφετέρου o περιορισμός περαιτέρω παθολογίας της α-synuclein στους μύες weaver. Η έκφραση της α-synuclein συνολικά βρέθηκε ότι δε διαφέρει ανάμεσα σε weaver και αγρίου τύπου μύες. Δεν εντοπίστηκαν, μέσω Ανοσοφθορισμού (IF), συσσωρεύσεις της πρωτεΐνης ή έγκλειστα, η phospho-S129-α-syn όμως εντοπίστηκε στον πυρήνα των ντοπαμινεργικών νευρώνων της SN, εύρημα που ενδεχομένως συνδέεται με απόκριση στο έντονο κυτταρικό στρες. Η πρώιμη παθολογία της α-synuclein, αναπτύσσεται σε ένα περιβάλλον έντονης νευροεκφύλισης και φλεγμονής, υποδηλώνοντας ότι αποτελεί δευτερογενές γεγονός. Στη SNpc των weaver παρατηρείται μαζική απώλεια ντοπαμινεργικών νευρώνων σε αρκετά νεαρή ηλικία (68% στην P60 και 83,8% στην P100). Η διαδικασία οφείλεται στη μετάλλαξη του διαύλου GIRK2, η οποία πυροδοτεί διεγερσιτοξικότητα, υπερφόρτωση ασβεστίου (Ca2+) και μιτοχονδριακή δυσλειτουργία. Η εκφύλιση συνοδεύεται από σημαντική νευροφλεγμονώδη απόκριση στο MB, με σημαντική αύξηση του δείκτη iNOS και αντίδραση των μικρογλοιακών (Iba-1+) και αστρογλοιακών (GFAP+) κυττάρων. Τα μικρογλοιακά κύτταρα στους νεαρούς weaver (P45, P60) εμφανίζουν αυξημένο αριθμό και διογκωμένο κυτταρικό σώμα, αντανακλώντας έναν αντιδραστικό φαινότυπο που συμβάλλει στο οξειδωτικό μικροπεριβάλλον. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η επίδραση της γήρανσης, η οποία διαφοροποιείται ανάλογα με τον γονότυπο. Ενώ στους μύες αγρίου τύπου η πρόοδος της ηλικίας οδηγεί σε αύξηση της phospho-S129-α-syn, νευροεκφύλιση και απόκριση μικρογλοιακή και αστρογλοιακή (inflammaging), στους μύες weaver παρατηρείται σχετική σταθεροποίηση. Ο ρυθμός της νευροεκφύλισης μειώνεται (ή και αντισταθμίζεται μερικώς από νευρογένεση), τα επίπεδα της phospho-S129-α-synuclein και της φλεγμονής (iNOS) στους μεγαλύτερους weaver (P240-360) δεν κλιμακώνονται περαιτέρω, αλλά συγκλίνουν με εκείνα των αγρίου τύπου μυών, παραμένουν ωστόσο μέχρι την (όψιμη) μέση ηλικία (P315, P360) κάποιες ενδείξεις ήπιας γλοιακής απόκρισης. Αυτή η σταθεροποίηση είναι πιθανώς σύνθετη και μπορεί να αποδοθεί εν μέρει στην πρώιμη εξάντληση των ευπαθών νευρώνων-στόχων, αλλά και στην ενεργοποίηση αντισταθμιστικών μηχανισμών, όπως η ενδογενής νευρογένεση, η καλύτερη διαχείριση της πρωτεόστασης στους επιζώντες νευρώνες. Συμπερασματικά, η διατριβή αναδεικνύει ότι ένα δυσμενές κυτταρικό μικροπεριβάλλον (διεγερσιτοξικότητα, οξειδωτικό στρες, αυξημένο ενδοκυττάριο Ca2+) αρκεί για να πυροδοτήσει πρώιμες τροποποιήσεις της α-synuclein, ακόμη και χωρίς υπερέκφραση ή μετάλλαξη της ίδιας της πρωτεΐνης. Το μοντέλο weaver αποδεικνύεται πολύτιμο για τη μελέτη της νόσου του Parkinson, υπογραμμίζοντας ότι η παθογένεια είναι πολυπαραγοντική και εξαρτάται άμεσα από την αλληλεπίδραση του γενετικού υποστρώματος με τους μηχανισμούς ομοιόστασης και τη γήρανση. Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι ο εγκέφαλος των weaver, μετά από μια οξεία φάση εκφύλισης και φλεγμονής, επιτυγχάνει μια νέα, έστω δυσλειτουργική, ισορροπία που περιορίζει την περαιτέρω ραγδαία επιδείνωση της παθολογίας.