Недавнее исследование, опубликованное в журнале Природа сообщили о совместной агрегации медин, фрагмента лактадгерина, с сосудистым амилоидом-β при болезни Альцгеймера (БА).
Амилоидоз вызывается системным или локальным накоплением неправильно свернутых, нерастворимых и агрегированных белков. На сегодняшний день идентифицировано 36 амилоидов, многие из которых связаны с дисфункцией тканей и нейродегенеративными заболеваниями. Медин, пептид из 50 аминокислот, отщепленный от глобулы молочного жира, EGF-подобный фактор 8 (MFG-E8), также известный как лактадгерин, является наиболее распространенным амилоидом человека. Предыдущие исследования показывают, что агрегаты медина могут приводить к дегенерации стенок артерий и вызывать жесткость артерий и цереброваскулярную дисфункцию.
Изучение: Медин коагрегирует с сосудистым амилоидом-β при болезни Альцгеймера.. Кредит изображения: PopTika / Shutterstock
Исследование и выводы
В настоящем исследовании исследователи проанализировали роль медин в посмертных тканях головного мозга человека и мышиных моделях церебрального β-амилоидоза. Во-первых, ткань головного мозга двух трансгенных линий мышей, трансгенных по белку-предшественнику амилоида-β (APP) (APP23 и APPPS1), окрашивали с использованием поликлонального антитела против MFG-E8. Это выявило обширную совместную локализацию с амилоидными бляшками в обеих моделях.
Окрашивание амилоида отсутствовало после генетической элиминации медин путем скрещивания трансгенных линий АРР с мышами, нокаутированными по мединсодержащему С2-домену гена. Mfge8 (Mfge8 С2 КО); точечное окрашивание астроцитов все еще было видно. Кроме того, наблюдалась совместная локализация окрашивания MFG-E8 с церебральной β-амилоидной ангиопатией (САА), т.е. сосудистыми отложениями амилоида-β.
Сосудистое окрашивание MFG-E8 было очевидно у мышей APP23, но не у мышей APPPS1 или мышей APP23, скрещенных с Mfge8 Линия С2 КО. Затем команда определила роль медин и MFG-E8 в β-амилоидозе путем количественного определения бляшек и нагрузки CAA. Отсутствие внеклеточного медин или MFG-E8 в Mfge8 Мыши C2 KO привели к значительному снижению отложения бляшек на ранних стадиях патологии у обеих линий мышей.
Тем не менее, паренхиматозная нагрузка бляшками не была различима на более поздних стадиях в обеих моделях. Mfge8 Мыши C2 KO показали снижение нагрузки CAA на 85% по сравнению с Mfge8 мыши дикого типа в модели APP23. Дальнейшие исследования показали высокое обогащение MFG-E8 в сосудистой сети, которое дополнительно усиливалось с помощью CAA.
Кроме того, исследователи исследовали аутопсию тканей лобной и затылочной частей мозга 16 пациентов с БА с помощью иммунного окрашивания. Окрашивание срезов головного мозга антителом против полноразмерного MFG-E8 выявило некоторую локализованную сосудистую иммунореактивность. Напротив, окрашивание антимедином приводило к широко распространенной иммунореактивности в церебральной сосудистой сети на агрегатоподобных структурах, но амилоидные бляшки не обнаруживались.
Затем были выделены церебральные кровеносные сосуды из затылочной коры у контрольной группы и пациентов с БА с легкой, тяжелой или без ЦАА. Уровни белка MFG-E8 были увеличены до 40 раз в церебральной сосудистой сети по сравнению с общими гомогенатами мозга. Кроме того, уровни белка MFG-E8 были в 2,3 раза повышены в кровеносных сосудах пациентов с БА с тяжелой САА по сравнению с пациентами с легкой САА или без нее.
Исследователи также наблюдали положительную корреляцию уровней MFG-E8 с соотношением Aβ40 и Aβ42 и уровнями общего β-амилоида в кровеносных сосудах. Они также исследовали уровни MFG-E8 и медин в общих гомогенатах головного мозга и сосудистых фракциях шести лиц соответствующего пола и возраста с помощью вестерн-блоттинга.
Обнаружение с помощью анти-мединового антитела подтвердило повышенные уровни MFG-E8 во всех фракциях у пациентов с БА с тяжелой САА по сравнению с контрольной группой и у пациентов с БА с легкой САА. Более того, более высокая фрагментация MFG-E8 наблюдалась в сосудистой фракции только у пациентов с БА с тяжелой ЦАА, что указывает на наличие агрегатов медина.
Кроме того, исследователи оценили экспрессию MFGE8 ген в дорсолатеральной префронтальной коре у 566 пациентов в когорте исследования религиозных орденов / проекта памяти и старения (ROSMAP). MFGE8 экспрессия была значительно повышена у пациентов с БА (из когорты) по сравнению с контрольной группой без деменции
Примечательно, что выше MFGE8 экспрессия была в значительной степени связана с повышенными показателями снижения когнитивных функций, независимо от патологии бляшек или тау. Команда использовала иммунно-электронную микроскопию для изучения субклеточной локализации MFG-E8 и медина вокруг бляшек амилоида-β в линиях трансгенных мышей APP.
Иммуномечение амилоидных фибрилл было заметным в APPPS1 x Mfge8 мыши дикого типа, но не в APPPS1 x Mfge8 Мыши C2 KO. Кроме того, амилоидные бляшки имели менее выраженные фибриллы в Mfge8 мышей дикого типа, чем у Mfge8 Мыши C2 KO. Авторы обнаружили, что рекомбинантный амилоид-β (Aβ40) и медин коагрегируют in vitro.
Следует отметить, что медин агрегировал быстрее, чем Aβ40, тогда как смесь обоих агрегировала с той же скоростью, что и медин. Кроме того, для исследования их взаимодействия in vitro использовали модифицированные пептиды – С-конец медин (СТ-медин) и метионин Aβ42 (Met-Aβ) – с более медленной кинетикой агрегации. Два модифицированных пептида легко коагрегируются с более медленной кинетикой, чем по отдельности.
Примечательно, что предварительно сформированные агрегаты (затравки) любого пептида ускоряли агрегацию гомологичных и гетерологичных пептидов. Наконец, команда исследовала, могут ли агрегаты мединов вызывать агрегацию амилоида-β in vivo. С этой целью они вводили экстракт мозга трансгенной мыши APP23 на конечной стадии или материал, полученный из аорты человека, содержащий медин, в гиппокамп мышей.
Инъекция экстракта головного мозга мыши вызывала явное отложение β-амилоида шесть месяцев спустя, тогда как эндогенное отложение амилоида-β отсутствовало у контрольных мышей того же возраста. Точно так же инъекция экстрактов аорты человека, содержащих медин, вызывала значительную преждевременную агрегацию амилоида-β через шесть месяцев. Удаление медина из аортального экстракта полностью устраняло агрегацию амилоида-β.
Выводы
Подводя итог, исследование показало в пробирке коагрегация медина и амилоида-β, в пробирке и прямой эфир перекрестный посев агрегации β-амилоида с помощью медин и более низкая нагрузка CAA в отсутствие медин в моделях на мышах. В совокупности полученные данные свидетельствуют о том, что взаимодействие между амилоидом-β и медин способствует агрегации амилоида-β и что нацеливание на медин может предложить терапевтическое решение для сохранения функции мозга за счет улучшения здоровья сосудов.
