במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת הזדקנות הטבעחוקרים חקרו כיצד אובדן שמיעה מגביר את הירידה הקוגניטיבית באמצעות מסלול האותות של גורם גדילה/בידול עוברי 1 (GDF1), המציע תובנות טיפוליות פוטנציאליות למחלת אלצהיימר (AD).
מחקר: GDF1 משפר ליקוי קוגניטיבי שנגרם כתוצאה מאובדן שמיעה. קרדיט תמונה: תמונת קרקע / Shutterstock
רקע כללי
עדויות אפידמיולוגיות קושרות אובדן שמיעה לסיכון מוגבר לדמנציה, במיוחד AD, המסומן על ידי פלאק עמילואיד β (Aβ) וסבך טאו. המנגנונים המדויקים אינם ברורים, אך אובדן שמיעה עלול להאיץ את פתולוגיית AD. מחקרים מצביעים על כך שהקלה על אובדן שמיעה יכולה להפחית את הסיכון ל-AD וירידה קוגניטיבית. יש צורך במחקר נוסף כדי להבהיר באופן מלא את המנגנונים המולקולריים המקשרים בין GDF1 לאובדן שמיעה ו-AD, ולסלול את הדרך להתערבויות טיפוליות פוטנציאליות.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, החוקרים השתמשו הן בעכברי C57BL/6J מסוג פרא (WT) והן בעכברים של חלבון מבשר עמילואיד (APP)/פרסנילין 1 (PS1), שהאחרונים עברו שינוי גנטי כדי לבטא מוטציות הקשורות ל-AD, המציגים משקעי Aβ ב המוח בסביבות גיל 6 עד 7 חודשים. עכברים אלה גדלו, וצאצאיהם זוהו באמצעות ניתוח תגובת שרשרת פולימראז (PCR) של הזנב חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA), התמקדות בזכרים בגילאי 3 עד 4 חודשים. העכברים נשמרו בתנאים נטולי פתוגנים ספציפיים ובמחזור אור-חושך מבוקר, העכברים היו נתונים לפרוטוקולים ניסויים מאושרים.
שיטות כירורגיות ותרופתיות יושמו כדי לגרום לאובדן שמיעה. באמצעות פרוצדורה יסודית הכוללת הרדמה, חתך ומניפולציה של האוזן התיכונה, בוצעה אבלציה שבלול (CA) כדי לדמות אובדן שמיעה, בעוד שניתוח דמה שימש כביקורת. בנוסף, אובדן שמיעה נגרם מבחינה תרופתית על ידי מתן קנאמיצין, שיטה שאושרה במחקרים קודמים שעקבה מקרוב אחר בריאות העכברים והתאימה את המינונים בהתאם.
הקלטת תגובת גזע מוח שמיעתית (ABR), טכניקת מפתח, העריכה את יכולות השמיעה של עכברים אלה, תוך שימוש במגוון של תדרים ועוצמות קול. זה עזר לאשר את היעילות של דגמי אובדן השמיעה. יתר על כן, טכניקות ריפוי גנטי הופעלו כדי לווסת את הביטוי של GDF1 בתוך ההיפוקמפוס, עלייה או הקטנה של רמותיו באמצעות שימוש בנגיפים הקשורים לאדנו (AAV), במטרה לחקור את השפעתו על תפקודים קוגניטיביים בהקשר של פתולוגיה של מחלת אלצהיימר. .
החוקרים פירטו במדויק את הריאגנטים והנוגדנים שבהם נעשה שימוש, והבטיחו את הספציפיות והאמינות של פרוטוקולי האימונובליט והצביעה החיסונית שלהם. טכניקות כגון רצף חומצה ריבונוקלאית (RNA), תרבית תאים ומבחנים ביוכימיים שונים השלימו את המחקר, והציעו תובנות לגבי המסלולים המולקולריים המושפעים מביטוי GDF1 והשפעות ההגנה הפוטנציאליות שלו נגד התקדמות AD. הקלטות אלקטרופיזיולוגיות ומבחנים התנהגותיים הבהירו עוד יותר את ההשלכות התפקודיות של אפנון GDF1, הערכת תפקוד סינפטי ויכולות זיכרון.
תוצאות המחקר
המחקר חקר את ההשפעה של אובדן שמיעה על AD, כגון פתולוגיה ותפקודים קוגניטיביים, על ידי ביצוע CA דו צדדי על עכברים טרנסגניים WT ו-APP/PS1, בעלי נטייה גנטית לפתח AD. ABR אישר אובדן שמיעה בעכברי CA, עם תצהיר Aβ מוגבר בהיפוקמפוס ובקורטקס השמיעתי שנצפה כבר 3 חודשים לאחר הניתוח בעכברי APP/PS1. מעניין לציין שהרמות של APP ושברי C-termine פרוטאוליטי (CTFs) עלו בהיפוקמפוס של עכברים חירשים, מה שמצביע על האצה של פתולוגיית AD עקב אובדן שמיעה.
כדי להעריך תפקודים קוגניטיביים, בוצעו מבחני מים של מוריס ו-Y-maze, שחשפו פגיעה בזיכרון המרחבי ובזיכרון העבודה בעכברי WT ו-APP/PS1 עם אובדן שמיעה. מחקרים נוספים על תפקוד סינפטי הראו צפיפות סינפטית מופחתת ופלסטיות סינפטית נפגעת בהיפוקמפוס של עכברים חירשים, והדגישו חוסר תפקוד סינפטי כתורם מרכזי לליקויים הקוגניטיביים שנצפו.
היבט נוסף של המחקר כלל מודל של אובדן שמיעה המושרה על ידי קנאמיצין כדי לאשר את הממצאים. בדומה ל-CA, טיפול בקנאמיצין הביא לאובדן שמיעה משמעותי, מוגבר בתצהיר Aβ וחסרים קוגניטיביים, מה שמחזק את התפיסה שאובדן שמיעה מחמיר פתולוגיה דמוית AD.
בהתמקדות במנגנונים הבסיסיים, רצף RNA שליח (mRNA) זיהה את הרגולציה של GDF1 בהיפוקמפוס של עכברים עם אובדן שמיעה. הוכח כי GDF1, חבר במשפחת גורמי הגדילה המשתנים-β, הוא חיוני בהפחתת ההשפעות השליליות של אובדן שמיעה על קוגניציה ופתולוגיה של AD. ביטוי יתר של GDF1 בהיפוקמפוס של עכברים חירשים באמצעות AAVs שיפר את הלקות הלמידה והזיכרון במרחב, הפחתת עומס רובד Aβ והפיכה הפחתת רמת החלבון הסינפטית, מה שמעיד על תפקידו המגן מפני ירידה קוגניטיבית הנגרמת על ידי אובדן שמיעה ושינויים דמויי AD.
המחקר הבהיר עוד כי הפעלת GDF1 מובילה לעיכוב של אספרגין אנדופפטידאז (AEP), אנזים מפתח בעיבוד APP וייצור Aβ, דרך מסלול האותות של חלבון קינאז B (Akt). לעומת זאת, הפגיעה של GDF1 חיקה את ההשפעות המזיקות של אובדן שמיעה, מה שמרמז כי הורדת ויסות GDF1 היא גורם מרכזי בפתולוגיה של AD הנגרמת על ידי אובדן שמיעה. לבסוף, החקירה של ויסות תעתיק גילתה ש-CCAAT-enhancer binding protein-β (C/EBPβ) מדכא ביטוי GDF1, מה שמצביע על יעד פוטנציאלי להתערבות טיפולית.
