מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מדעי המוח בטבע חשף כי Plexin-B1, מקודד על ידי PLXNB1מסדיר את ההפעלה של רשתות גליאליות פרי-פלאק במחלת אלצהיימר (AD).
AD מהווה אתגר רפואי משמעותי, שכן אין טיפול יעיל זמין. בעוד שפלאקים עמילואידים הם סימן היכר של פתולוגיה של AD, הגורמים המניעים את שקיעת העמילואיד-בטא (Aβ), הפינוי והדחיסה של הפלאק אינם מובנים היטב. מחקרים עדכניים שופכים אור על בליעה ועיבוד של Aβ במיקרוגליה.
מחקר: ויסות של ריחוק תאים ברשתות גליה פרי-פלאק על ידי Plexin-B1 משפיע על הפעלת גליה ודחיסה של עמילואיד במחלת אלצהיימר. קרדיט תמונה: חואן גארטנר / Shutterstock
פעילות פגוציטית מיקרוגליאלית מקדמת דחיסת רובד, ומגבילה את החשיפה של הנוירונים הבריא לפלאק. יתר על כן, כיסוי מיקרוגליאלי של פלאקים משמש מחסום המגביל את החשיפה של עצבים לנקודות חמות פרוטופיברילריות Aβ נוירוטוקסיות. לוחות עמילואידים מוקפים גם באסטרוציטים תגובתיים. ככזה, המיקרוגליה והאסטרוציטים התגובתיים מקיימים אינטראקציה הדוקה עם Aβ ואחד עם השני, ויוצרים רשתות גליאליות סביב רובד.
Plexin-B1 הוא קולטן הדרכה לאקסון; פלקסינים והליגנדים המשולבים שלהם מתווכים תקשורת תאים-תאים במהלך התפתחות, סרטן ופיזיולוגיה של מבוגרים. בעבר, המחברים זיהו את plexin-B1 כגן רכז בתת-רשת העומדת בבסיס AD שהתחוללה מאוחרת. בנוסף, מחקרים אחרים השפיעו באופן עצמאי על plexin-B1 בפתופיזיולוגיה של AD; עם זאת, פונקציונלי in vivo חסרים נתונים.
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, החוקרים חקרו את המשמעות התפקודית של plexin-B1 בAD. הם חקרו מסד נתונים של ביטויי גנים ומצאו כי plexin-B1 מתבטא בעיקר באסטרוציטים במערכת העצבים המרכזית של האדם והעכבר (CNS). RNAscope באתרו הכלאה ואימונופלואורסצנטיות בוצעו על קטעי מוח של מודל עכבר עמילואידגני בן שישה חודשים של AD (APP/PS1 עכברים).
צפיפות גבוהה של Plxnb1 mRNA נצפה בחלבון חומצי גליאלי גליאלי (GFAP+) אסטרוציטים תגובתיים. המיקרוגליה המופעלת סביב הרובד הייתה מועטה Plxnb1 mRNA. יתרה מכך, ביטוי plexin-B1 הוערך באמצעות a Plxnb1 אלל נוקאאוט (PB1-KO) המכיל קלטת LacZ לפני Plxnb1המקדם והאקסונים הראשוניים של.
אלל PB1-KO גדל לתוך APP/PS1 עכברים. מכתים LacZ/X-Gal מגיל חצי שנה Plxnb1+/- עכברים הפגינו אותות X-gal ברורים ליד לוחות. זה אישר את הוויסות העל של plexin-B1 באזורי peri-plaque. יתרה מכך, ניתוח אימונוהיסטוכימי של דגימות AD אנושיות הראה אותות גבוהים של plexin-B1 סביב פלאקים עמילואידים.
לאחר מכן, הושוו בין הציטוארכיטקטורה של רשתות גליאליות פרי-פלאק APP/PS1 עכברים עם ובלי Plxnb1. מחיקת Plexin-B1 הובילה לטביעת רגל קטנה בהרבה של רשתות גליאליות פרי-פלאק. חוץ מזה, ריחוק התא-תאים של אסטרוציטים הקשורים לפלאק הופחת בעכברים ללא Plxnb1. אבלציה של Plexin-B1 הביאה לרשתות גליאליות קטנות וקומפקטיות יותר עם כיסוי פלאק מוגבר.
יתר על כן, מחיקת plexin-B1 הפחיתה את מספר המיקרוגליות הפרי-פלאק ואת המרווחים של המיקרוגליות הקשורות לפלאק. לאחר מכן, בוצע רצף RNA בתפזורת של קליפת המוח הקדם-מצחית של עכברים עם וללא plexin-B1. זה חשף למעלה מ-2,700 גנים עם ביטוי דיפרנציאלי (DEG). ניתוחי נתיב הצביעו על כך ש-DEGs עם ויסות גבוה בעכברים ללא plexin-B1 הועשרו במונחים אונטולוגיים של גנים הקשורים לתפקוד הסינפטי ולהתפתחות מערכת העצבים.
לעומת זאת, גנים מווסתים היו קשורים לדלקת ונזק לרקמות, זיהוי גירוי מכני ופעילות חלבון דאצטילאז. בסך הכל, לאבלציה של plexin-B1 הייתה אפקט מגן, תפקוד סינפטי/נוירוני מוגבר והחלשת דלקת עצבית ומוות תאים. לאחר מכן, בוצע רצף RNA חד-תא.
בין 10 הצבירים הנבדלים שהוגדרו על ידי ביטוי של גנים סמנים, המיקרוגליה יצרה את הצביר הגדול ביותר, ואחריו תאי אנדותל ואסטרוציטים. אסטרוציטים יצרו תשעה תת-צבירים שונים בתעתיק (sc-0 – sc-8). אסטרוציטים Sc-8 הועשרו עבור חתימות גנים של אסטרוציטים הקשורים למחלה (DAAs) שנצפו במודל עכבר AD.
צביר המיקרוגליה יצר 11 תת-צבירים, כאשר תת-צביר sc-9 היה קשור קשר הדוק למיקרוגליה הקשורה למחלה (DAM) במודל עכבר AD. יתר על כן, מחיקת plexin-B1 הגבירה את תקשורת האיתות מאסטרוציטים למיקרוגליה, הכוללת כימוטרציה, חילוף חומרים של שומנים והגנה עצבית. חוץ מזה, תקשורת מיקרוגליה לאסטרוציטים הושפעה ממחיקת plexin-B1, אם כי היא שוב שופרה בעיקר.
בדיקה היסטולוגית של פלאק עמילואיד הראתה ירידה משמעותית בעומס הפלאק בעכברי PB1-KO עם גדלי פלאק קטנים בהרבה. לבסוף, בוצעו מבחני התנהגות של Barnes Maze כדי להשוות את ביצועי הזיכרון של APP/PS1 עכברים עם ובלי PB1-KO. הם ראו שיפור משמעותי בביצועי זיכרון העבודה בעכברי PB1-KO בניסויי אימון רכישה. לעומת זאת, זכירת זיכרון הייתה דומה בניסויי בדיקה בין עכברים עם ובלי PB1-KO.
מסקנות
המחקר הדגים את וויסות העל של plexin-B1 באסטרוציטים ברשתות גליה פרי-פלאק ומעורבותו בגיוס תאי גליה וריחוק תאים-תאים סביב פלאקים. בהיעדר plexin-B1, ריחוק תאים-תאים הופחת ברשתות peri-plaque, וכיסוי הפלאק על ידי תהליכי גלייה הוגבר. יתר על כן, מחיקת plexin-B1 גרמה לשינויים תעתיקים הקשורים להפעלה משופרת של DAMs ו-DAAs ותקשורת איתות משופרת. ביחד, התוצאות מצביעות על עיכוב plexin-B1 כאסטרטגיה טיפולית חלופית ב-AD.
