Особенности экспрессии ß-амилоида в клетках церебрального эндотелия при экспериментальной болезни Альцгеймера


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Введение. Болезнь Альцгеймера - нейродегенеративное заболевание, ключевыми патологическими признаками которого являются образование нейрофибриллярных сплетений и накопление сенильных бляшек в паренхиме и церебральных сосудах. Основным компонентом сенильных бляшек является ß-амилоид. Цель исследования. Изучение экспрессии ß-амилоида в клетках церебрального эндотелия гиппокампа in vivo при экспериментальной болезни Альцгеймера, а также оценка продукции белка-предшественника ß-амилоида (АРР) при модуляции RAGE и CD147 в эндотелии церебральных сосудов в составе модели ГЭБ in vitro. Материал и методы. Мыши-самцы линий B6SLJ-Tg(APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V)6799Vas (генетическая модель болезни Альцгеймера) и C57BL/6 (контрольная группа) в возрасте 9 мес. Мыши-самцы линии C57BL/6 в возрасте 4 мес, которым вводили ß-амилоид для моделирования болезни Альцгеймера, в качестве контроля использовали ложнооперированных животных. Экспрессию ß-амилоида изучали методом иммуногистохимии. Количественный анализ экспрессии генов APP in vitro проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Результаты. Экспрессия ß-амилоида в эндотелии гиппокампа значимо (р<0,001) увеличивалась как у животных с введением ß-амилоида по сравнению с группой ложнооперированных животных, так и у животных с генетической моделью болезни Альцгеймера по сравнению с контрольной группой (р<0,0001). Установлено, что блокирование экспрессии RAGE снижает продукцию АРР, тогда как подавление экспрессии CD147 индуцирует этот процесс. Однако лиганды рецепторов RAGE и CD147 - соответственно Ab1-42 и циклофилин А - показывают противоположное действие. Заключение. Болезнь Альцгеймера сопровождается увеличением уровня ß-амилоида в эндотелии гиппокампа. Это указывает на активацию процессинга APP с генерацией нейротоксичного ß-амилоида, что вызывает деструктивные изменения эндотелия, способствуя увеличению проницаемости гематоэнцефалического барьера и в конечном итоге прогрессированию заболевания. При этом воздействие химических модуляторов RAGE и CD147 может оказывать влияние на продукцию APP, тем самым давая возможность корректировать негативное течение заболевания.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Яна Валерьевна Горина

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: yana_20@bk.ru
доцент кафедры биохимии, Доцент, кандидат фармацевтических наук Российская Федерация, 660022, Красноярск, ул. П. Железняка, д. 1

Елена Дмитриевна Осипова

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: elena.hilazheva@mail.ru
старший преподаватель кафедры биохимии Российская Федерация, 660022, Красноярск, ул. П. Железняка, д. 1

Андрей Васильевич Моргун

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: 441682@mail.ru
доцент кафедры педиатрии ИПО, Доктор медицинских наук Российская Федерация, 660022, Красноярск, ул. П. Железняка, д. 1

Ольга Леонидовна Лопатина

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: ol.lopatina@gmail.com
профессор кафедры биохимии, Доцент, доктор биологических наук Российская Федерация, 660022, Красноярск, ул. П. Железняка, д. 1

Екатерина Викторовна Харитонова

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: ekaterinav1201@gmail.com
старший преподаватель кафедры биохимии, Кандидат фармацевтических наук. Российская Федерация, 660022, Красноярск, ул. П. Железняка, д. 1

Алла Борисовна Салмина

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: allasalmina@mail.ru
профессор, заведующая кафедрой биохимии, руководитель, Профессор, доктор медицинских наук Российская Федерация, 660022, Красноярск, ул. П. Железняка, д. 1

Список литературы

  1. Harrison T.M., La Joie R., Maass A., Baker S.L., Swinnerton K., Fenton L., Mellinger T.J., Edwards L., Pham J., Miller B.L., Rabinovici G.D., Jagust W.J. Longitudinal tau accumulation and atrophy in aging and Alzheimer disease. Ann Neurol. 2019; 85 (2): 229-40. https://doi.org/10.1002/ana.25406.
  2. Zhou R., Yang G., Guo X., Zhou Q., Lei J., Shi Y. Recognition of the amyloid precursor protein by human y-secretase. Science. 2019; 363 (6428). https://doi.org/10.1126/science.aaw0930.
  3. Pardossi-Piquard R., Checler F The physiology of the ß-amyloid precursor protein intracellular domain AICD. J. Neurochem. 2012; 120: 109-24. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2011.07475.x.
  4. Zandl-Lang M., Fanaee-Danesh E., Sun Y., Albrecher N.M., Gali C.C., Cancar I., Kober A., Tam-Amersdorfer C., Stracke A., Storck S.M., Saeed A., Stefulj J., Pietrzik C.U., Wilson M.R., Björkhem I., Panzenboeck U. Regulatory effects of simvastatin and apoJ on APP processing and amyloid-ß clearance in blood-brain barrier endothelial cells. Biochim Biophys Acta Mol. Cell Biol. Lipids. 2017; 1863 (1): 40-60. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2017.09.008.
  5. Storck S.E., Meister S., Nahrath J., Meißner J.N., Schubert N., Di Spiezio A., Baches S., Vandenbroucke R.E., Bouter Y., Prikulis, Korth C., Weggen S., Heimann A., Schwaninger M., Bayer T.A., Pietrzik C.U. Endothelial LRP1 transports amyloid-ß (1-42) across the blood-brain barrier. J. Clin Invest. 2016; 126 (1): 123-36. https://doi.org/10.1172/JCI81108.
  6. Greenberg S.M., Bacskai B.J., Hernandez-Guillamon M., Pruzin J., Sperling R., van Veluw S.J. Cerebral amyloid angiopathy and Alzheimer disease - one peptide, two pathways. Nat Rev Neurol. 2020; 16 (1): 30-42. https://doi.org/10.1038/s41582-019-0281-2.
  7. Keable A., Fenna K., Yuen H.M., Johnston D. A., Smyth N. R., Smith C., Al-Shahi Salman R, Samarasekera N., Nicoll J.A.R., Attems J., Kalaria R.N., Weller R.O., Carare R.O. Deposition of amyloid ß in the walls of human leptomeningeal arteries in relation to perivascular drainage pathways in cerebral amyloid angiopathy. Biochim Biophys Acta. 2016; 1862 (5): 1037-46. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2015.08.024.
  8. Han B.H., Zhou M.L., Johnson A.W., Singh I., Liao F., Vellimana A.K., Nelson J.W., Milner E., Cirrito J.R., Basak J., Yoo M., Dietrich H.H., Holtzman D.M., Zipfel G.J. Contribution of reactive oxygen species to cerebral amyloid angiopathy, vasomotor dysfunction, and microhemorrhage in aged Tg2576 mice. Proc Natl Acad Sci USA. 2015; 112 (8): 881-90. https://doi.org/10.1073/pnas.1414930112.
  9. Успенская Ю.А., Комлева Ю.К., Горина Я.В., Пожиленкова Е.А., Белова О.А., Салмина А.Б. Полифункциональность CD147 и новые возможности для диагностики и терапии. Сибирское медицинское обозрение. 2018; 4: 22-30. https://doi.org/10.20333/2500136-2018-4-22-30.
  10. Osgood D., Miller M.C., Messier A.A., Gonzalez L., Silverberg G.D. Aging alters mRNA expression of amyloid transporter genes at the blood-brain barrier. Neurobiol Aging. 2017; 57: 178-85. https://doi.org/10.10Wj.neurobiolaging.2017.05.011.
  11. Paxinos G., Franklin K. The mouse brain in stereotaxic coordinates. USA: Academic Press. 2004; 360.
  12. Epelbaum S., Youssef I., Lacor P.N., Chaurand P., Duplus E., Brugg B., Duyckaerts C., Delatour B. Acute amnestic encephalopathy in amyloid-ß oligomer-injected mice is due to their widespread diffusion in vivo. Neurobiol Aging; 36 (6): 2043-2052. https://doi.org/10.1016/j.neurobio-laging.2015.03.005.
  13. Shi X.Z., Wei X., Sha L.Z., Xu Q. Comparison of ß-Amyloid Plaque Labeling Methods: Antibody Staining, Gallyas Silver Staining, and Thioflavin-S Staining. Chin Med Sci J. 2018; 33 (3): 167-73. https://doi.org/10.24920/03476.
  14. Горина Я.В., Комлева Ю.К., Лопатина О.Л., Черных А.И., Салмина А.Б. Экспрессия молекул-компонентов инсулин-опосредованной сигнальной трансдукции в клетках головного мозга при экспериментальной болезни Альцгеймера. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2019; 13 (4): 1-7. https://doi.org/10.25692/ACEN.2019.4.5.
  15. Горина Я.В., Комлева Ю.К., Лопатина О.Л., Черных А.И., Салмина А.Б. Поведенческий фенотипический анализ животных с генетической моделью болезни Альцгеймера. Биомедицина. 2017; 3: 47-59.
  16. Garcia-Cabezas M.Â., John Y.J., Barbas H., Zikopoulos B. Distinction of Neurons, Glia and Endothelial Cells in the Cerebral Cortex: An Algorithm Based on Cytological Features. Front Neuroanat. 2016; 10: 107. https://doi.org/10.3389/fnana.2016.00107.
  17. Liu Y., Xue Q., Tang Q., Hou M., Qi H., Chen G., Chen W., Zhang J., Chen Y., Xu X. A simple method for isolating and culturing the rat brain microvascular endothelial cells. Microvasc Res. 2013; 90: 199-205. https://doi.org/10.1016/j.mvr.2013.08.004. Epub 2013 Aug 24.
  18. Моргун А.В., Кувачева Н.В., Комлева Ю.К., Кутищева И.А., Окунева О.С., Дробушевская А.И., Хилажева Е.Д., Черепанов С.М., Салмина А.Б. Дифференцировка эмбриональных прогениторных клеток мозга крыс в астроциты и нейроны. Сибирское медицинское обозрение. 2013; 6: 9-12.
  19. Sweeney M.D., Sagare A.P., Zlokovic B.V. Cerebrospinal fluid biomarkers of neurovascular dysfunction in mild dementia and Alzheimer's disease. J. Cereb Blood Flow Metab. 2015; 35 (7): 1055-68. https://doi.org/10.1038/jcbfm.2015.76.
  20. Vijayan M., Kumar S., Bhatti J.S., Reddy P.H. Molecular Links and Biomarkers of Stroke, Vascular Dementia, and Alzheimer's Disease. Prog Mol. Biol. Transl Sci. 2017; 146: 95-126. https://doi.org/10.1016/bs.pmbts.2016.12.014.
  21. Miao J., Xu F., Davis J., Otte-Höller I., Verbeek M.M., Van Nostrand W.E. Cerebral microvascular amyloid beta protein deposition induces vascular degeneration and neuroinflammation in transgenic mice expressing human vasculotropic mutant amyloid beta precursor protein. Am. J. Pathol. 2005; 167 (2): 505-15. https://doi.org/10.1016/s0002-9440(10)62993-8.
  22. Du H., Li P., Wang J., Qing X., Li W The interaction of amyloid ß and the receptor for advanced glycation endproducts induces matrix metalloproteinase-2 expression in brain endothelial cells. Cell Mol Neurobiol. 2012; 32 (1): 141-7. https://doi.org/10.1007/s10571-011-9744-8.
  23. Kuznetsova E1, Schliebs R. ß-Amyloid, cholinergic transmission, and cerebrovascular system - a developmental study in a mouse model of Alzheimer's disease. Curr Pharm Des. 2013; 19 (38): 6749-65. https://doi.org/10.2174/13816128113199990711.
  24. Attems J., Yamaguchi H., Saido T.C., Thal D.R. Capillary CAA and perivascular Abeta-deposition: two distinct features of Alzheimer's disease pathology J. Neurol Sci. 2010; 299 (1-2): 155-62. https://doi.org/10.1016/j.jns.2010.08.030.
  25. Hartz A.M., Bauer B., Soldner E.L., Wolf A., Boy S., Backhaus R., Mihaljevic I., Bogdahn U., Klunemann H.H., Schuierer G., Schlachetzki F. Amyloid-beta contributes to blood-brain barrier leakage in transgenic human amyloid precursor protein mice and in humans with cerebral amyloid angiopathy Stroke J. Cereb Circ. 2012; 43 (2): 514-23. https://doi. org/10.1161/STROKEAHA.111.627562.
  26. Rombouts S.A., Goekoop R., Stam C.J., Barkhof F., Scheltens P Delayed rather than decreased BOLD response as a marker for early Alzheimer's disease. NeuroImage. 2005; 26 (4): 1078-85. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2005.03.022.
  27. Bulbarelli A., Lonati E., Brambilla A., Orlando A., Cazzaniga E., Piazza F., Ferrarese C., Masserini M., Sancini G. Abeta42 production in brain capillary endothelial cells after oxygen and glucose deprivation. Mol Cell Neurosci. 2012; 49 (4): 415-22. https://doi.org/10.1016/j.mcn.2012.01.007.
  28. Fonseca A.C.R.G., Ferreiro E., Oliveira C.R., Cardoso S.M., Pereira C.F Activation of the endoplasmic reticulum stress response by the amyloid-beta 1-40 peptide in brain endothelial cells. BBA Mol Basis Dis. 2013; 1832 (12): 2191-203. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2013.08.007.
  29. Fonseca A.C., Moreira PI., Oliveira C.R., Cardoso S.M., Pinton P., Pereira C.F Amyloid-beta disrupts calcium and redox homeostasis in brain endothelial cells. Mol Neurobiol. 2015; 51 (2): 610-22. https://doi.org/10.1007/s12035-014-8740-7.
  30. Miller M.C., Tavares R., Johanson C.E., Hovanesian V., Donahue J.E., Gonzalez L., Silverberg G.D., Stopa E.G. Hippocampal RAGE immunoreactivity in early and advanced Alzheimer's disease. Brain Res. 2008; 1230: 273-80. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2008.06.124.
  31. Zhang S., Hu L., Jiang J., Li H., Wu Q., OoiK., Wang J., Feng Y., Zhu D., Xia C. HMGB1/ RAGE axis mediates stress-induced RVLM neuroinflammation in mice via impairing mitophagy flux in microglia. J Neuroinflammation. 2020; 17 (1): 15. https://doi.org/10.1186/s12974-019-1673-3.
  32. Deane R., Singh I., Sagare A.P., Bell R.D., Ross N.T., LaRue B., Love R., Perry S., Paquette N., Deane R.J., Thiyagarajan M., Zarcone T., Fritz G., Friedman A.E., Miller B.L., Zlokovic B.V A multimodal RAGE-specific inhibitor reduces amyloid ß-mediated brain disorder in a mouse model of Alzheimer disease. J. Clin. Invest. 2012; 122 (4): 1377-92. https://doi.org/10.1172/JCI58642.
  33. Wan W., Cao L., Liu L., Zhang C., Kalionis B., Tai X., Li Y., Xia S. Aß (1-42) oligomer-induced leakage in an in vitro blood-brain barrier model is associated with up-regulation of RAGE and metalloproteinases, and down-regulation of tight junction scaffold proteins. J. Neurochem. 2015; 134 (2): 382-93. https://doi.org/10.1111/jnc.13122.
  34. Vetrivel K.S., Zhang X., Meckler X., Cheng H., Lee S., Gong P., Lopes K.O., Chen Y., Iwata N., Yin K.-J., Lee J.-M., Parent A.T., Saido T.C., Li Y.-M., Sisodia S.S., Thinakaran G. Evidence that CD147 modulation of ß-amyloid (Aß) levels is mediated by extracellular degradation of secreted Aß. The J. of Biological Chemistry. 2008; 283 (28): 19489-98. https://doi.org/10.1074/jbc.M801037200.
  35. Kanyenda L.J., Verdile G., Boulos S., Krishnaswamy S., Taddei K., Meloni B.P., Mastaglia F.L., Martins R.N. The dynamics of CD147 in Alzheimer's disease development and pathology J. Alzheimers Dis. 2011; 26 (4): 593-605. https://doi.org/10.3233/JAD-2011-110584.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ИД "Русский врач", 2021