Μελέτη του ρόλου της APOJ και του SR-BI υποδοχέα στην παθογένεση της νόσου του Alzheimer σε ένα διαγονιδιακό μοντέλο ποντικών

Abstract

Scavenger receptor class B type I (SR-BI) is a high-density lipoprotein receptor that regulates cholesterol efflux from the peripheral tissues to the liver. SR-BI has been identified on astrocytes and vascular smooth muscle cells in Alzheimer's disease brain and has been shown to mediate adhesion of microglia to fibrillar amyloid-β (Aβ). Here we report that SR-BI mediates perivascular macrophage response and regulates Aβ-related pathology and cerebral amyloid angiopathy in an Alzheimer's mouse model. Reduction or deletion of SR-BI gene in heterozygous or homozygous deficient mice (SRBI +/?, ?/?) resulted in a significant increase in perivascular macrophages in the brain. SR-BI deletion had no effect on apolipoprotein E or apolipoprotein AI levels in the mouse brain. Our analysis revealed increased levels of SR-BI expression in the brains of human amyloid precursor protein (Swedish, Indiana) transgenic mice (J20 line). To evaluate the role of SR-BI in Alzheimer's disease pathogenesis, we inactivated one SR-BI allele in J20 transgenic mice. SR-BI reduction in J20/SR-BI+/? mice enhanced fibrillar amyloid deposition and cerebral amyloid angiopathy and also exacerbated learning and memory deficits compared with J20 littermates. Immunohistochemical analysis revealed localization of SR-BI on perivascular macrophages in tight association with Aβ deposits. Our data suggest that SRBI reduction impairs the response of perivascular macrophages to Aβ and enhances the Aβ-related phenotype and cerebral amyloid angiopathy in J20 mice. These results reveal that SR-BI, a scavenger receptor primarily involved in high-density lipoprotein cholesterol transport, plays an essential role in Alzheimer's disease and cerebral amyloid angiopathy (Thanopoulou et al, 2010). Apolipoprotein J is a highly conserved glycoprotein. Its mRNA and protein have been identified in the human CNS as well as in the CNS of experimental mouse models. ApoJ expression levels are increased after injury and in cases of neurodegenerative diseases. In this study two transgenic mouse models have been created. Both of them express the human ApoJ protein in the brain: the pCALSL/ApoJ/polyA and the PDGF/ApoJ/polyA. The mice from the first model, which is a conditional one, have been mated with the CaMKII-cre mice, so as to achieve expression in the brain. After mRNA analysis of the two models it was decided to continue the study using the PDGF/ApoJ/polyA model. So, these mice were mated with transgenic ones that express a mutated form of the human amyloid precursor protein and a mutated presinilin 1 protein. From the results it was concluded that overexpression of hApoJ leads to increaded amyloid plaque burden in the brain, confirming its importance in the pathogenesis of Alzheimer’s disease.

Ο Scavenger Receptor Class B Type-I (SR-BI) είναι ένας υποδοχέας λιποπρωτεϊνών υψηλής πυκνότητας (HDL receptor), ο οποίος ρυθμίζει την εκροή της χοληστερόλης από τους περιφερικούς ιστούς στο ήπαρ. Ο SR-BI έχει εντοπισθεί στα αστροκύτταρα και στα λεία μυϊκά κύτταρα των αγγείων του εγκεφάλου ασθενών που πάσχουν από τη νόσο του Alzheimer. Επίσης έχει δειχθεί ότι μεσολαβεί στην πρόσδεση του ινώδους αμυλοειδούς πεπτιδίου (Αβ) στα μικρογλοιακά κύτταρα. Στην παρούσα διατριβή φαίνεται ότι ο SR-BI μεσολαβεί στην απόκριση των περιαγγειακών μακροφάγων και ρυθμίζει τη παθολογία που σχετίζεται με το Αβ, καθώς και την εγκεφαλική αμυλοειδική αγγειοπάθεια σε ένα μοντέλο ποντικού για τη νόσο του Alzheimer. Απουσία του ενός ή και των δύο αλληλομόρφων του γονιδίου του SR-BI στα ετερόζυγα ή ομόζυγα ποντίκια (SR-BI+/?, ?/?), αντίστοιχα, οδήγησε σε στατιστικά σημαντική αύξηση των δεικτών των περιαγγειακών μακροφάγων στον εγκέφαλο. Η απουσία του SR-BI δεν είχε καμία επίδραση στην έκφραση των απολιποπρωτεϊνών Ε και ΑΙ στον εγκέφαλο του ποντικού. Η ανάλυση αποκάλυψε αυξημένα επίπεδα έκφρασης του SR-BI υποδοχέα στον εγκέφαλο διαγονιδιακών ποντικών (J20) που φέρουν το γονίδιο της ανθρώπινης πρόδρομης πρωτεΐνης του αμυλοειδούς (Swedish, Indiana). Για να διευκρινισθεί ο ρόλος του SR-BI στην παθογένεση της νόσου του Alzheimer αδρανοποιήθηκε το ένα αλληλόμορφο του SR-BI στα J20 διαγονιδιακά ποντίκια. Η μείωση του SR-BI στα J20/SR-BI+/? ποντίκια αύξησε τις ινώδεις αμυλοειδείς εναποθέσεις, τα επίπεδα της εγκεφαλικής αμυλοειδικής αγγειοπάθειας και επιδείνωσε τα προβλήματα μάθησης και μνήμης σε σχέση με τα J20 ποντίκια. Ανοσοϊστοχημική ανάλυση αποκάλυψε συνεντοπισμό του SR-BI στα περιαγγειακά μακροφάγα κοντά σε αμυλοειδείς εναποθέσεις. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η μείωση του SR-BI εξασθενεί την απόκριση των περιαγγειακών μακροφάγων στο Αβ, επιδεινώνει τον φαινότυπο της νόσου και την εγκεφαλική αμυλοειδική αγγειοπάθεια στα J20 ποντίκια. Αποδεικνύεται λοιπόν ότι ο SR-BI, ένας υποδοχέας ο οποίος συμμετέχει κατά κύριο λόγο στη μεταφορά χοληστερόλης, διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη νόσο του Alzheimer και την εγκεφαλική αμυλοειδική αγγειοπάθεια (Thanopoulou et al, 2010). Η απολιποπρωτεΐνη J είναι μια σημαντικά συντηρημένη γλυκοπρωτεΐνη. Τόσο το mRNA της όσο και η ίδια έχουν εντοπισθεί στο ΚΝΣ του ανθρώπου και πειραματικών ζωικών μοντέλων. Παρατηρείται αύξηση των επιπέδων της μετά από τραυματισμό και σε περιπτώσεις νευροεκφυλιστικών νόσων. Στην παρούσα διατριβή κατασκευάστηκαν δύο διαγονιδιακά μοντέλα ποντικών, τα οποία εκφράζουν την ανθρώπινη ApoJ στον εγκέφαλο: pCALSL/huApoJ/polyA και το PDGF/hApoJ/polyA. Τα ποντίκια που προέκυψαν από το πρώτο μοντέλο, τα οποία και είναι υπό όρους διαγονιδιακά, διασταυρώθηκαν με τα CaMKII-cre για να επιτευχθεί ιστοειδική έκφραση στον εγκέφαλο. Μετά από ανάλυση mRNA των δύο μοντέλων αποφασίστηκε να επιλεγεί το PDGF/hApoJ/polyA για τη συνέχεια της μελέτης, οπότε και διασταυρώθηκαν με διαγονιδιακά ποντίκια που φέρουν το γονίδιο για μια μεταλλαγμένη μορφή της ανθρώπινης πρόδρομης πρωτεΐνης του αμυλοειδούς (Swedish) και πρεσινιλίνης 1. Από τα αποτελέσματα φαίνεται ότι η υπερέκφραση της ανθρώπινης ApoJ οδηγεί στην αύξηση των αμυλοειδών εναποθέσεων στον εγκέφαλο, επιβεβαιώνοντας την σπουδαιότητά της στην παθογένεση της νόσου του Alzheimer.