O nouă descoperire remodelează înțelegerea modului în care apare inflamația creierului în boala Alzheimer

Un studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences în septembrie 2025, realizat de o echipă de cercetători americani, arată că proteina precursor amiloid (APP), bine cunoscută pentru rolul său în boala Alzheimer, formează complexe stabile cu canalul de protoni Hv1 în microglia umană. Această interacțiune modulează activarea canalului și determină eliberarea de citokine proinflamatorii și specii reactive de oxigen (ROS).
Microglia, celulele imune rezidente ale sistemului nervos central, sunt esențiale în homeostazia cerebrală și răspunsul la infecții sau leziuni. Totuși, hiperactivarea acestora contribuie la inflamația cronică, implicată în patogeneza bolii Alzheimer. Canalele protonice Hv1 reglează producția de ROS în mai multe tipuri celulare, inclusiv în neutrofile. Până în prezent, nu era clar modul în care aceste canale sunt reglate în microglie umană.

Despre studiu

Autorii au utilizat microglie derivate din celule stem pluripotente umane (iMG), care reproduc fidel profilul transcripțional și funcțional al microgliei native. Canalele Hv1 native din aceste celule prezintă curenți protonici robusti, complet inhibați de peptidul C6, un inhibitor selectiv.

Prin knockdown al APP cu ARN interferent (siRNA), cercetătorii au observat o reducere de 60% a curentului Hv1 și o deplasare pozitivă a tensiunii de activare (V_1/2), fără modificarea expresiei de suprafață a canalului, sugerând un efect direct asupra proprietăților de gating.

Coexpresia APP sau a fragmentului său C99 cu Hv1 în celule HEK293T a condus la:

• Creșterea curentului protonic (până la 2,9 ori cu C99).
• Accelerarea activării și întârzierea dezactivării canalului.
• Modificarea farmacologiei canalului, inclusiv reducerea afinității pentru inhibitorul C6.

Microscopie TIRF și co-imunoprecipitarea au demonstrat co-asamblarea stabilă Hv1–APP/C99. Mai mult, trei mutații din domeniul C99 asociate bolii Alzheimer modifică proprietățile canalului, dintre care două (E682K și D694N) cresc activitatea acestuia prin deplasarea negativă a V_1/2.

Rezultate

APP este subunitate accesorie nativă a canalului Hv1 în microglie

• Knockdown-ul APP a redus curentul Hv1 cu 60% și a deplasat pozitiv V_1/2 cu +9 mV.
• Expresia de suprafață a Hv1 a rămas neschimbată, indicând rolul funcțional al APP.
• Fragmentul C99 activează canalul și mai puternic decât APP complet, crescând curentul de ~2,9 ori și deplasând V_1/2 cu −13 mV.

Eliberarea de citokine și ROS este reglată de Hv1 și APP

• Stimularea cu LPS a crescut nivelurile a 10 citokine, printre care TNF-α, IL-6, IL-1β.
• Blocarea canalului cu C6 a redus eliberarea TNF-α și IL-6 cu >95%.
• Knockdown-ul APP a redus eliberarea de TNF-α și IL-6 cu 47% și respectiv 62%.
• Producția de ROS indusă de LPS a fost suprimată cu ~73% de C6 și cu 31% de knockdown-ul APP.

Mutanții C99 modifica activitatea canalului Hv1

• E682K (Leuven) și D694N (Iowa) au crescut curentul protonic cu 6,1 și 4,6 ori, depășind activarea indusă de C99 sălbatic.
• N698D, asociat cu leucoencefalopatie, a redus activarea canalului (doar 1,7 ori creștere a curentului și o deplasare de −6 mV în V_1/2).
• Mutanții din domeniul transmembranar (T714A, V717I, V717F) și terminalul C nu au modificat semnificativ activitatea Hv1.

Implicarea în neuroinflamație și Alzheimer

Canalele Hv1 reglează producția de ROS prin activarea complexului NADPH oxidază, susținând astfel inflamația microglială. Studiul actual arată că APP și C99 modulează aceste canale și amplifică secreția de citokine proinflamatorii și ROS. Supraproducția acestora este asociată cu distrugerea barierei hematoencefalice, activarea microgliei și agregarea peptidelor amiloide.

Mai mult, studiile anterioare indică faptul că HVCN1, gena care codifică Hv1, este puternic exprimată în microglia pacientilor cu Alzheimer și că șoarecii knock-out pentru Hv1 prezintă neuroinflamație atenuată în multiple modele de boală.

Concluzii

Acest studiu demonstrează pentru prima dată că proteina APP, prin fragmentul său transmembranar C99, acționează ca subunitate accesorie a canalului Hv1 în microglia umană. Această interacțiune reglează activarea canalului și determină eliberarea de mediatori inflamatori, având implicații importante în patogeneza bolii Alzheimer. Intervențiile care vizează blocarea activității Hv1 sau perturbarea interacțiunii Hv1–APP ar putea reprezenta strategii terapeutice viabile pentru a reduce neuroinflamația în demențele asociate cu vârsta.