Un medicament experimental vizează amiloidul toxic timpuriu pentru a încetini boala Alzheimer

Un studiu realizat pe modelul murin 5xFAD și publicat în Alzheimer's and Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association analizează modul în care diferite forme de oligomeri ai amiloidului beta influențează debutul degenerării neuronale și activarea celulelor gliale. Cercetarea arată că anumite subtipuri de oligomeri preced formarea plăcilor, se acumulează în neuroni și pe suprafața astrocitelor și contribuie la inițierea astrogliogenezei reactive în stadii foarte timpurii ale bolii Alzheimer.
Boala Alzheimer este definită prin acumularea extracelulară de plăci de amiloid beta și agregate intraneuronale de proteine tau fosforilate. În ultimele două decenii, numeroase date au arătat că formele solubile, oligomerice, de amiloid beta sunt mult mai toxice decât formele monomerice sau fibrilare și pot afecta funcția sinaptică mult înainte de apariția simptomelor clinice. Mai mult, studii recente au arătat că eficacitatea terapiilor anti–amiloid beta crește atunci când anticorpii țintesc selectiv oligomerii solubili. Totuși, natura exactă a subtipurilor de oligomeri care inițiază patologia, precum și momentul în care acestea activează celulele imune ale creierului, a rămas neclară.

Studiul desfășurat la Northwestern University abordează această problemă prin caracterizarea spațiotemporală a două subtipuri de oligomeri recunoscute de anticorpii conformationali ACU193 și NU4, analizând modul în care acestea se corelează cu degenerarea neuronală, activarea astrocitelor și microgliei, și formarea plăcilor la șoarecii 5xFAD. O atenție specială a fost acordată unui compus mic-molecular, NU-9, investigat pentru capacitatea sa de a reduce acumularea acestor oligomeri.

Despre studiu

Design experimental și tehnici utilizate

Autorii au analizat creierele șoarecilor 5xFAD cu vârste între 4 și 12 săptămâni, folosind imunofluorescență de rezoluție înaltă pentru a detecta oligomerii de amiloid beta marcați cu ACU193 și NU4. Au fost incluse și probe umane post-mortem pentru validare. Degenerarea neuronală a fost cuantificată prin Fluorojade B, integritatea dendritică prin MAP2, iar activarea celulară glială prin GFAP (astrocite) și Iba1 (microglie). De asemenea, au fost efectuate Western bloturi, dot bloturi și microscopie electronică pentru caracterizarea biochimică a diferitelor subtipuri de oligomeri.

Pentru intervenția terapeutică, șoarecii au fost tratați oral cu NU-9 timp de 60 de zile la două doze (20 mg/kg și 100 mg/kg). Efectele asupra nivelurilor de oligomeri și asupra activării gliale au fost evaluate prin colorări imunohistochimice și cuantificări optice.

Diferite subtipuri de oligomeri detectate de ACU193 și NU4

Analiza imunofluorescentă a arătat că cei doi anticorpi detectează subtipuri distincte de oligomeri. ACU193+ apare predominant ca puncte intracelulare în neuroni încă de la 8 săptămâni, în timp ce NU4+ se acumulează ulterior, în depozite dense, înconjurând nucleele viitoarelor plăci. Imagistica de mare rezoluție a demonstrat că ACU193 etichetează forme punctiforme, inclusiv intraneuronale, în timp ce NU4 marchează depozite dense extracelulare.

Depozitele NU4+ erau adesea lipsite de semnal ACU193 și invers, sugerând existența mai multor subtipuri de oligomeri cu roluri patogenice diferite. Microscopie electronică a confirmat că ACU193+ oligomerii au morfologie globulară, cu diametre compatibile cu specii oligomerice timpurii.

Corelația dintre ACU193+ oligomeri și degenerarea neuronală

Semnalul ACU193 a fost detectat în soma și în prelungirile neuronale. Neuronii cu încărcătură mare de oligomeri prezentau:

• heterogenitate crescută a semnalului NeuN, sugerând perturbări nucleare;
• reducerea MAP2 în regiuni adiacente depozitelor extracelulare;
• prezența punctelor ACU193+ în proximitatea ariilor cu pierdere sinaptică.

Analizele cantitative au arătat o corelație semnificativă între încărcătura de oligomeri ACU193+ și variabilitatea intensității NeuN, un marker al degenerării neuronale. Zonele MAP2– scăzute corespundeau precis depozitelor extracelulare ACU193+, susținând interpretarea că aceste specii sunt implicate în degenerare foarte timpurie.

Secvența temporală a subtipurilor de oligomeri

Studiul descrie o progresie clară:

• ACU193+ – apar timpuriu, intracelular, în neuroni în stadii incipiente de deteriorare;
• NU4+ – apar ulterior, abundente în neuroni sever degenerați și în depozite extracelulare;
• în stadii avansate, NU4+ formează halouri dense în jurul plăcilor etichetate cu Thio-S, în timp ce ACU193+ rămâne sub formă de puncte dispersate în afara nucleului plăcii.

Acest tipar corespunde celor două categorii cunoscute de oligomeri: specii pre-fibrilare, diseminate (tip 1), și specii fibrilogene, depozitate în jurul plăcilor (tip 2).

Asocierea ACU193+ oligomerilor cu celulele gliale

Unul dintre rezultatele centrale este demonstrarea faptului că ACU193+ oligomerii sunt strâns asociați cu astrocitele reactive în stadiile timpurii ale bolii. La 8 săptămâni, aceștia se atașează de prelungirile astrocitare, crescând semnificativ până la 5 luni. Ulterior, semnalul scade în astrocite și apare în microglie, sugerând o transferare glială a acestor oligomeri.

• microglia înconjoară depozitele extracelulare ACU193+, în special în zonele MAP2–;
• astrocitele reactive prezintă acumulare progresivă de oligomeri;
• pTDP-43 fosforilat se acumulează în astrocite reactive și colocalizează cu semnal Ubi1 și ACU193.

Validare în țesut uman

Probele umane post-mortem analizate au demonstrat colocalizare puternică între ACU193 și GFAP, sugerând că fenomenul observat în 5xFAD este prezent și în boala Alzheimer umană.

Tratamentul cu NU-9 și reducerea oligomerilor ACU193+

Tratamentul oral cu NU-9 timp de 60 de zile a dus la:

• reducerea semnificativă a ACU193+ oligomerilor pe suprafața astrocitelor;
• scăderea nivelului de GFAP în hipocamp și subiculum;
• reducerea agregatelor Ubi1+ și pTDP-43+;
• modificări ale morfologiei microgliale, sugerând efecte funcționale;
• menținerea nivelului MAP2, fără ameliorarea degenerării tardive.

Aceste date susțin faptul că oligomerii ACU193+ sunt inductori ai astrogliogenezei reactive, iar inhibarea lor prin NU-9 reduce inflamația glială și patologia asociată.

Rezultate

Studiul demonstrează clar că:

• există cel puțin două subtipuri principale de oligomeri cu roluri distincte în patogeneză;
• ACU193+ oligomerii apar timpuriu, sunt neurotoxici și induc activare glială;
• NU4+ apar mai târziu, fiind asociate cu formarea plăcilor;
• reactivitatea astrocitară este strâns legată de acumularea oligomerilor ACU193+;
• tratamentul cu NU-9 atenuează patologia glială, inclusiv pTDP-43, sugerând o cale terapeutică timpurie în Alzheimer.

Per ansamblu, datele susțin ideea că neutralizarea timpurie a oligomerilor ACU193+ poate încetini sau preveni progresia bolii Alzheimer.