Periferi og hjerne, medfødt og adaptiv immunitet ved Parkinsons sygdom, del 1

Abstrakt

Parkinsons sygdom (PD) er en neurodegenerativ lidelse, hvor alfa-synuclein spiller en central rolle i neuronernes død og dysfunktion, både i det centrale såvel som i det perifere nervesystem.

Udover de neuronale hændelser, der er observeret hos patienter, inkluderer PD også en væsentlig immunkomponent. Det foreslås, at det PD-associerede immunrespons vil have konsekvenser for neuronal sundhed og dermed åbne immunmodulering som en potentiel terapeutisk strategi i PD. Immunforandringerne under sygdommen sker i hjernen, der involverer mikroglia, men også i periferien med ændringer i celler i det medfødte immunsystem, især monocytter, såvel som celler med adaptiv immunitet, såsom T-celler. Denne erkendelse stammer fra flere patientundersøgelser, men også fra data i dyremodeller af sygdommen, hvilket giver stærke beviser for medfødt og adaptiv immunsystem krydstale i centralnervesystemet og periferien i PD.

Her gennemgår vi data, der viser, at alfa-synuclein spiller en afgørende rolle i aktiveringen af ​​det medfødte og adaptive immunsystem. Vi vil også beskrive de undersøgelser, der tyder på, at inflammation i PD omfatter tidlige ændringer i medfødte og adaptive immunceller, der udvikler sig dynamisk gennem tiden under sygdom, hvilket bidrager til neuronal degeneration og symptomatologi hos patienter. Denne nye finansiering har bidraget til definitionen af ​​PD som en multisystemsygdom, der bør gribes an på en mere integrerende måde snarere end en hjernefokuseret klassisk tilgang.

Forholdet mellem det adaptive immunsystem og immunsystemet er gensidigt forstærkende. Det adaptive immunsystem kræver, at immunsystemet yder tilstrækkelig beskyttelse mod invaderende patogener, men kræver også, at immunsystemet hjælper, når antistofproduktionen er utilstrækkelig. Immunsystemet kræver på den anden side, at det adaptive immunsystem genkender og angriber komplekse patogener. De to supplerer hinanden for at holde kroppens immunsystem fungerende normalt. Ud over disse skal vi også forbedre vores immunitet. Cistanche kan forbedre immuniteten betydeligt. Kødaske indeholder forskellige biologisk aktive ingredienser, såsom polysaccharider, to svampe og Huangli osv. Disse ingredienser kan stimulere forskellige funktioner i immunsystemet. Cellelignende celler øger deres immunaktivitet for at øge immuniteten.

Klik cistanche tubulosa fordele

Nøgleord

Alfa-synuklein · Parkinson · Mikroglia · Monocyt · T-celle · Neuroinflammation.

Introduktion

Parkinsons sygdom (PD) er karakteriseret ved betydeligt dopaminergt neuronalt tab i substantia nigra (SN) og intraneuronal aggregering af alfa-synuclein (-syn) i Lewy-legemer. I løbet af det sidste årti har forskningen i immunsystemets rolle i PD taget fart. Flere beviser, der understøtter forekomsten af ​​en kronisk inflammatorisk hændelse, er kommet frem fra undersøgelser i humane patienters hjerner og biovæsker (CSF og serum) såvel som i dyremodeller af PD. Forskermiljøet foreslår nu, at immunkomponenten i PD opstår tidligt og ændrer sig dynamisk med sygdomsprogression, hvilket bidrager til neuronal degeneration og symptomatologi hos patienter.

Derudover har forskning vist, at både hjerne, såvel som perifere immunceller, er involveret i denne betændelse, hvor medfødte og adaptive immunsystemer aktiveres. Denne nye forståelse har bidraget til definitionen af ​​PD som en multisystemsygdom, der bør gribes an på en mere integrerende måde snarere end en hjernefokuseret klassisk tilgang. I denne gennemgang vil vi udforske de mest relevante forskningsresultater opnået i løbet af det sidste årti vedrørende immunsystemet i PD, med særligt fokus på rollen som -syn.

Mikrogliose ved Parkinsons sygdom og tidlige tegn på neuroinflammation

Tilstedeværelsen af ​​mikroglia-aktivering (dvs. stigning i antal og/eller ændringer i morfologi og proteinekspression) i hjernen hos PD-patienter er blevet vist ved histopatologiske undersøgelser i postmortem væv [74]. Flere undersøgelser har rapporteret en stigning i cytokiner i hjernen og CSF, hvilket indikerer en pro-inflammatorisk profil og kronisk inflammation i PD [102]. Den oprindeligt foreslåede hypotese antydede, at mikroglia reagerede, når neuroner dør, og at den efterfølgende immunaktivering er skadelig for de overlevende neuroner. Følgelig har talrige undersøgelser understøttet den neurotoksiske kapacitet af overaktiverede immunceller og pro-inflammatoriske cytokiner (gennemgået i [149]). Det er således sandsynligt, at den neuronale død i PD, i det mindste delvist, skyldes pro-inflammatorisk immunaktivering.

Hvorvidt dette er en manglende antiinflammatorisk evne (tab af funktion) eller en erhvervet pro-inflammatorisk aktivitet (forøgelse af funktion) er dog endnu uvist. Hvor tidligt sygdommen opstår, har været en meget kontroversiel faktor i de foregående år og et fokus på en undersøgelse foretaget af adskillige laboratorier. Som et resultat har longitudinel karakterisering af PD-modeller og omfattende analyse af humant PD-hjernevæv vist, at mikrogliose opstod før celledød eller endda i fravær [149]. Følgelig er mikrogliose blevet observeret i postmortem hjerner fra PD-patienter i områder, hvor neuronal død ikke er signifikant fundet [90], hvilket også bekræftes af in vivo PET-billeddannelse [61, 132] under anvendelse af PK11195, en ligand af den perifere benzodiazepinreceptor/ TSPO (opreguleret på aktiverede mikroglia og andre immun-relaterede celler).

Derudover har PD-dyremodeller vist, at mikroglia-responset går forud for det neuronale tab, hvilket yderligere tyder på, at immunresponset opstår tidligt, da neuroner begynder at degenerere, hvor neurotransmission og andre funktioner påvirkes [149]. Dette er muligt, fordi mikroglia udtrykker receptorer, der genkender proteiner af neuronal oprindelse, såsom neurotransmittere. Desuden er det kendt, at den "homeostatiske status af mikroglia" er en aktiv tilstand, opnået ved neuronal ekspression af molekyler, der hævder en "sund" tilstand [11]. Dette kan ændre sig, når den neuronale funktion er kompromitteret i PD, som følgelig aktiverer mikroglia før neuronal celledød. Denne tidlige aktivering er blevet vist ved flere lejligheder i flere PD-modeller, både hos gnavere og hos ikke-menneskelige primater (se nedenfor).

Derudover viser data opnået fra REM-søvnadfærdsforstyrrelser (RBD)-patienter - der anses for høj risiko for at udvikle PD og dermed formodet prodromal PD [14] - at mikrogliose forekommer år før en mulig PD-diagnose [164]. Derfor opstår mikroglia-responset tidligt i PD og kan bidrage til sygdomsprogressionen. Hvorvidt immunresponset er skadeligt i hvert af sygdomsstadierne (prodromalt, tidligt og sent), og om det spiller en rolle i sygdomsdebut og ætiologi er endnu ikke defineret.

-synuclein som initiator af immunresponset

Mikroglia-aktivering er en tidlig begivenhed i PD, da de fornemmer tidlige tegn på neuronal dysfunktion eller nød og reagerer i overensstemmelse hermed. Blandt disse signaler kan mikroglia opfatte ændringer i strukturen af ​​endogene proteiner som -syn, hvor dets fibrillering og antigene udvikling kan initiere et sterilt respons ved at fungere som et skadesassocieret molekylært mønster (DAMP) (for en mere detaljeret gennemgang henviser vi til læser til [51]).

Den inflammatoriske evne af -syn blev først foreslået af banebrydende arbejde fra Zhang-laboratoriet [194] og Federof-Maguire-Zeiss' team [165]. Sådanne fund blev især relevante, da den konstitutive frigivelse af -syn af neuroner blev beskrevet [109]. Desuden spekuleres det i, at den samlede mængde fejlfoldet -syn frigivet af neuroner vil stige progressivt gennem sygdom. Dette vil have direkte relevans med hensyn til immunresponset, da undersøgelser har vist, at -syns evne til at initiere en pro-inflammatorisk respons er større, når proteinet er fejlfoldet (fibriller eller oligomer) [84] eller påvirket af PD-associerede mutationer [83 , 144] og kan forstærkes af ekstracellulære vesikler afledt af PD-patienters blod [68].

Det er væsentligt, at -syns rolle i aktivering af medfødt immunitet gælder for både mikroglia og monocytiske celler, da forskning har vist, at -syn kan aktivere myeloide celler i hjernen og periferien [103, 111].

Denne foreslåede rolle for -syn som DAMP har resulteret i et væld af værker, der undersøger interaktionen mellem forskellige former for -syn med en række forskellige membranproteiner udtrykt på mikroglia (og andre myeloidceller) (tabel 1). Af særlig relevans er Toll-lignende receptorer (TLR) 2 og 4, som er opreguleret i monocytter og mikroglia hos PD-patienter [40, 41, 97], blevet foreslået som nøglespillere i den medfødte immunproces. Adskillige laboratorier har vist in vivo og in vitro, at TLR2 genkender oligomere eller fibrillære former af -syn, hvilket fører til pro-inflammatoriske signaler, hvilket yderligere resulterer i neuronal degeneration og død [34, 72, 97].

Ikke desto mindre ser TLR4 ud til at genkende alle typer af -syn (monomer og fibrillær), og selvom den initierer en inflammatorisk reaktion, fremmer den også -syn-clearance, hvilket understøtter en alternativ eller beskyttende rolle for TLR4 [50]. Derfor er blokering af TLR2 blevet foreslået at være neurobeskyttende, mens aktivering eller overekspression af TLR4 udøver beskyttelse i gnavermodeller af -synukleinopatier [98, 176].

-syn har også vist sig at interagere med komplementreceptor (CR)3 (integrin M 2 eller CD11b/CD18) og CR4 (integrin X 2 eller CD11c/CD18), som er kendt for at mediere mikroglial fagocytose. Aggregeret -syn interagerer med CD11b, hvilket fører til NOX2-aktivering og øgede oxygenradikaler i mus [87, 180]. Vores nylige undersøgelse viser, at selvom human -syn interagerer med både human CR3 og CR4, ser CR4 ud til at have en specifik rolle i genkendelsen af ​​de fibrillære former.

Desuden var konformationelle ændringer af CR'erne essentielle for clearance af proteinet og phagolysosomdannelsen [93], hvilket tyder på modsatte roller af disse membranreceptorer. Derudover er museintegriner CD11b (M 2) og 1 blevet relateret til kemotaksi og mikroglia-migrering induceret af -syn [96, 180]. -syn interagerer også med CD36 [165] og sammen med fyn kinase (ikke-receptor Src familie tyrosinkinase), medierer -syn optagelse og efterfølgende NLRP3 inflammasom aktivering [133]. NLRP3-inflammasomaktivering har vist sig at spille en vigtig rolle i den neurodegenerative proces af forskellige PD-modeller, da målretning af dens aktivitet er neurobeskyttende i gnavermodeller [65, 120]. Dette understøttes også af ændringer i IL-1 og NLRP3 hos PD-patienter [29].

Derfor er -syn interaktion med immunreceptorer defineret af -syn-typen, hvilket bidrager til dets clearance og parallelt med immunaktivering. Således inducerer -syn aktivering af intracellulære kaskader såsom ERK og p38 MAPK, stimulering af den NFκB-afhængige gentranskription og NLRP3-inflammasomaktivering, hvilket alt sammen fører til induktion af pro-inflammatoriske signaler [38, 65, 72, 83, 97, 133].

Følgelig har vores og andres undersøgelser vist, at ekstracellulær -syn fører til pro-inflammatorisk cytokinproduktion og oxidativt stress, hvilket i sidste ende resulterer i neurodegeneration [65, 77, 78]. En advarsel om de -syn-koncentrationer, der anvendes i de fleste undersøgelser, som er langt fra de fysiologiske -syn-niveauer rapporteret i humane væsker [26] (for yderligere diskussion se [51]). Desuden, paradoksalt nok, falder CSF-syn hos PD-patienter vs. raske individer [26], selvom oligomer eller forkert foldet ser ud til at stige og dermed hæve antigeniciteten [76].

Tilsvarende i hjernevæv øges højmolekylærvægt -syn i synukleinopatier, og det totale protein øges også i MSA, selvom det ikke er signifikant ved PD [173]. Derfor kunne -syn-immunaktivering være relateret til lokal øget akkumulering af forkert foldet antigen -syn i synapser, snarere end en generel stigning af proteinet.

Mikroglias rolle på den anatomiske spredning af synuklein-patologi

Det foreslås, at -syn-patologi kan spredes anatomisk, og dette kan ske via frigivelsen af ​​fejlfoldet -syn og dets efterfølgende optagelse af en indbyrdes forbundet sund celle, hvor fejlfoldet -syn kan fungere som skabelon og fremme aggregering. I denne sammenhæng kan mikroglia også spille en central rolle i sygdomsprogressionen via ikke-celleautonome mekanismer. Som nævnt aktiverer -syn frigivet af neuroner mikroglia, og dette kan igen fremme patologiske -syn-modifikationer.

For eksempel vil -syn-induceret inflammasomaktivering udløse caspase-1-ekspression, hvilket resulterer i -syn-trunkering [181].Mikroglial aktivering fremmer også oxidativ stress, der kan inducere oxidation eller nitrering af -syn [55, 160]. En nylig undersøgelse tyder på, at mikroglia-producerede exosomer også er involveret i denne spredning, da de kan være en kilde til oligomer -syn og promotorer af neuronal -syn-aggregering [39]. Således vil -syn i sig selv eller andre faktorer, der fremmer mikroglia-aktivering (som ikke-relaterede immunhændelser, se nedenfor) bidrage til -syn-patologi, og videreføre sygdommen yderligere.

Navnlig er mikroglia de celler, der bedst fjerner ekstracellulær -syn i hjernen, og dette bør forhindre sprednings-/såningsprocessen [110]. Men når den er forbedret og ukontrolleret, kan mikroglial clearance-kapacitet blive giftig eller svækket og bidrage til synaptisk degeneration. Faktisk fremmede LPS-induceret mikroglia-aktivering vært-syn-overførsel til podede neuroner, hvilket bekræfter den skadelige virkning af åbenlys pro-inflammatorisk aktivering.

Udtømningen af ​​mikroglia øgede imidlertid overførslen af ​​-syn blandt podede neuroner, hvilket understøttede mikroglia-relevans i -syn-clearance [60]. Kontroversielt tyder en anden undersøgelse på det modsatte, da mikroglia-udtømning i deres eksperimentelle design reducerede -syn neuronal patologi efter intracerebrale injektioner af -syn fibriller [39]. Disse uoverensstemmelser kan eksistere på grund af de forskellige anvendte modeller, og der er behov for mere forskning for at forstå mikroglias rolle i -syn patologi og dens spredning.

-syn-nedbrydning i mikroglia involverer autofagi og lysosomal clearance, som ser ud til at være afhængig af aktiveringsprofilen for mikroglia, typen af ​​-syn (fejlfoldet, muteret ...) samt tilstedeværelsen af ​​andre molekyler. Som nævnt er konformationelle ændringer af CR'en nødvendige for den -syn-relaterede fagolysosomdannelse [93]. Nogle undersøgelser tyder på øget fagocytose ved aktivering med monomer -syn [135], mens den er nedsat, hvis den udsættes for fibrillær -syn [32, 190]. -syn synes at inducere lysosomal skade og oxidativt stress [53].

I overensstemmelse hermed tyder et nyligt arbejde på, at fibrillær, men ikke monomer -syn fører til lysosomale skader og følgelig svigt i autofagi i mikroglia, hvilket resulterer i svækkelse af mitokondrier og mikroglia-celledød [21]. På trods af dette sidste aspekt er degeneration og død af mikroglia dårligt undersøgt i PD.

Fig. 1 Immunrespons på alfa-synuclein-induceret neurodegeneration. Under Parkinsons sygdom gennemgår -Synuclein (-syn) post-translationelle modifikationer (phosphorylering, nitrering, trunkering...), danner oligomere arter og til sidst uopløselige fibriller, der aggregerer i neuroner i Lewy Bodies. Denne proces fører til neuronal dysfunktion og i sidste ende celledød. Neuroner kan frigive monomer eller modificeret -syn til det ekstracellulære rum.

Der bør de renses af mikroglia og/eller infiltrerende makrofager (CD163 plus /CCR2 plus ), men også af astrocytter. Hvis denne proces mislykkes, kan den modificerede -syn optages af tilstødende sunde neuroner, hvor den vil spire til aggregeringen af ​​den endogene -syn. Den modificerede -syn vil sideløbende fungere som et skadesassocieret molekylært mønster (DAMP) og via forskellige immunreceptorer fundet i mikroglia og makrofager inducere et pro-inflammatorisk respons. De pro-inflammatoriske cytokiner vil yderligere fremme neurodegeneration ved direkte virkning i neuroner eller indirekte ved at fremme A1 astrocytdifferentiering. Dette medfødte immunrespons vil også blive ledsaget af det adaptive immunrespons. Den intracellulære nedbrydning af patologisk -syn vil lede peptider af proteinet til MHC-systemet, som igen vil aktivere CD8 (T-cytotoksiske celler, Tc), via MHCI og CD4 (T-hjælperceller, Th), via MHCII. Sådanne processer kan forekomme både i hjernen, men også i periferien. Afhængigt af de producerede cytokiner vil CD4-Th-cellerne gennemgå differentiering/modning til Th1- eller Th17-T-celler, som typisk forstærker pro-inflammatoriske hændelser; eller ind i Th2 eller Treg T-celler, der vil løse betændelsen.

Derudover vil B-celleaktivering resultere i produktion af antistoffer, der vil hjælpe med clearance af -syn og NK aktivering, hvilket også kan hjælpe med at cleare -syn. Derudover vil denne proces blive påvirket af parallelle immunrelaterede hændelser såsom bakterielle infektioner, tarmbetændelse og ændringer i mikrobiotaen i tarmen, hvilket kan øge tarmens permeabilitet og resultere i en utæt tarmvæg. Dette vil ændre immunmiljøet, muligvis lette -syn patologi og yderligere fremme inflammation. (Figur oprettet ved hjælp af BioRender.com)

Fc Rs er også blevet foreslået at spille en rolle i internaliseringen og clearingen af ​​-syn [23]. I den forbindelse vil det humorale respons være en anden faktor, der påvirker clearance af -syn, eftersom tilstedeværelsen af ​​antistoffer øger effektiviteten af ​​den Fc R-medierede clearance [8]. Det er vigtigt at bemærke, at aldring, den største risikofaktor for PD, gradvist reducerer mikroglia (og makrofagers) evne til at fagocytere -syn [12].

Under normale forhold i CNS bør mikroglia være i stand til at klare -syn, mens de understøtter neuronal sundhed gennem synaptisk beskæring og frigivelse af cytokiner og vækstfaktorer. Især i sygdomstilstande vil fagocytose af patologisk -syn føre proteinet til det store histokompatibilitetskompleks (MHC)-system og dermed præsentationen af ​​-syn-peptider af mikroglia (eller andre celler) til det adaptive system [77, 150]. Som vi vil diskutere i detaljer forude, fører dette til rekruttering af det adaptive immunsystem og T-celle- og B-celleaktivering (fig. 1).

Immunrespons i dyremodeller af synuclein-patologi

Mens det i øjeblikket diskuteres, om neuroinflammation er en initiator, driver eller konsekvens af human PD, har dyremodeller vist, at inflammation går forud for åbenlys neurodegeneration, hvilket indikerer, at det sandsynligvis er en drivkraft for sygdomspatogenese, da interventionelle undersøgelser rettet mod immunsystemet generelt er neurobeskyttende.

Immunrespons i fravær af neuronal død i synuclein transgene modeller

Til dato er der blevet skabt mange dyremodeller, der overudtrykker menneskelig-syn i fuld længde, genetiske mutationer eller genduplikationshændelser forbundet med familiær PD (for gennemgang se [104]). Disse modeller har været medvirkende til at beskrive -syn-drevet neuroinflammation og korrelering af synucleinbyrde med alder og immunsystemdysfunktion (gennemgået i [91]). Thy-1- -syn-transgene mus (linje 61) er blevet omfattende karakteriseret for neuroinflammation, da de viser øget ekspression af TLR'er 1,2,4 og 8 i SN'en samt øget TNF-mRNA efter 6 måneder, MHCII-ekspression på IBA-1 plus-celler efter 14 måneder og øgede CD4- og CD8-T-celler i blodet ved 22 måneders alderen [182], hvilket indikerer, at -syn-byrden korrelerer med immunresponser.

Det skal dog bemærkes, at transgenet drives af en Thy-1-promotor, der også er stærkt udtrykt i immunceller, hvilket komplicerer fortolkningen. De senest genererede BAC- -syn-rotter viser progressiv -syn-aggregering og neurodegeneration med en tidlig mikroglia-aktivering og vigtig immunkomponent [107]; at ved immunmodulering ved hjælp af resolvin D1, fører til neurobeskyttelse. Autosomale dominante PD-mutationer i -syn er også blevet inkorporeret i transgene musemodeller. Mens de fleste af disse modeller ikke er blevet karakteriseret udførligt for neuroinflammation eller infiltration af perifere immunceller, er mikrogliose (IBA-1 plus celler) blevet rapporteret i forbindelse med -syn-patologi og neurodegeneration [48, 62, 64].

Medfødt og adaptiv immunitet aktiveres i ‑synuclein virale modeller

Viral-vektor- eller overekspressionsmodeller, især adenoassocieret virus (AAV)-modeller, har længe været populære og pålidelige til langsigtet, rumligt begrænset -syn-ekspression i neuroner i CNS. Disse vektorer er blevet omhyggeligt designet til at overudtrykke enten humane fuldlængde eller familiære mutationer af -syn i undergrupper af neuroner i CNS afhængigt af serotype med lav eller ikke-eksisterende transduktion af gliale støtteceller [177]. Det skal nævnes, at selvom disse modeller er gode til at studere lokale effekter af -syn-overekspression i rumligt begrænsede populationer af neuroner, er der ingen åbenlys spredning eller skabelon i hele CNS som observeret ved menneskelig sygdom, når først neuronerne er transduceret. dårlige modeller af -syn transmission. Derudover kræver brugen af ​​virale vektormodeller omhyggelig validering og kontrol, da tilstedeværelsen af ​​virale entiteter kan have neuroinflammatoriske virkninger på neuroner og glia i CNS.

Mange serotyper er blevet brugt til at transducere neuroner i de basale ganglier til at udtrykke human -syn, dem med den mest omfattende immunkarakterisering er AAV2/1 [77, 171] og AAV2/5 [150]. Samlet resulterer overekspression af -syn i neuroner i SN i gnavere i robust ekspression af MHCII [77, 150] og CD68 [150, 171] på mikroglia og infiltration af CD4 og CD8 T-celler [150].

Tilsvarende fører AAV2/5-medieret ekspression af human WT-syn eller A53T-syn i ikke-humane primater også til mikroglia-proliferation, aktivering og øget MHCII-ekspression, uafhængigt af tilstedeværelsen eller fraværet af dopaminerg celledød; yderligere bekræfter immunmikrogliose som en tidlig begivenhed under -syn patologi [9]. Desuden observerede vi i denne primatmodel infiltration af B-celler (CD19 plus HLA-DR-). En sådan B-celle-infiltration blev også set ved AAV2/1-medieret -syn-ekspression i nigrale neuroner, hvilket også resulterede i tidlig pro-inflammatorisk cytokinekspression (TNF, IL-6, iNOS), aflejring af IgG i den ipsilaterale mellemhjerne [24, 171] og infiltration af CCR2 plus monocytter før celletab [80].

Det er vigtigt, at vise relevansen af ​​MHCII-T-celle-interaktionerne og rollen af ​​det adaptive system, genetisk deletion af MHCII [77] eller CIITA (transkriptionel co-aktivator af MHCII) [186] svækket -syn-medieret neuroinflammation og neurodegeneration (se nedenfor for yderligere diskussion). Tilsvarende resulterede deletionen af ​​CCR2, der er afgørende for rekrutteringen af ​​de monocytiske celler fra periferien, også i neurobeskyttelse [80], hvilket indikerer, at den perifere komponent er afgørende for at drive neurodegenerationen observeret i AAV2/1-modellen.

Den nye synuclein-formede fibrilmodel: en endnu udefineret immunkomponent

Som afspejler succesen med virale modeller og skabt til at overvinde udfordringerne ved at arbejde med rumligt begrænset -syn-ekspression i neuronale subpopulationer, er mange laboratorier gået over til at bruge -syn præformede fibriller (PFF) [116, 178] eller humane Lewy-legemeekstrakter til at modellere skabeloner og prionlignende egenskaber af -syn i PD. Når det injiceres i striatum af A53T -syn transgene mus (M83 linje) [117], forekommer ekspansiv udbredelse og skabelon af -syn i hele CNS, som modellerer "prionhypotesen" (gennemgået i [118]). Hos gnavere forekommer -syn-udbredelse langs et connectom baseret på regionen med de højeste niveauer af endogene -syn. Hos ikke-transgene mus er udbredelsen langt mere begrænset til indbyrdes forbundne hjerneregioner, der fører til mild neurodegeneration over tid, svarende til hvad der observeres i andre virale og transgene modeller med nogle påviselige milde motoriske underskud [117].

Karakteriseringen af ​​det tidlige immunrespons i disse modeller er i gang, og til dato er undersøgelser med fokus på neuroinflammation begrænset. Hos mus aktiverede striatale injektioner af murine -syn PFF NLRP3-inflammasomet i mikroglia, mens NLRP3--hæmmeren MCC950 svækkede -syn-patologi, motoriske underskud og neurodegeneration [65]. Yderligere antyder den skadelige mikrogliale rolle, udtømningen af ​​mikroglia i PFF-musemodellen resulterede i et delvist fald i den neuronale -syn-patologi [70]. En nylig undersøgelse har vist, at musemodellen resulterer i mikrogliose, T-celle, naturlig dræber (NK)-celle og B-celle-infiltration, hvilket var parallelt med ændringer i de perifere immunpopulationer i milten og lymfeknuderne [44] . I en opfølgningsundersøgelse viste holdet en beskyttende rolle ved at infiltrere NK-celler ved at fjerne -syn og reducere patologi [45]. Modellen er også blevet forbundet med mikroglia-aktivering, der igen fremmede astrocytomdannelse til en A1 neurotoksisk fænotype, en proces, der, hvis den blev undgået, resulterede i neurobeskyttelse [192].

Intranigral [78] eller striatal injektion [42] af muse PFF -syn fibriller i Sprague Dawley rotter førte til opregulering af MHCII og IBA-1 ekspression i mellemhjernen, ledsaget af infiltration af perifere myeloidceller (CD163 plus ) og T-celler før målbar neurodegeneration, hvilket indikerer, at medfødte og adaptive immunmekanismer sandsynligvis er på spil før åbenlys neurodegeneration i PFF-modellerne. Interessant nok er MHCII-responset mindre robust i musemodellen (vores observationer), hvilket kan skyldes forskellen mellem arterne hos rotterne, når man bruger murin (og ikke rotte) PFF-syn til at udløse patologi. Der kræves dog mere forskning for fuldt ud at belyse dette. I den forbindelse bør visse faktorer overvejes for fremtidige undersøgelser i den PFF-baserede model.

For det første er PFF-koncentrationerne anvendt i modellen (5-10 µg) langt fra de -syn fysiologiske niveauer, og derfor kan den immunreaktion, der observeres i injektionsområdet, være en artefakt. For at overvinde dette kan undersøgelse af ændringerne i neuronale og glia-populationer i fjerne områder, der er anatomisk forbundet med injektionsstedet og med -syn-patologi, mere præcist afspejle immunresponset på grund af neuronal -syn-fejlhåndtering, som det kan forekomme hos patienter. Endelig valget af kontrol; hvis monomer -syn anvendes, kan dette afspejle et "sundt respons på -syn" i forhold til den alternative kontrol af PBS/saltvand svarende til et fravær af immunrespons.

Perifer immunitet i Parkinsons sygdom: bevis for monocytinvolvering og infiltration

Tilstedeværelsen af ​​-syn patologi i periferien og den perifere neuropati i PD understøtter en mere holistisk affektion af nervesystemet i PD [31]. Denne perifere -syn-patologi opstår tidligt, da den også ses hos RBD-patienter og prodromal PD [4]. Da antigeniciteten af ​​-syn er sand for både mikroglia og monocytter [103, 111] forventes et medfødt immunrespons at forekomme både i hjernen og periferien, og deres krydstale vil forme det integrerede immunrespons i PD (fig. 1) ).

I overensstemmelse hermed har vi vist, at i RBD-patienter var TLR4-ekspression i blodmonocytter direkte korreleret til immunhjerneaktiveringen og indirekte til den dopaminerge neurotransmission som vist af PET (Farmen, Romero-Ramos, et al., upubliceret), hvilket understøtter en tidlig central og perifer immunrespons, og en krydstale mellem hjerne og periferi, der associerer til den neurodegenerative begivenhed. Det er dog uklart, hvor meget af dette, der udøves fra periferien eller gennem rekruttering og infiltration.

Infiltration af monocytter/makrofager i PD er blevet foreslået baseret på den øgede ekspression i hjernen af ​​proteiner forbundet med ikke-mikroglia myeloidceller, såsom CD163 og CCR2 (fig. 1). Vi har vist en stigning i cellerne, der udtrykker scavenger-receptoren CD163 i hjernen af ​​gnaver PD-modeller [78, 170], hvilket er i overensstemmelse med fund i postmortem hjerner fra PD-patienter [139]. Farmakologisk anti-inflammatorisk modifikation af CD163 plus-populationen i periferien resulterede i delvis neurobeskyttelse i SN af rotte PD-modellen [170]. CCL2-CCR2-aksen er blevet foreslået at spille en vigtig rolle i infiltrationen af ​​monocytter i den betændte hjerne [63]. Vi har vist, at CCR2 plus monocytter infiltrerer hjernen i en -syn-baseret PD-musemodel, og den genetiske deletion af CCR2 var neurobeskyttende, hvilket tyder på en skadelig rolle for infiltrering af monocytter i PD [80].

Yderligere understøttende en rolle for CCR2 blev receptoren fundet opreguleret i PD-patienters klassiske monocytter, selvom det samlede antal CCR2 plus monocytter var reduceret [54], mens en anden undersøgelse viste aktivering af CCR2-CCL2-aksen [142 ] og CCL2 berigelse i patienters blod [67]. Det er bemærkelsesværdigt, at forskelle i niveauer af CCL2 i serum eller CSF synes at være forbundet med forskellige kliniske undertyper af PD [17, 73]. Derfor synes CD163 plus eller CCR2 plus monocytter at spille en rolle i neurodegeneration i PD ikke kun ved deres virkning i periferien, men også ved at puste hjernen op.

Ændringer i monocytsubpopulationer i Parkinsons sygdom

Genetisk profilering af monocytter kan skelne PD fra raske kontroller, hvilket understøtter et sygdomsassocieret respons i denne population [67]. Denne tilgang identificerede en distinkt transkriptomisk signatur i monocytter fra tidlige PD-patienter med differentielt udtrykte gener såsom HLADQB1 (MHCII-system), MYD88 (associeret med TLR2&4), REL (medlem af NFκB-transkriptionsfaktorerne) og TNF [156], hvilket bekræfter immunsystemets tidlige relevans ved PD. Genekspression var også forskellig i hurtig versus langsom PD-progressionsfænotyper [140]. Selvom data opnået i disse undersøgelser er temmelig udforskende og til tider overvældende, bekræfter de den aktive involvering af monocytter tidligt i sygdommen og deres relevans i den kliniske manifestation hos patienter.

Blodmonocytter er normalt underklassificeret baseret på CD14- og CD16-ekspression [95]. Klassiske monocytter (CD14 plus /CD16-) viser den højeste ekspression af kemokinreceptorer, og når de aktiveres, frigiver de IL-10, CCL2, IL-6 og RANTES [189]. De kan differentiere til monocyt-afledte makrofager og dendritiske celler (DC'er) og spille en integreret rolle i at forme inflammation og dens opløsning i væv, der forbinder de medfødte og adaptive systemer. Mellemliggende monocytter (CD14 plus /CD16 plus ) udtrykker de højeste niveauer af antigenpræsentationsrelaterede molekyler (HLADR=MHCII), og de udskiller TNF, IL-1, IL-6 og IL{ {16}} [189].

Disse cytokiner frigives også af de ikke-klassiske monocytter (CD14-/CD16 plus ), men de udtrykker ikke MHCII [189], og de er for nylig blevet foreslået at fungere som vogtere af vaskulaturen ved at patruljere endotelcelleintegritet [7]. Klassiske monocytter kan blive mellemmonocytter, før de endelig differentieres til ikke-klassiske monocytter in vivo [136]. Analysen af ​​blodmonocytunderpopulationer i PD har givet nogle modstridende resultater, hvor nogle grupper rapporterede ingen ændringer [156, 157], mens andre rapporterede øgede klassiske monocytter med et parallelt fald i den ikke-klassiske population [67, 185]. Disse modstridende resultater kan skyldes kohorteforskelle, især PD-subtype eller sygdomsvarighed kan være en afgørende faktor. Følgelig viser vores data øgede klassiske monocytter i RBD prodromal PD (Farmen, Romero-Ramos, et al., upubliceret) og i tidlig PD (<5y), to decrease later in the disease (Nissen, Romero-Ramos, et al., unpublished). This suggests a response aiming to resolve inflammation early in the disease that later fails as the disease advances.

Funktionelle ændringer i monocytter ved Parkinsons sygdom: unormal aktivering, fagocytose og proliferation

Inddragelsen af ​​monocytter i PD bekræftes yderligere af den foreslåede manglende evne hos myeloidceller fra PD-patienter til at montere en sund og afbalanceret respons på forskellige stimuli, især -syn. Vi har vist, at PD-patient-PBMC'er viste reduceret følsomhed over for LPS og fibrillær-syn-stimulering, og de var ude af stand til at modulere ekspressionen af ​​proteiner, såsom CD163, og heller ikke effektivt inducere cytokinfrigivelse sammenlignet med kontrol-PBMC'er [128].

Imidlertid rapporterede undersøgelser fra Danzers gruppe, at CD14 plus monocytter fra PD-patienter er hyperaktive og dysregulerede som reaktion på forskellige stimuleringer såsom patologisk -syn [67, 68]; selvom Williams-Grays gruppe ikke fandt nogen ændring med CD14-selekterede celler [184] eller med PBMC'er [183]. Igen er disse uoverensstemmelser højst sandsynligt på grund af forskelle i de anvendte kohorter, metodologi og biomarkører. Nogle grupper differentierede monocytter til makrofager eller forudvalgte CD14 plus-celler til deres analyse, mens andre bruger PBMC'er, hvilket kan resultere i cellulære interaktioner i kulturen, der ville være relevante for resultatet (for eksempel med T-celler). Der er behov for en bedre konsensus på området for, hvordan man nærmer sig disse funktionelle undersøgelser, og hvordan disse celler reagerer på -syn-specifik stimulering.

Med hensyn til monocytters fagocytiske kapacitet rapporterede to laboratorier nedsat funktionalitet i PD-patienters celler [57,67]. Dette fald i fagocytose synes at skyldes -syn i sig selv, som viste sig at stige intracellulært [57]. Imidlertid rapporterede en anden undersøgelse en højere fagocytisk kapacitet i monocytter fra PD-patienter tidligt efter diagnosen (<5y, H and Y 2), suggesting again disease duration is a crucial factor. Notably, the authors report changes only while using autologous serum, vs. the standard animal serum, thus highlighting the relevance of the complex disease environment found in vivo, vs. the simplification of in vitro assays [184]. 

Ikke desto mindre viste den samme gruppe for nylig, at denne højere fagocytiske kapacitet ikke var sand, når -syn-optagelse/-clearance blev specifikt vurderet (selv ved brug af autologt serum), hvilket tyder på en vis selektiv fejl eller nedregulering i -syn-optagelsesprocessen i PD [185] . Bemærkelsesværdigt skete dette på trods af en øget TLR4-ekspression i PD-monocytterne, hvilket ikke førte til et højere respons på LPS (en TLR4-aktivator) eller en højere -syn-optagelse (som forventet baseret på den foreslåede TLR4-medierede -syn-clearance [50] ). Dette tyder yderligere på en funktionel svækkelse af monocytter hos PD-patienter, som sammen med den aldersrelaterede nedsatte kapacitet hos makrofager til at optage -syn kan spille en vigtig rolle i PD-progression [12].

Ved at foreslå en stamme i immunceller under PD rapporterede vi en reduceret overlevelseskapacitet in vitro af PD-afledte PBMC'er med en parallel stigning i monocytisk proliferativ kapacitet, især hos patienter med sen alder ved debut og kortere sygdomsvarighed [128]. Følgelig er berigelse af monocytprækursorer en tidlig begivenhed hos PD-patienter [54], der kan være forbundet med udvidelsen af ​​den klassiske monocytpopulation i tidlige sygdomsstadier som nævnt før. Alt i alt kan dette indikere en indledende kompensatorisk respons, der har til formål at løse den inflammatoriske hændelse, som i sidste ende går tabt med tiden, hvilket tyder på, at sygdomsprogressionsforløbet er en relevant faktor at overveje, når man studerer immunresponser ved PD. Det hidtil udførte in vitro-arbejde understøtter også en monocytisk population, der er funktionelt forskellig fra raske forsøgspersoners. Bedre kohortedefinitioner ved at opdele tilfælde baseret på deres sygdomsvarighed, subtype eller prognose er imidlertid nødvendige for korrekt at definere immuncellernes rolle.

For more information:1950477648nn@gmail.com