Альфа-синуклеин в плазме крови как маркер синуклеинопатий

К синуклеинопатиям, то есть нейродегенеративным заболеваниям, вызванным патологическим накоплением белка альфа-синуклеина, относятся болезнь Паркинсона (PD), деменция с тельцами Леви (DLB) и мультисистемная атрофия (MSA). Синуклеинопатии имеют прионоподобную природу — появление патологических фибрилл α-синуклеина приводят к преобразованию «здоровых» растворимых мономеров белка в нерастворимые формы, образующие агрегации, такие как тельца Леви и цитоплазматические включения в клетках нейронов или олигодендроцитов. Ранее было показано, что патологические формы α-синуклеина обнаруживаются в плазме и спинномозговой жидкости пациентов с синуклеинопатиями. В новой работе ученые из Японии и Люксембурга показали, что α-синуклеин в плазме может быть биомаркером синуклеинопатий.

Авторы использовали для анализа индуцированное вибрацией преобразование в реальном времени (Real-time quaking-induced conversion; RT-QuIC) — высокочувствительный метод, разработанный для выявления прионов. В RT-QuIC вибрация разрушает агрегаты аномального белка в образце (если они там есть). Свободные прионы взаимодействуют с нормальными формами белка, присутствующими в растворе, преобразуют их и создают с ними агрегаты, после чего цикл повторяется. Для детекции в реакционную смесь добавляют тиофлавин Т — краситель, который взаимодействует с амилоидными фибриллами и флуоресцирует. Чтобы еще увеличить чувствительность, исследователи дополнили метод иммунопреципитацией (IP), позволяющей повысить концентрации белка перед RT-QuIC. Комплексный метод обозначен как IP/RT-QuIC.

Ученые проанализировали образцы, полученные от 270 пациентов с синуклеинопатиями (221 с PD, 39 с MSA и 10 с DLB), а также от девяти пациентов с расстройством фазы быстрого сна (непроизвольные движения во время REM-фазы — ранний симптом синуклеинопатии), 128 человек без нейродегенеративных заболеваний в качестве контрольной группы и 72 человек с другими типами нейродегенеративных заболеваний.

Лабораторные исследования показали, что IP/RT-QuIC анализ способен обнаруживать концентрации α-синуклеина вплоть до 1000 пг/мл. Критичной оказалась форма белка, используемая в субстрате, так как некоторые формы образуют агрегации сами по себе либо не поддаются трансформации.

α-Синуклеин в плазме был обнаружен у 210 из 221 пациента с PD в основной когорте (95%), у всех 34 (100%) в одной из дополнительных когорт и у 15 из 20 (75%) в другой. Отрицательные результаты получили для 31 из 279 пациентов с синуклеинопатиями (2/40 и 12/35 в дополнительных когортах). При этом α-синуклеин был обнаружен лишь у 5 из 55 пациентов с прочими нейродегенеративными заболеваниями и у 11 из 128 человек в контрольной группе.

В итоге чувствительность и специфичность метода при дифференциации пациентов с PD и контрольной группы составили 94,6% и 92,1% соответственно. Для DLB наблюдались сходные значения; для MSA более низкие — 64,1% и 11% соответственно. Скорость формирования агрегаций, оцененная по IP/RT-QuIC, коррелировала с клинической шкалой оценки нарушений моторных функций при PD.

Интересно, что агрегации, полученные в результате IP/RT-QuIC, морфологически различались. В случае заболеваний с тельцами Леви (PD и DLB) наблюдались скрученные парные нити или множество связанных нитей, в случае MSA — перекрученные или прямые одиночные нити. У пациентов с MSA нити также были толще.

Чтобы подтвердить, что полученные фибриллы вызывают образование внутриклеточных включений, их вводили в культуру клеток HEK293, которые экспрессировали α-синуклеин, связанный с флуоресцентной меткой и содержащий аминокислотную замену, которая способствует образованию протофибрилл. Все полученные фибриллы провоцировали формирование внутриклеточных включений, однако включения были более плотными в экспериментах с фибриллами от MSA пациентов.

Наконец, исследователи проверили эффект полученных фибрилл in vivo, для чего вводили их мышам. Инъекции фибрилл от пациентов с MSA вызывало более быстрое развитие синкуклеинопатии у животных по сравнению с фибриллами от PD пациентов. Спустя год после инъекции появились признаки, указывающие на дегенерацию олигодендроцитов.

Таким образом, метод IP/RT-QuIC может стать инструментом для ранней диагностики синуклеинопатий с использованием плазмы крови, подчеркивают авторы.

Шапероны на страже синуклеина