Ингибирование некроптоза защищает нейроны у мышиных моделей болезни Альцгеймера

Некроптоз — программируемая некротическая гибель клетки — ассоциирован с потерей нейронов при болезни Альцгеймера. При некроптозе собирается некросома — белковый комплекс, в котором фосфорилированный белок RIPK1 (pRIPK1) взаимодействует и фосфорилирует RIPK3. pRIPK3 затем фосфорилирует и активирует белок MLKL, который олигомеризуется, перемещается на плазматическую мембрану и формирует поры, что приводит к гибели клеток. При болезни Альцгеймера некросомы собираются не на плазматической мембране, а на вакуолях и тельцах, образующихся в результате грануловакуолярной дегенерации (GVD). Клетки в таком состоянии могут жить довольно долго. GVD характерна для стареющего мозга и мозга, пораженного болезнью Альцгеймера. GVD-некроптоз демонстрировали на мышах, у которых образуются скопления тау, но не амилоида β. Однако этот процесс плохо изучен. К тому же неясно, можно ли предотвратить некроптоз у мышиных моделей болезни Альцгеймера. Эти вопросы прояснили исследователи из Бельгии и Швейцарии в новой работе.

Сначала авторы идентифицировали мышиную модель, подходящую для исследования. Для этого они проанализировали нейроны мышей APP23, TAU22, TAU58, APP23xTAU58 и дикого типа в возрасте 12 месяцев. Мыши APP23 оверэкспрессируют человеческий APP с мутациями K670M/N671L. TAU22 и TAU58 оверэкспрессируют человеческий тау с мутацией P301S под промотором Thy1.2. TAU22 несут еще и мутацию G272V. APP23xTAU58 получили при скрещивании APP23 и TAU58. GVD-некроптоз выявили у мышей TAU22, TAU58 и APP23xTAU58. В основном были поражены субикулум, CA1, миндалевидное тело, энторинальная кора и неокортекс. Все компоненты некросомы (pRIPK1, pRIPK3 и pMLKL) были обнаружены в GVD-тельцах.

Далее авторы сравнили тяжесть состояния у мышей различных линий. У мышей APP23xTAU58 было 26,4% нейронов с GVD-тельцами, у TAU22 — 12,3%, у TAU58 — 10,0%, у APP23 — 1,6%, у мышей дикого типа — 0,9%. Плотность нейронов в субикулуме не снижалась у мышей APP23 и дикого типа, но значительно снижалась у TAU22, TAU58 и APP23xTAU58 (у последних — сильнее всего). В миндалевидном теле мышей APP23xTAU58 авторы тоже отметили активацию некроптоза и потерю нейронов, но не так сильно выраженные, как в субикулуме.

У мышей APP23xTAU58 было показано, что в субикулуме для 55,8% нейронов с фосфорилированным тау был характерен GVD-некроптоз. Были нейроны с фосфорилированным тау без GVD-некроптоза, но не было клеток с GVD-некроптозом без фосфорилированного тау. У мышей TAU22, TAU58 и дикого типа не было агрегатов амилоида β. Таким образом, GVD-некроптоз развивается и в отсутствие агрегатов амилоида.

Исследователи изолировали первичные нейроны гиппокампа или коры головного мозга у мышей App^NL-G-F/Tau22^Tg/w. Через пять дней к клеткам добавили нерастворимую в саркозиле фракцию тау, изолированного из мозга человека, пораженного болезнью Альцгеймера. Около 25-го дня было заметно снижение жизнеспособности клеток и потеря нейронов, особенно в культуре нейронов, изолированных из гиппокампа. Только при добавлении нерастворимой фрагции происходила агрегация тау. В клетках с агрегатами происходил GVD-некроптоз.

Авторы проверили, можно ли предотвратить GVD-некроптоз у мышей APP23xTAU58. Чтобы найти временное окно для возможного вмешательства, они анализировали экспрессию pMLKL и плотность нейронов в возрасте 2, 6 и 12 месяцев. Снижение плотности нейронов и экспрессия pMLKL были характерны для шестимесячных, но не двухмесячных мышей.

Начиная с двух месяцев, мышам давали понатиниб (ингибитор RIPK1 и RIPK3) и дабрафениб (ингибитор RIPK3). Они блокируют и другие киназы. Эти препараты одобрены для приема человеком. В возрасте шести месяцев у мышей, получавших препараты, было меньше pMLKL-положительных нейронов (2,0% после понатиниба, 1,8% послей дабрафениба, 6,6% у контролей) и меньше GVD-телец. Также препараты предотвращали потерю нейронов. В миндалевидном теле эффект был не такой выраженный, как в субикулуме.

Уровень фосфорилированного тау не снижался под действием препаратов. Однако и понатиниб, и дабрафениб улучшали память мышей в социальном контексте (они предпочитали новых мышей знакомым). В то же время препараты не повлияли на рабочую память или выработку условного рефлекса в связи с переживанием чувства страха.

Полученные результаты подтверждают наличие патологической отложенной формы некроптоза, ассоциированного с GVD. По-видимому, фосфорилированный тау активирует GVD-некроптоз в нейронах мышей. Подавление GVD-некроптоза с помощью малых молекул, таргетирующих RIPK1 и RIPK защищало нейроны от дегенерации. По мнению авторов, подавление некроптоза нужно рассматривать как потенциальную стратегию для терапии вместе с лечением, направленным на тау и амилоид β.

Болезнь Альцгеймера развивается в две фазы