Ингибиторы NLRP3 усиливают поглощение амилоидных бляшек микроглией

NLRP3-инфламмасомы играют важную роль в врожденном иммунном ответе микроглии; при их активации вырабатываются провоспалительные цитокины, такие как IL-1β. Ранее было показано, что NLRP3-инфламмасомы участвуют в прогрессировании болезни Альцгеймера (БА). Так, они активны в мозге пациентов с БА, а делеция NLRP3 у мышей, моделирующих БА (APP/PS1), защищает их от отложения β-амилоида и нарушений памяти и снижает нейровоспаление. Активация NLRP3 приводит к выбросу белка ASC, стимулирующего агрегацию β-амилоида. Фибриллярная и олигомерная формы β-амилоида активируют NLRP3-инфламмасомы. Так запускается цикл нейровоспаления, опосредованного IL-1β и ASC, и отложения амилоида. Тау тоже запускает сборку NLRP3-инфламмасомы. Неясно, влияет ли NLRP3 на течение БА как-то еще. Международная группа ученых показала, что при ингибировании NLRP3-инфламмасомы микроглия более эффективно поглощает амилоидные бляшки.

У мышей линии APP/PS1 уже через шесть месяцев жизни начинают откладываться амилоидные бляшки, что приводит к нейровоспалению, выработке IL-1β и разрезанию каспазы 1. У мышей APP/PS1 с нокаутом NLRP3 такой симптоматики не наблюдается ни в каком возрасте.

Секвенирование РНК единичных клеток позволило ученым сравнить транскриптомы микроглии мышей APP/PS1 и APP/PS1 с нокаутом NLRP3. В двух популяциях клеток различается экспрессия 223 генов, многие из которых связаны с фагоцитозом, активностью лизосом и метаболизмом аминокислот. Сильнее всего отличается экспрессия гена Slc1a3, который кодирует транспортер глутамата. У мышей с нокаутом NLRP3 (дикого типа и APP/PS1) в коре повышается экспрессия SLC1A3; экспрессия отмечена в микроглии.

Анализ базы данных scRNAseq Tabula Sapiens показал, что похожие изменения наблюдаются и в ткани мозга человека. Клетки микроглии человека тоже экспрессируют SLC1A3. При этом в мозге людей с БА по сравнению со здоровыми контролями повышается количество ASC, а также разрезанной каспазы 1 и гасдермина D (все это указывает на активацию инфламмасомы), но понижается экспрессия SLC1A3. Авторы также проанализировали образцы мозга пациента с деменцией и криопирин-ассоциированным периодическим синдромом — редким наследственным заболеванием, вызванным активирующей мутацией NLRP3, которое характеризуется системным воспалением. В образцах коры и гиппокампа этого человека экспрессия SLC1A3 в клетках микроглии также снижалась. Таким образом, ученые показали, что уровень экспрессии SLC1A3 зависит от наличия или отсутствия NLRP3.

Следующий эксперимент ученые провели на клеточной линии микроглии с нокаутом NLRP3. Они показали, что в таких клетках повышается митохондриальный потенциал, растет внутриклеточный уровень α-кетоглутарата (продукта метаболизма глутамата), при этом снижается выброс глутамата во внеклеточную среду. Такие клетки также более активно поглощают β-амилоид путем фагоцитоза. Окислительное фосфорилирование и фагоцитоз в микроглии с нокаутом NLRP3 обеспечивается глутаминолизом.

Далее исследователи показали, что фармакологическое подавление экспрессии NLRP3 может воспроизвести эффект делеции. Они ингибировали NLRP3-инфламмасому с помощью соединений CRID3 и NP3-361. Даже кратковременного (30 минут) действия этих ингибиторов достаточно для подавления активности инфламмасомы, однако инкубации даже в течение четырех часов недостаточно для того, чтобы повлиять на экспрессию SLC1A3 или способность клеток к фагоцитозу. Ученые увидели изменения только после обработки клеток каждый второй день в течение 7–10 дней: экспрессия SLC1A3 повышалась, как наблюдалось ранее при нокауте NLRP3. В этом случае также стимулируется окислительное фосфорилирование и фагоцитоз β-амилоида.

Фармакологическое ингибирование NLRP3-инфламмасомы с помощью NP3-253 в течение 4 недель работает и на мышах линии APP/PS1. Ингибитор добавляли в пищу животных в дозе 30 мг/кг пищи. На фоне этого лечения снижаются уровни разрезанной каспазы 1, гасдермина D и IL-1β в коре, но повышается представленность активной микроглии. На фоне этого снижается количество нерастворимых амилоидных бляшек, которые, вероятно, поглощаются микроглией. Таким образом, ученые показали, что прямое подавление нейровоспаления вызывает в клетках микроглии изменения, благодаря которым она более эффективно удаляет нерастворимые амилоиды из мозга.

Ожирение, болезнь Альцгеймера и сердечно-сосудистые заболевания связаны через амилоид