Трансплантация стволовых клеток смягчила симптомы болезни Альцгеймера у мышей

Долгое время считалось, что реактивная микроглия появляется как следствие болезни Альцгеймера (БА), но недавно появились данные о том, что она может служить причиной начала и прогрессирования заболевания. Исходя из этого, американские ученые предположили, что в терапии БА способна помочь пересадка гемопоэтических стволовых клеток (ГСК), из которых образуется микроглия, и проверили это предположение на мышиной модели. Они пересаживали полученные от здоровых мышей ГСК модельным мышам 5xFAD (такие мыши несут пять мутаций, связанных с болезнью Альцгеймера). Такая пересадка ослабила выраженность симптомов БА у модельных мышей. Исследование, посвященное новому подходу к терапии, опубликовано в журнале Cell Reports.

Мышам 5xFAD свойственны характерные симптомы БА: ухудшение памяти, нарушение чувства тревоги, накопление амилоидных бляшек. Для определения функции памяти использовали задачу определения новых объектов. В группу сравнения вошли 5xFAD мыши, в том числе перенесшие трансплантацию ГСК от других 5xFAD мышей (далее вся группа обозначена как 5xFAD). Этой группе требовалось одинаковое количество времени на изучение новых и знакомых объектов, что говорило об ухудшении памяти. Особи дикого типа и мыши 5xFAD, которым пересадили ГСК дикого типа, тратили значительно меньше времени на изучение уже знакомого объекта. Из этого авторы заключили, что мыши с пересаженными от дикого типа ГСК запоминали объекты, а значит, функция памяти у них сохранялась.

Для оценки тревожности у мышей ученые использовали приподнятый крестообразный лабиринт, у которого есть открытые и закрытые рукава. Обычно мыши предпочитают закрытые рукава, так как они обеспечивают защиту от потенциального нападения хищников. 5xFAD мыши, напротив, предпочитали открытые рукава, что говорит о нарушении у них чувства тревожности и восприятия рисков. Мыши дикого типа и те 5xFAD, которым пересаживали ГСК дикого типа, больше времени проводили в закрытых участках лабиринта — это демонстрирует восстановление нормального восприятия рисков у мышей 5xFAD после пересадки ГСК дикого типа.

Двигательная активность (скорость движения и расстояние) была значительно выше у мышей 5xFAD, но пересадка ГСК дикого типа восстанавливала нормальные показатели, соответствующие контрольным мышам дикого типа.

Таким образом, пересадка ГСК дикого типа мышам модельной линии 5xFAD позволяла сохранять нормальную память, уровень тревожности и двигательной активности, в то время как пересадка ГСК от 5xFAD особей не давала такого результата.

При болезни Альцгеймера также образуются β-амилоидные бляшки, которые накапливаются преимущественно в гиппокампе и в коре головного мозга (как у людей, так и у мышей 5xFAD). С помощью иммуногистохимического анализа ученые оценивали уровень β-амилоида в мозге животных. У мышей, которым трансплантировали ГСК 5xFAD, уровень амилоидных бляшек был таким же, как у мутантных мышей, не подверженных трансплантации. Пересадка ГСК дикого типа приводила значительно уменьшала количество, размеры и общую площадь бляшек в области гиппокампа и коры.

Также исследователи проследили, как ГСК приживаются и дифференцируются при пересадке. Для этого они использовали мышей с ГСК дикого типа, мечеными флуоресцентным белком GFP. Оказалось, что клетки хорошо приживались во всем мозге, включая кору и гиппокамп, где дифференцировались в микроглиеподобные клетки. Кроме того, авторы детектировали активное поглощение амилоидных бляшек микроглией, полученной из ГСК дикого типа. ГСК, полученные от мышей 5xFAD, тоже приживались и дифференцировались в микроглиеподобные клетки, но эти клетки отличались фенотипически. Клетки дикого типа образовывали микроглию разветвленного «покоящегося» типа, а микроглия, образованная из ГСК 5xFAD, имела амебоидную, активированную форму, характерную для воспаления. Таким образом, только микроглия, полученная из ГСК дикого типа, способствовала снижению воспаления.

Затем ученые проанализировали экспрессию провоспалительных цитокинов и подтвердили наличие воспаления у мышей 5xFAD, которое снижалось при трансплантации ГСК дикого типа. Авторы исследования измеряли уровень интерферона γ (IFN-γ), фактора некроза опухоли α (TNF-α) и интерлейкина-6 (IL-6). У мышей 5xFAD, не получавших ГСК дикого типа, уровни этих цитокинов были выше, чем в контроле. Снижение уровня воспалительных цитокинов после трансплантации ГСК дикого типа подтверждало снижение нейровоспаления, свойственного БА.

Также с помощью анализа РНК-секвенирования ученые оценили изменения в структуре эндотелия и в целостности ГЭБ. Они обнаружили, что трансплантация ГСК дикого типа способствовала сохранению ГЭБ за счет нормализации уровня белка VE-кадгерина, необходимого для поддержания его целостности. В гиппокампе мышей 5xFAD уровень VE-кадгерина был значительно ниже, чем у мышей дикого типа.

Результаты исследования демонстрируют терапевтический потенциал пересадки гемопоэтических стволовых клеток для лечения болезни Альцгеймера. На мышиной модели авторы показали: такой подход снижает количество амилоидных бляшек, уменьшает нейровоспаление, а также позволяет сохранить когнитивные и моторные функции на нормальном уровне. Однако точный механизм терапевтического воздействия трансплантации ГСК дикого типа мышам 5xFAD остается неясным и требует дальнейших исследований.

Антителами к аполипопротеину E лечат болезнь Альцгеймера у мышей