Διερεύνηση του ρόλου της πρωτεϊνης α-συνουκλεΐνης στην παθογένεια της ατροφίας πολλαπλών συστημάτων
Authors: Μαυροειδή Παναγιώτα 
Published: November 2021

Η Ατροφία Πολλαπλών Συστημάτων αποτελεί μια σπάνια προοδευτική νευροεκφυλιστική νόσο η οποία χαρακτηρίζεται από την παρουσία Γλοιακών Κυτταροπλασματικών Εγκλείστων στα ολιγοδενδροκύτταρα. Τα έγκλειστα αυτά αποτελούνται κυρίως από τη νευρωνική πρωτεΐνη α-συνουκλεΐνη και την ολιγοδενδρογλοιακή φωσφοπρωτεΐνη ΤΡΡΡ/p25α. O ακριβής ρόλος των ολιγοδενδρογλοιακών πρωτεϊνών α-συνουκλεΐνη και p25α στο σχηματισμό των Γλοιακών Κυτταροπλασματικών Εγλείστων και τον επακόλουθο νευρωνικό θάνατο, καθώς και οι πρωτεολυτικοί μηχανισμοί που εμπλέκονται στην απομάκρυνση αυτών των πρωτεϊνών υπό φυσιολογικές και παθολογικές συνθήκες, παραμένουν εν πολλοίς άγνωστοι.Προκειμένου να απαντήσουμε σε αυτά τα ερωτήματα, χρησιμοποιήσαμε τρεις αθανατοποιημένες κυτταρικές σειρές ολιγοδενδροκυττάρων προερχόμενες από εγκέφαλο επίμυος: κύτταρα αγρίου τύπου (OLN-93) με ελάχιστα έως μη-ανιχνεύσιμα επίπεδα ενδογενούς α-συνουκλεΐνης και p25α και ολιγοδενδροκύτταρα που υπερεκφράζουν σταθερά την ανθρώπινη α-συνουκλεΐνη (OLN-AS7) ή την p25α (OLN-p25α). Παράλληλα, χρησιμοποιήθηκαν πρωτογενείςκαλλιέργειες διαφοροποιημένων ολιγοδενδροκυττάρων προερχόμενων από αγρίου τύπου (WTaSyn) μύες και διαγονιδιακούς μύες που στερούνται πλήρως την έκφραση ενδογενούς α-συνουκλεΐνης (KO-aSyn) ή υπερεκφράζουν την ανθρώπινη α-συνουκλεΐνη επιλεκτικά στα ολιγοδενδροκύτταρα (PLP-haSyn). Κυτταρικές σειρές και πρωτογενείς καλλιέργειες επωάστηκαν με προ-σχηματισμένα ινίδια α-συνουκλεΐνης ανθρώπινης προέλευσης ως μοντέλο α-συνουκλεϊνοπάθειας. Αρχικά, διαπιστώθηκε ότι τα ινίδια α-συνουκλεΐνης προσλαμβάνονται γρήγορα από τα ολιγοδενδρογλοιακά κύτταρα και μπορούν να στρατολογήσουν την ενδογενή πρωτεΐνη στο σχηματισμό αδιάλυτων, παθολογικών συσσωματωμάτων. Η υπερέκφραση των πρωτεϊνών α-συνουκλεΐνη ή/και p25α επιταχύνει τη στρατολόγηση της ενδογενούς α-συνουκλεΐνης και τη δημιουργία παθολογικών διαμορφώσεων αυτής. Στις πρωτογενείς καλλιέργειες ολιγοδενδροκυττάρων οι οποίες επωάστηκαν με ινίδια α-συνουκλεΐνης,παρατηρήθηκε και αποδιοργάνωση του δικτύου των μικροσωληνίσκων και της μυελίνης, προσομοιώνοντας έτσι ένα παθολογικό χαρακτηριστικό της νόσου, το οποίο φαίνεται να εξαρτάται πλήρως από την παρουσία της ενδογενούς α-συνουκλεΐνης.Επιπρόσθετα, χρησιμοποιώντας απομονωμένες πρωτογενείς καλλιέργειες ολιγοδενδροκυττάρων και νευρώνων, δείξαμε ότι η σχετιζόμενη με την παθολογία φωσφορυλίωση της α-συνουκλεΐνης στο αμινοξικό κατάλοιπο σερίνης 129 εξαρτάται από το πρωτεϊνικό φορτίο α-συνουκλεΐνης και p25α και μπορεί να περιλαμβάνει διαφορετικά «στελέχη» της πρωτεΐνης παρόντα σε ολιγοδενδρογλοιακές και νευρωνικές συνουκλεϊνοπάθειες. Αυτή η υπόθεση υποστηρίχθηκε περαιτέρω από δεδομένα που ελήφθησαν από ανθρώπινο μεταθανάτιο εγκεφαλικό υλικό ασθενών με Ατροφία Πολλαπλών Συστημάτων ή με άνοια με σώματα Lewy, στην οποία τα συσσωματώματα α-συνουκλεΐνης εντοπίζονται σε νευρώνες. Η σημασία της ενδογενούς α-συνουκλεΐνης στην εκδήλωση παθολογίας επιβεβαιώθηκε περαιτέρω σε in vivo πειράματα, όπου η έγχυση ινιδίων α-συνουκλεΐνης στον εγκέφαλο μυών οδήγησε στο σχηματισμό παθολογικών διαμορφώσεων α-συνουκλεΐνης εντός των ολιγοδενδροκυττάρων, οι οποίες συμπεριελάμβαναν την ενδογενή πρωτεΐνη και προκάλεσαν την αποδιοργάνωση του δικτύου μυελίνης σε μύες αγρίου τύπου, αλλά όχι σε μύες οι οποίοι στερούνταν την έκφραση α-συνουκλεΐνης.Προκειμένου να εξακριβώσουμε τους μηχανισμούς αποικοδόμησης τόσο της ολιγοδενδρογλοιακής α-συνουκλεΐνης όσο και της p25α, πραγματοποιήσαμε αναστολή της οδού αυτοφαγίας-λυσοσώματος με φαρμακολογικά και μοριακά μέσα, καθώς και φαρμακολογική αναστολή του πρωτεασώματος. Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι οι ενδογενείς ολιγοδενδρογλοιακές πρωτεΐνες α-συνουκλεΐνη και p25α αποικοδομούνται κυρίως από το λυσόσωμα τόσο σε κυτταρικές σειρές όσο και σε πρωτογενείς καλλιέργειες ολιγοδενδροκυττάρων υπό φυσιολογικές συνθήκες. Ταυτόχρονα, αναγνωρίσαμε ένα μοτίβο στην αλληλουχία της p25α το οποίο επιτρέπει την αποτελεσματική αποδόμηση της πρωτεΐνης μέσω της αυτοφαγίας διαμεσολαβούμενης από σαπερόνες σε ένα in vitro σύστημα απομονωμένων λυσοσσωμάτων προερχόμενων από εγκέφαλο επίμυος. Χρησιμοποιώντας ινιδιακές μορφές ανθρώπινης α-συνουκλεΐνης, χαρακτηρίσαμε διεξοδικά τη συμβολή του συστήματος αυτοφαγίας-λυσοσώματοςστην απομάκρυνση των εξωγενώς προστιθέμενων ινιδίων, αλλά και των επαγόμενων παθολογικών διαμορφώσεων της ενδογενούς ολιγοδενδρογλοιακής α-συνουκλεΐνης. Δείξαμε επίσης ότι η επώαση με ινίδια α-συνουκλεΐνης μειώνει την αυτοφαγική ροή και ότι η πρωτεΐνη p25α ασκεί μια ανασταλτική επίδραση στο μονοπάτι της μακροαυτοφαγίας, ενώ ταυτόχρονα η αυτοφαγία διαμεσολαβούμενη από σαπερόνες ενεργοποιείται ως αντισταθμιστικός μηχανισμός για να απομακρύνει τις παθολογικές μορφές α-συνουκλεΐνης που σχηματίζονται εντός τωνολιγοδενδροκυττάρων. Συμπερασματικά, η παρούσα μελέτη αναδεικνύει το σημαντικό ρόλο που διαδραματίζουν οι ενδογενείς ολιγοδενδρογλοιακές πρωτεΐνες α-συνουκλεΐνη και p25α στο σχηματισμό παθολογικών διαμορφώσεων α-συνουκλεΐνης σε πειραματικά μοντέλα της Ατροφίας Πολλαπλών Συστημάτων. Παράλληλα, αποκαλύπτει τη συμμετοχή της αυτοφαγίας διαμεσολαβούμενης από σαπερόνες και της μακροαυτοφαγίας στη ρύθμιση των επιπέδων τόσο της ενδογενούς ολιγοδενδρογλοιακής α-συνουκλεΐνης όσο και της p25α, σε φυσιολογικές και παθολογικές συνθήκες και προτείνει τη στόχευση αυτών των μονοπατιών ως πιθανούς θεραπευτικούς στόχους για τη νόσο.