Trem2 H157Y увеличивает выработку растворимого TREM2 и уменьшает амилоидную патологию.

Молекулярная нейродегенерация, том 18, Номер статьи: 8 (2023) Цитировать эту статью

3519 Доступов

4 цитаты

23 Альтметрика

Подробности о метриках

Исправление к этой статье опубликовано 28 апреля 2023 г.

Эта статья обновлена

Было обнаружено, что редкий вариант TREM2 p.H157Y (триггерный рецептор, экспрессируемый на миелоидных клетках 2) увеличивает риск болезни Альцгеймера (БА). Эта мутация расположена в сайте расщепления внеклеточного домена TREM2. Эктопическая экспрессия TREM2-H157Y в клетках HEK293 приводила к усилению выделения TREM2. Однако физиологические последствия мутации TREM2 H157Y остаются неизвестными при отсутствии и наличии патологий, связанных с AD.

Мы создали новую модель мыши с нокаутом Trem2 H157Y с помощью технологии CRISPR/Cas9 и исследовали влияние Trem2 H157Y на протеолитическую обработку TREM2, синаптическую функцию и амилоидные патологии, связанные с AD, путем проведения биохимических анализов, целевого масс-спектрометрического анализа TREM2, гиппокампа. электрофизиология, иммунофлуоресцентное окрашивание, микродиализ in vivo и секвенирование кортикальной массы РНК.

В соответствии с предыдущими результатами in vitro, Trem2 H157Y увеличивает выделение TREM2 с повышенными уровнями растворимого TREM2 в мозге и сыворотке. Более того, Trem2 H157Y усиливает синаптическую пластичность, не влияя на плотность и морфологию микроглии или передачу сигналов TREM2. При наличии амилоидной патологии Trem2 H157Y ускоряет клиренс β-амилоида (Aβ) и снижает амилоидную нагрузку, дистрофические нейриты и глиоз в двух независимых линиях-основателях. Целевой масс-спектрометрический анализ TREM2 выявил более высокие соотношения растворимого и полноразмерного TREM2-H157Y по сравнению с TREM2 дикого типа, что указывает на то, что мутация H157Y способствует выделению TREM2 в присутствии Aβ. Далее было обнаружено снижение передачи сигналов TREM2 у гомозиготных мышей Trem2 H157Y. Транскриптомное профилирование показало, что Trem2 H157Y подавляет гены, связанные с нейровоспалением, и иммунный модуль, коррелирующий с амилоидной патологией.

В совокупности наши результаты свидетельствуют о благоприятном влиянии мутации Trem2 H157Y на синаптическую функцию и смягчение амилоидной патологии. Принимая во внимание генетическую связь TREM2 p.H157Y с риском AD, мы предполагаем, что TREM2 H157Y у людей может увеличивать риск AD через амилоид-независимый путь, например, его влияние на таупатию и нейродегенерацию, которые заслуживают дальнейшего изучения.

Болезнь Альцгеймера (БА) — хроническое нейродегенеративное заболевание, характеризующееся патологическим отложением внеклеточных амилоидных бляшек и внутринейрональных гиперфосфорилированных тау-клубков, а также выраженной активацией микроглии в ответ на нейропатологию и нейродегенерацию [1,2,3]. Обнаружено, что множественные варианты генов микроглии связаны с риском развития болезни Альцгеймера [4]. Среди них вариант триггерного рецептора, экспрессируемого на миелоидных клетках 2 (TREM2), p.H157Y (TREM2) был идентифицирован у относительно небольшого числа носителей и обеспечивал повышенный риск БА с отношением шансов (ОШ) 11,01 (частота минорного аллеля (MAF)). , 0,4%) в когорте китайцев хань [5], тогда как в когорте европеоидов, использованной в проекте секвенирования болезни Альцгеймера, ОШ составляло 4,7 (MAF, 0,06%) [6]. Однако неясно, как этот редкий вариант TREM2 способствует риску болезни Альцгеймера.

TREM2 представляет собой иммунорецептор, экспрессирующийся исключительно в микроглии центральной нервной системы и в миелоидных клетках (например, макрофагах) на периферии [7]. Он состоит из Ig-подобного домена V-типа, стебельковой области, трансмембранного домена и короткого цитоплазматического хвоста [8]. Большинство вариантов TREM2, связанных с риском AD (например, p.R47H, p.R62H), расположены в экзоне 2, который кодирует Ig-подобный домен [9,10,11]. Эти патогенные мутации в основном приводят к неэффективному связыванию лигандов, таких как олигомеры амилоида-β (Aβ) [12,13,14], фибриллярные Aβ-ассоциированные анионные липиды [15], ЛПНП [6, 16], ЛПВП [6] и аполипопротеины [16, 17]. Эти нарушения связаны с дисфункцией микроглии при фагоцитозе in vitro [16, 18, 19] и поглощением амилоидных бляшек in vivo [20, 21]. Напротив, вариант p.H157Y расположен в экзоне 3, который кодирует область стебля. Интересно, что сайт H157-S158 был идентифицирован как сайт расщепления ADAM10/17, где образуется растворимый TREM2 (sTREM2) [22,23,24]. Было обнаружено, что эктопическая экспрессия TREM2-H157Y в клетках HEK293 увеличивает sTREM2 в кондиционированной среде и снижает мембранассоциированный зрелый полноразмерный TREM2 [23, 24]. Повышенное выделение TREM2 может быть связано с нарушением фагоцитоза pHrodo-E.Coli в клетках HEK293 [23] и снижением активации передачи сигналов TREM2 в ответ на фосфатидилсерин в Т-клетках 2B4 [6]. Несмотря на эти наблюдения in vitro, последствия мутации TREM2 H157Y in vivo остаются неизвестными.

8 µm [32, 33]) numbers divided by the ROI areas. For IBA1 staining in the non-amyloid mice, a unified intensity threshold was applied to recognize the microglial cell body followed by particle analysis to examine the microglial density and cell body size. To further assess microglial morphology, 4–5 fields were taken per sample under confocal (Zeiss) at 20 × with a zoom factor 0.6. Images were processed to remove background and skeletonized followed by analysis of branch number, junction number and total branch length per microglia [34]./p> 0.25. Hierarchical clustering was performed in MATLAB using the Clustergram function based on standardized Euclidean distance metric. Volcano plots were generated in MATLAB using –log10 (FDR) as y axis and ± log2 (|FC|) as x axis. Pathway analyses of differentially expressed genes were performed through Ingenuity Pathway Analysis (QIAGEN Inc., https://digitalinsights.qiagen.com/products/ingenuity-pathwayanalysis) [48]./p> 2 suggests moderate preservation and Z summary score > 10 suggests strong preservation./p>

T substitution in exon3 through CRISPR/Cas9 technology to create the missense H157Y mutation (Fig. 1A). Two founders (1 and 2) were obtained with no off-target mutation observed in the offspring from either founder (Fig. S1A-B). Results reported below were generated using the offspring of founder 1 unless otherwise stated. By crossing the Trem2 H157Y heterozygous mice, we obtained three genotypes: wild type (Trem2+/+, referred to as WT), heterozygous (Trem2+/H157Y, referred to as Het), and homozygous (Trem2H157Y/H157Y, referred to as Hom). Littermates of these three genotypes were used to investigate the impacts of the Trem2 H157Y mutation on TREM2 proteolytic processing, microglial density and morphology, synaptic plasticity, and cognitive function./p> T mutation (bold orange) via CRIPR/Cas9. Protospacer region recognized by guide RNA (gRNA) is shown in orange. Protospacer adjacent region (PAM) is indicated in green. B-C. Cortical Trem2 mRNA levels were examined using primers targeting exon 2 (N-terminal, B) or exon 4–5 (C-terminal, C), and normalized to WT mice for each genotype. D. Cycle threshold ratios of C-terminal Trem2 to N-terminal Trem2 (C/N Trem2) were calculated and normalized to WT mice for each genotype. E–F. TREM2 levels were examined by ELISA and normalized to WT mice in cortical TBS (E) and TBSX (F) lysates for each genotype. G-H. TREM2 levels were examined by ELISA in conditioned medium (CM) (G) and RIPA lysates (H) of primary microglia (MG). TREM2 amount was normalized to the total protein level of cell lysates followed by another normalization to WT littermates. N = 8–11 pups per genotype. Unknown sex of each pup. I. Serum TREM2 were examined by ELISA in mice from each genotype. J. SYK, phosphorylated SYK (pSYK) and actin were detected in the RIPA lysates of isolated microglia from WT and Hom mice. K-L. pSYK (K) and SYK (L) were quantified and normalized to WT. M. Ratios of pSYK/SYK were calculated and normalized to the WT mice. B-F, I. N = 11–14 mice per genotype at 6 months of age, mixed sex. Kruskal–Wallis tests with uncorrected Dun’s multiple comparisons were used in B-I. J-M. N = 6 mice/genotype at 6 months of age, mixed sex. Unpaired t-tests were used. Data are presented as Mean ± SEM. N.S., not significant. * p < 0.05. **p < 0.01/p>

1.2; FDR< 0.05) were identified and indicated in red or blue in the volcano plot. B. Hierarchical clustering for DEG expression (Hom vs WT) is shown across each sample. DEGs involved in the top 10 pathways (C) are shown in blue. C. Top 10 DEG related pathways were identified through Ingenuity Pathway Analysis (IPA). Red dashed line indicates the FDR threshold, 0.05. D. Weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) identified a unique magenta module which is downregulated in Hom and correlated with amyloid pathological readouts. E. Magenta module eigengenes (ME) were compared between WT and Hom mice. Data are presented as Mean ± SEM. Wilcoxon rank sum test was used. F. Top 10 gene ontology (GO) terms (FDR < 0.05) are shown for the magenta module. G. Network plot of genes involved in the top 10 GO terms was generated through Cytoscape. H. TNF-α in the TBS lysate was quantified and normalized to WT mice for each genotype. N = 19–24 mice per genotype at 8.5 months of age, mixed sex. Data are presented as Mean ± SEM. Kruskal–Wallis tests with uncorrected Dun’s multiple comparisons were used. * p < 0.05. **p < 0.01/p>

1.2; FDR<0.05) were identified in the non-amyloid mice. N=5 mice/sex/genotype at 6 months of age. B. No significant modules were identified related to genotype in the non-amyloid cohort. C-G. DEGs, Trem2, Tyrobp, Tmem119, Cx3cr1, and C1q were validated through qPCR in 5xFAD mice. N = 19-24 mice per genotype at 8.5 months of age, mixed sex. Data are presented as Mean±SEM. Kruskal-Wallis tests with uncorrected Dun’s multiple comparisons were used. N.S., not significant. * p<0.05. ** p<0.01. *** p<0.001. **** p<0.0001. H. The magenta module identified in amyloid mice was not preserved in the non-amyloid network revealed by a low preservation Zsummary value (<2)./p>

Новости

Trem2 H157Y увеличивает выработку растворимого TREM2 и уменьшает амилоидную патологию.