Активация аутофагии в периферических мононуклеарных клетках при боковом амиотрофическом склерозе

I. A. Kochergin1, A. I. Tukhvatulin2, D. Yu. Logunov2, M. N. Zakharova1
1ФГБНУ «Научный центр неврологии» (Москва), Россия; 2ФГБУ «Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» МЗ РФ (Москва), Россия

Аннотация


Введение. Накопление внутриклеточных белковых агрегатов является одним из ключевых звеньев в патогенезе бокового амиотрофического склероза (БАС). Аутофагия – это сложный процесс, в ходе которого компоненты клетки и органеллы транспортируются внутрь лизосом и подвергаются деградации. Нарушение процессов аутофагии выявлено при различных нейродегенеративных заболеваниях. Изменения аутофагии могут наблюдаться не только в НС, но и в мононуклеарных клетках периферической крови (PBMC). Белок LC3 является основным маркером аутофагии.
Цель исследования. Определить содержание белка LC3 в PBMC пациентов с БАС, а также провести анализ взаимосвязи между этим параметром и клиническими характеристиками заболевания.
Материал и методы. В исследование включены 66 пациентов с достоверным диагнозом БАС и 15 здоровых добровольцев. Всем пациентам был проведен сбор анамнеза, неврологический осмотр, оценена функция внешнего дыхания. Из крови пациентов и здоровых доноров выделены PBMC. Полученные клетки лизировали и проводили вестерн-блоттинг с использованием антител к LC3.
Результаты. Выявлено повышение уровня LC3-I в PBMC у пациентов с БАС по сравнению с контрольной группой (p<0,001). У пациентов с пояснично-крестцовой формой при 2 стадии БАС и медленном темпе прогрессирования заболевания отмечено повышение уровня LC3-I/LC3-II. Тенденция к увеличению уровня LC3-II наблюдалась при бульбарной форме и 3 стадии заболевания.
Заключение. Результаты исследования впервые выявили, что в PBMC пациентов с БАС имеется тенденция к более высокому уровню активности аутофагии, чем у здоровых добровольцев.

Ключевые слова

аутофагия; боковой амиотрофический склероз; нейродегенеративные заболевания; биомаркеры; мононуклеарныке клетки периферической крови

Полный текст:

PDF

Литература

Illarioshkin S.N. [The conformational diseases of the brain]. Moscow: Yanus-K; 2003. (in Russ).

Monahan Z., Shewmaker F., Pandey U.B. Stress granules at the intersection of autophagy and ALS. Brain Res. 2016; 1649(Pt B): 189–200. DOI: 10.1016/j.brainres.2016.05.022. PMID: 27181519.

Lee J.K., Shin J.H., Lee J.E., Choi E.J. Role of autophagy in the pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis. Biochim Biophys Acta. 2015; 1852(11): 2517–24. DOI: 10.1016/j.bbadis.2015.08.005. PMID: 26264610.

Klionsky D.J., Abdelmohsen K., Abe A. et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition). Autophagy. 2016; 12(1): 1–222. DOI: 10.1080/15548627.2015.1100356. PMID: 26799652.

Nixon R.A. The role of autophagy in neurodegenerative disease. Nat Med. 2013; 19(8): 983–97. DOI: 10.1038/nm.3232. PMID: 23921753.

Cipolat Mis M.S., Brajkovic S., Frattini E. et al. Autophagy in motor neuron disease: Key pathogenetic mechanisms and therapeutic targets. Mol Cell Neurosci. 2016; 72: 84–90. DOI: 10.1016/j.mcn.2016.01.012.

PMID: 26837042

Klyushnikov S.A. [Niemann-Pick disease, type C lysosomal pathology in violation of lipid intracellular transport]. Atmosfera Nervnye bolezni. 2014(1): 4–14. (in Russ).

Prigione A., Piazza F., Brighina L. et al. Alpha-synuclein nitration and autophagy response are induced in peripheral blood cells from patients with Parkinson disease. Neurosci Lett. 2010; 477(1): 6–10. DOI: 10.1016/j.neulet.2010.04.022. PMID: 20399833

Brooks B.R., Miller R.G., Swash M., Munsat T.L. El Escorial revisited: revised criteria for the diagnosis of amyotrophic lateral sclerosis. Amyotroph Lateral Scler Other Motor Neuron Disord. 2000; 1(5): 293–9. PMID: 11464847.

Roche J.C., Rojas-Garcia R., Scott K.M. et al. A proposed staging system for amyotrophic lateral sclerosis. Brain 2012; 135(Pt 3): 847–52. DOI: 10.1093/brain/awr351. PMID: 22271664.

Gordon P.H., Miller R.G., Moore D.H. ALSFRS-R. Amyotroph Lateral Scler Other Motor Neuron Disord. 2004; 5 (Suppl 1): 90–3. DOI: 10.1080/17434470410019906. PMID: 15512883.

Bromberg M.B. Nomenclature and Classification of Motor Neuron Disease. Oxford, UK: ‘Oxford University Press’; 2014. DOI: 10.1093/med/9780199783113.003.0002.

Ying Z., Xia Q., Hao Z. et al. TARDBP/TDP-43 regulates autophagy in both MTORC1-dependent and MTORC1-independent manners. Autophagy. 2016; 12(4): 707–8. DOI: 10.1080/15548627.2016.1151596. PMID: 27050460.

Filimonenko M., Stuffers S., Raiborg C. et al. Functional multivesicular bodies are required for autophagic clearance of protein aggregates associated with neurodegenerative disease. J Cell Biol. 2007; 179(3): 485–500. DOI: 10.1083/jcb.200702115. PMID: 17984323.

Morimoto N., Nagai M., Ohta Y. et al. Increased autophagy in transgenic mice with a G93A mutant SOD1 gene. Brain Res. 2007; 1167: 112–7. DOI: 10.1016/j.brainres.2007.06.045. PMID: 17689501.

Sasaki S. Autophagy in spinal cord motor neurons in sporadic amyotrophic lateral sclerosis. J Neuropathol Exp Neurol. 2011; 70(5): 349–59. DOI: 10.1097/NEN.0b013e3182160690. PMID: 21487309.

De Marco G., Lupino E., Calvo A. et al. Cytoplasmic accumulation of TDP-43 in circulating lymphomonocytes of ALS patients with and without TARDBP mutations. Acta Neuropathol. 2011; 121(5): 611–22. DOI: 10.1007/s00401-010-0786-7. PMID: 21120508.

De Marco G., Lomartire A., Calvo A. et al. Monocytes of patients with amyotrophic lateral sclerosis linked to gene mutations display altered TDP-43 subcellular distribution. Neuropathol Appl Neurobiol. 2016. DOI: 10.1111/nan.12328. PMID: 27178390.

Xia Q., Wang H., Hao Z. et al. TDP-43 loss of function increases TFEB activity and blocks autophagosome-lysosome fusion. EMBO J. 2016; 35(2):1 21–42. DOI: 10.15252/embj.201591998. PMID: 26702100.

Xie Y., Zhou B., Lin M.Y., Sheng Z.H. Progressive endolysosomal deficits impair autophagic clearance beginning at early asymptomatic stages in fALS mice. Autophagy 2015; 11(10): 1934–6. DOI: 10.1080/15548627.2015.1084460. PMID: 26290961.

Djeddi A., Michelet X., Culetto E. et al. Induction of autophagy in ESCRT mutants is an adaptive response for cell survival in C. elegans. J Cell Sci. 2012; 125(Pt 3): 685–94. DOI: 10.1242/jcs.091702. PMID: 22389403.

Sala G., Tremolizzo L., Melchionda L. et al. A panel of macroautophagy markers in lymphomonocytes of patients with amyotrophic lateral sclerosis. Amyotroph Lateral Scler. 2012; 13(1): 119–24. DOI: 10.3109/17482968.2011.611139. PMID: 21916798.