ALS'in ön semptomatik aşamasında merkezi sinir sistemi sınırlı makrofajlarının (CNS-BAM'lerin) azaltılmasının nöroinflamasyon, semptomlar ve sağkalım üzerindeki etkisi

Giriş: Amyotrofik lateral skleroz (ALS), ilerleyici kas atrofisi ile karakterize edilen tedavisi mümkün olmayan bir motor nöron hastalığıdır, bu atrofi solunum kaslarını da içerir. Kas zayıflığı, erime, kramplar ve fasikülasyonlar alt motor nöron kaybından kaynaklanır. Ayrıca, ALS'li hastalar frontotemporal kortekste nöron kaybı nedeniyle ekstra-motor belirtiler yaşayabilirler. Genellikle, hastalık başlangıcından sonra 2 ila 4 yıl arasında bir sürede solunum yetmezliği ölümün başlıca nedenidir. Yetişkinlerde en yaygın motor nöron hastalığı olan ALS'nin insidensi 100.000 başına 2 ve prevalansı 100.000 başına 5,4'tür. ALS patogenezine yönelik geniş kapsamlı çalışmalara rağmen, nörodejenerasyonun tam mekanizması net değildir. Perivasküler makrofajlar (PVM'ler), santral sinir sisteminde (CNS) bulunan miyeloid hücrelerdir ve CNS sınırı ile ilişkili makrofajlar olarak bilinen daha büyük bir makrofaj grubunun bir parçasıdır. Sağlıklı bir durumda, bu hücreler damardan sızan zararlı maddeleri fagosite eder ve bağışıklık yanıtlarını düzenler. Ancak, iltihaplı bir durumda, artmış vasküler geçirgenliğe ve sonrasında nöroinflamasyona katkıda bulunurlar. Kan-beyin bariyerinin (BBB) disfonksiyonu ALS'nin semptomatik aşamasından önce meydana gelir ve PVM'leri etkiler, bu da reaktif oksijen türleri (ROS) üretiminde ve BBB geçirgenliğinde artışa neden olur. Dönüşmüş PVM'ler, diğer beyin miyeloid hücreleri ile iş birliği yaparak proinflamatuar süreçleri başlatır. Amaç: Amacımız, PVM'lerin ALS patogenezine katkısını ve nöroinflamasyondaki etkilerini araştırmaktır. Bunun için, ALS'nin ön belirtili aşamasında PVM'leri azalttık ve bir hayvan modelinde mikroglia aktivasyonunu, astrogliyozu, BBB bozulmasını, semptomları ve yaşam süresini değerlendirdik. Yöntem: PVM azaltımı, ALS hayvan modeli olan SOD1(G93A) mutasyonlu sıçanların serebrospinal sıvısına klodronat yüklü lipozomlar veya PBS yüklü lipozomlar (bir kontrol olarak) enjekte edilerek sağlandı. Çalışma, 59 SOD1 mutasyonlu sıçanı (hem erkek hem de dişi) içeriyordu. Ön çalışmalar dokuz sıçanı kapsarken, kalan elli sıçana klodronat yüklü lipozomlar (azaltılmış grup) veya PBS yüklü lipozomlar (yalancı işlem grubu) serebral enjeksiyon yoluyla verildi. Süspansiyondaki klodronat konsantrasyonu 5 mg/ml idi. Sıçanlar üç deneye ayrıldı: erken tek enjeksiyon, geç tek enjeksiyon ve doğumdan sonra 80. günde, doğumdan sonra 160. günde ve doğumdan sonra 80. günde ardışık 20 günde bir iki ek enjeksiyon yapılan çoklu enjeksiyonlar. Sıçanlar, insan son noktasına ulaşana kadar izlendi, ağırlık haftada iki kez ölçüldü ve nöromüsküler kuvveti, motor koordinasyonu ve dengeyi değerlendirmek için haftalık olarak lokomotor aktivite testi yapıldı. Lokomotor aktivite testi, yürüme analizi, kuyruk kaldırma, denge tahtası testi, pençe kavrama dayanıklılığı, uzatma refleksi, dikme davranışı ve yürürken pençe yerleştirme doğruluğu için merdiven basamağı testini içeriyordu. Doğrulama çalışmaları, PVM'lerin SOD1 ve WT sıçanları arasında karşılaştırılması, enjeksiyon noktası doğrulaması ve PVM azaltımının doğrulanması için Sprague Dawley soyundan WT sıçanları içeriyordu. FITC-Albümin enjeksiyonu, beyne ve omuriliğe uygun teslimatı onaylayarak, sonraki çalışmalar için enjeksiyon noktasını doğruladı. sıçan modellerinden elde edilen doku örneklerinde astroglia, mikroglia ve CD206+ hücreler için immunofluoresan boyama, sırasıyla GFAP, Iba 1 ve CD206 primer antikorları kullanılarak gerçekleştirildi. İstatistiksel yöntemler, üç denemede azaltılmış ve yalancı işlem grupları arasındaki davranış skorlaması ve ağırlık değişikliğini analiz etmek için kullanıldı. Bulgular: SOD1 ve WT sıçanlarının CNS dokularında yapılan ön çalışmalar, SOD1 mutasyonlu sıçanların çeşitli beyin ve omurilik bölgelerinde CD206+ hücrelerin yukarı regülasyonunu gösterdi. FITC-Albümin enjeksiyonu, beyin ve omuriliğe uygun teslimatı onaylayarak, PVM'lerle kollokale olan enjeksiyon noktasını sonraki çalışmalar için doğruladı. WT sıçanların beyin ve omurilik kesitleri için CD206 ile immunofluoresan boyama, azaltılmış grupların tüm bölgelerinde CD206+ hücrelerin aşağı regülasyonunu gösterdi, özellikle çoklu enjeksiyon deneyi için omurilikte anlamlı sonuçlar elde edildi. Ağırlık değişikliği analizi, üç denemede azaltılmış gruplarda gecikmiş ön belirtili aşamayı gösterdi, çoklu enjeksiyon deneyi için anlamlı sonuçlar elde edildi. Davranışsal çalışmalar, azaltılmış gruplarda daha hafif veya gecikmiş semptomatik aşamaları, özellikle çoklu enjeksiyon deneyinde doğruladı. PVM'lerin, astrositlerin ve mikrogliaların immunofluoresan boyama ile ventral boynuzdaki tüm üç hücre tipinin upregülasyonunu, geç tek enjeksiyon ve çoklu enjeksiyon deneylerindeki azaltılmış gruba karşı yalancı işlem grubuna göre ortaya çıkardı. Sonuç: Bu çalışma, ALS'nin ön belirtili aşamasında perivasküler makrofajların tükenmesinin hastalık başlangıcını geciktirebileceğini, özellikle klodronat yüklü lipozomların tekrarlayan dozlarını alan hayvanlarda gösterdi. Locomotor aktivite testleri ve ağırlık değişikliği kayıtları, bu hayvanlarda gecikmiş ve daha hafif semptomatik aşama gösterdi. Azaltılmış gruptaki ventral boynuzdaki CD206+ hücrelerin, mikroglia ve astrositlerin upregülasyonu, bu gruptaki motor davranışların iyileştirilmesi ile ilişkili olan CD206+ hücrelerin, astrositlerin ve mikrogliaların anti-inflamatuar fenotipi ile ilişkili görünmektedir.