Investigating the role of Sacsin in glial intermediate filament organization and inflammatory signaling during early zebrafish (Danio Rerio) development

Charlevoix-Saguenay Otozomal Resesif Spastik Ataksisi (ARSACS), erken yaşta başlayan ataksi, spastisite ve periferik nöropati ile karakterize nadir görülen bir nörodejeneratif hastalıktır. ARSACS ağırlıklı olarak nöronlar üzerinde çalışılmış olsa da, son bulgular glial hücrelerin de hastalık patogenezinde rol oynayabileceğini göstermektedir. ARSACS'ta mutasyona uğrayan ve SACS geni tarafından kodlanan sacsin proteininin, hem astrositlerde hem de mikroglialarda eksprese edildiği ve hücre iskeletinin (sitoskeleton) bütünlüğünün korunması ve hücresel stres sinyal yolaklarında rolü olduğu gösterilmiştir. ARSACS'ın giderek artan şekilde nörogelişimsel bileşenleri olan bir hastalık olarak tanınmasıyla da birlikte, erken gelişim döneminde glial hücrelerin hastalık patogenezine katkısının daha iyi araştırılması gerekmektedir. Bu çalışma, ARSACS modeli sacs homozigot mutantı zebra balığı kullanılarak, sacsin kaybının gelişimsel ve glial belirteçler üzerindeki etkilerini araştırmayı amaçlamıştır. Bu doğrultuda, sacsin ve temel glial belirteçlerin gen ve protein ekspresyon profilleri nicel olarak erken dönem zebra balığı gelişimi sırasında (döllenme sonrası 60–180 saat, hpf) analiz edilmiştir. sacs, s100b (astrositik inflamatuvar belirteç) ve aif1l (mikroglial inflamatuar belirteç, IBA-1) gen ekspresyonları RT-qPCR yöntemiyle; STAT3 (gelişimsel belirteç), vimentin (erken glial ara filament belirteci) ve GFAP (astrositik ara filament belirteci) protein düzeyleri ise Western blot yöntemiyle değerlendirilmiştir. Zebrafish sacs-null mutantlarında, sacs mRNA ekspresyonunda anlamlı bir azalma yalnızca 180 hpf'de gözlemlenmiştir; daha erken zaman noktalarında farkın bulunmaması ise muhtemelen mutant transkriptlerin stabil kalmasından kaynaklanmaktadır. Glial inflamatuvar belirteçler arasında, s100b ekspresyonu sacs-null mutantlarda anlamlı şekilde artmışken; aif1l ekspresyonu genotipe bağlı bir değişiklik göstermemiştir. Bu durum, mikroglial yanıttan bile daha erken gerçekleşebilecek bir astrositik kompansatuvar yanıtı yansıtmaktadır. Ayrıca, sacs ile bu glial inflamatuvar belirteçler arasında anlamlı bir korelasyon bulunmaması, seçici ve muhtemelen dolaylı moleküler etkileşimlere işaret etmektedir. Vimentin protein ekspresyonu sacs-null mutantlarda anlamlı şekilde daha yüksek bulunmuş, bu da sacsin kaybının ara filament dinamiklerini yalnızca yapısal değil, aynı zamanda miktar olarak da bozduğunu desteklemiştir. Buna karşılık, GFAP ekspresyonu genotipler arasında farklılık göstermemiştir; bu durum, hücresel görüntüleme temelli literatür ile çelişmekte ve anatomik dokuya özgü analizlerin gerekliliğini ortaya koymaktadır. Tüm bu sonuçlar, sacsin kaybının glial gelişimde seçici ve zamana bağlı bozulmalara yol açtığını; özellikle sitoskeletal ve inflamatuvar belirteçleri etkilediğini göstermektedir. Zebrafish modeli, bu dinamikleri etkin bir şekilde yansıtarak erken başlangıçlı nörodejeneratif hastalıklarda glial katkıların araştırılması açısından değerli bir model olduğunu kanıtlamaktadır. Sonuç olarak, bu çalışma ARSACS'ta glial katkıların anlaşılmasında önemli sonuçlar sunmakta ve hastalığın erken evrelerinde nöronal olmayan mekanizmaların da dikkate alınması gerektiğini vurgulamaktadır. Gelecek çalışmalarda, merkezi sinir sistemindeki glial hücrelerin görüntülenmesine dayanan doku-spesifik analizler, ARSACS ve benzeri hastalıklarda glial katılımın moleküler temellerini ortaya koymak için kritik öneme sahiptir.