May 14, 2024
Les lipoprotéines du liquide céphalo-rachidien inhibent l'α
Neurodégénérescence moléculaire volume 18, Numéro d'article : 20 (2023) Citer cet article 1885 Accès 3 Citations 21 Détails de Altmetric Metrics L'agrégation de l'α-synucléine (α-syn) est une caractéristique importante de
Neurodégénérescence moléculaire volume 18, Numéro d'article : 20 (2023) Citer cet article
1885 Accès
3 citations
21 Altmétrique
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L'agrégation de l'α-synucléine (α-syn) est une caractéristique importante de la maladie de Parkinson (MP) et d'autres synucléinopathies. Actuellement, les tests d’amplification des graines α-syn (SAA) utilisant le liquide céphalorachidien (LCR) représentent les outils de diagnostic les plus prometteurs pour les synucléinopathies. Cependant, le CSF lui-même contient plusieurs composés qui peuvent moduler l'agrégation de α-syn en fonction du patient, compromettant potentiellement les SAA α-syn non optimisés et empêchant la quantification des graines.
Dans cette étude, nous avons caractérisé l'effet inhibiteur du milieu du LCR sur la détection des agrégats α-syn au moyen du fractionnement du LCR, de la spectrométrie de masse, des immunoessais, de la microscopie électronique à transmission, de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire en solution, d'un SAA diagnostique très précis et standardisé, et de différents conditions d'agrégation in vitro pour évaluer l'agrégation spontanée de α-syn.
Nous avons constaté que la fraction de poids moléculaire élevé du LCR (> 100 000 Da) était fortement inhibitrice de l'agrégation α-syn et avons identifié les lipoprotéines comme étant les principaux moteurs de cet effet. L'interaction directe entre les lipoprotéines et l'α-syn monomère n'a pas été détectée par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire en solution, en revanche nous avons observé les complexes lipoprotéine-α-syn par microscopie électronique à transmission. Ces observations sont compatibles avec l’hypothèse d’une interaction entre les lipoprotéines et les intermédiaires α-syn oligomères/proto-fibrillaires. Nous avons observé une amplification significativement plus lente des graines α-syn dans le PD CSF lorsque des lipoprotéines étaient ajoutées au mélange réactionnel du SAA diagnostique. De plus, nous avons observé une diminution de la capacité d'inhibition du LCR sur l'agrégation α-syn après immunodéplétion de l'ApoA1 et de l'ApoE. Enfin, nous avons observé que les niveaux d'ApoA1 et d'ApoE du LCR étaient significativement corrélés aux paramètres cinétiques du SAA dans n = 31 échantillons de LCR témoins négatifs au SAA enrichis d'agrégats α-syn préformés.
Nos résultats décrivent une nouvelle interaction entre les lipoprotéines et les agrégats α-syn qui inhibe la formation de fibrilles α-syn et pourrait avoir des implications pertinentes. En effet, l'inhibition du LCR spécifique au donneur sur l'agrégation α-syn explique à ce jour le manque de résultats quantitatifs issus de l'analyse des paramètres cinétiques dérivés du SAA. De plus, nos données montrent que les lipoprotéines sont les principaux composants inhibiteurs du LCR, ce qui suggère que les mesures de concentration en lipoprotéines pourraient être incorporées dans des modèles d'analyse de données afin d'éliminer les effets confondants du milieu du LCR sur les efforts de quantification de l'α-syn.
La maladie de Parkinson (MP), la démence à corps de Lewy (DLB) et l'atrophie multisystémique (AMS) sont des maladies neurodégénératives caractérisées pathologiquement par la présence d'inclusions intracellulaires α-syn dans les régions cérébrales vulnérables et sont communément appelées synucléinopathies. Les tests d'amplification des graines (SAA), connus sous le nom d'amplification cyclique de repliement des protéines (PMCA) [1] et de conversion induite par le tremblement en temps réel (RT-QuIC) [2] dans le domaine des prions, ont été récemment adaptés pour détecter les agrégats α-syn. dans les fluides et tissus biologiques humains et pourrait améliorer considérablement le diagnostic des synucléinopathies dans un avenir proche. Les AAS sont basés sur l'amplification d'infimes quantités d'agrégats α-syn de type prion (graines α-syn) présents dans des matrices biologiques, qui se propagent in vitro en recrutant des monomères α-syn recombinants ajoutés à travers des cycles d'élongation et de fragmentation [3, 4 ]. Le processus d’amplification est surveillé à l’aide de thioflavine-T (ThT), un colorant fluorescent qui se lie avec une haute affinité aux motifs de feuillets β croisés des agrégats amyloïdes. Remarquablement, les AAS ont détecté des graines α-syn dans le LCR provenant de cas prodromiques de MP [5, 6], atteignant une sensibilité similaire à celle des patients atteints d'une maladie à part entière [7,8,9]. Les premiers rapports ont montré des corrélations entre la vitesse d'agrégation et à la fois la progression de la maladie (score H&Y) [1] et les niveaux d'agrégats α-syn synthétiques enrichis dans le LCR [1, 7]. Cependant, ces résultats n'ont pas été répliqués lors de l'analyse de cohortes plus importantes [9, 10] et la semi-quantification par dilutions en série n'était pas non plus en corrélation avec la progression de la maladie [7, 9]. Il a été observé que le LCR des contrôles sains (HC) et des cas de synucléinopathie inhibe l'agrégation de l'α-syn par rapport au tampon unique [1, 11,12,13]. En conséquence, les protocoles SAA incluent la dilution du CSF pour surmonter l'inhibition et permettre une amplification efficace des graines α-syn [2, 11]. Cet effet a été observé à plusieurs reprises mais, étonnamment, n’a pas encore été caractérisé. En effet, les effets du LCR sur l'agrégation α-syn peuvent expliquer le manque apparent de corrélation entre les paramètres de test avec la progression de la maladie et la charge α-syn [9, 10].
100 kDa CSF fraction in PBS. The residues experiencing the largest decreases in signal intensity (smaller by one or more standard deviations with respect to the average value) are highlighted in light blue. The intensity ratios corresponding to overlapping peaks are highlighted in red (their values were not considered in the calculation of the average decreases and standard deviations). Fig. S5. CSF pH drift. The pH change due to the exposure of CSF to air was monitored over time in 500 μL of undiluted pooled CSF (A) and in the presence of PBS (400 μL CSF + 200 μL PBS 3x) in polypropylene vials with a Thermo Scientific Orion pH-meter equipped with a glass 6 mm diameter pHenomenal MIC 220 Micro electrode. Right before each measurement, the sample was vortexed for 20 sec and left open to air for another 20 sec. Fig. S6. Different CSF fractions differently affect α-syn aggregation. Mean fitted t2 parameters of samples with 40 μl of PBS/CSF fractions. The values displayed result from the average of three replicates with error bars reflecting the SEM. For whole CSF and the >100 kDa fraction the total duration of the experiment is shown due to the absence of appreciable aggregation. Fig. S7. Raw images of the dot-blot assays. A-B) Native images of the dot-blot assay performed on α-syn alone replicates at different timepoints with OC (A) and A11 (B) conformational antibodies. C-D) Native image of the dot-blot assay performed on the HSA and HDL containing samples with OC (C) and A11 (D) conformational antibodies. Fig. S8. WB experiments to track α-syn aggregation in the presence of human HDL. A) α-Syn aggregation patterns in samples collected at different timepoints of the spontaneous aggregation process, was monitored by WB using Syn211 antibody (4-20% SDS-PAGE, 2 μg protein loaded). Monomeric α-syn decreases as t increases due to the formation of fibrils. B) In a similar way, a WB with Syn211 was performed on the reaction products obtained after 180 h, at different HDL concentrations with and without α-syn (exposure time 210 s). C) The experiment was then repeated by doubling the amount of sample loaded into the gel to better highlight the presence of oligomeric species (exposure time 30 s). Under these conditions, chosen to better visualize the signal at 150-200 kDa, the α-syn monomer bands at 1 and 0.3 mg/mL HDL may not quantitively reflect monomer concentration (overloaded lanes). Fig. S9. Representative TEM images of α-syn incubated with CSF. Representative TEM images obtained by analyzing samples obtained by the co-incubation of α-syn 0.7 mg/mL at 37 °C with pooled human CSF (1:5 ratio with respect to total reaction volume). Samples were subjected to cycles of incubation (13 min) and shaking (double-orbital, 2 min) at 500 rpm. Fig. S10. NMR titrations of α-syn with HDL, LDL and TTR. A) Intensity decreases of the signals of two-dimensional (2D) 15N–1H HSQC experiments acquired at 950 MHz at T = 283 K on 15N labelled α-syn (100 μM) in PBS after the addition of 0.57 mg/mL serum-derived HDL. The intensity ratios corresponding to overlapping peaks are highlighted in red. B) Intensity decreases of the signals of two-dimensional (2D) 15N–1H HSQC experiments acquired at 950 MHz at T = 283 K on 15N labelled α-syn (100 μM) in PBS after the addition of 1 mg/mL serum-derived LDL. C) Intensity decreases of the signals of two-dimensional (2D) 15N–1H HSQC experiments acquired at 950 MHz at T = 283 K on 15N labelled α-syn (100 μM) in PBS after the addition of 3 mg/mL TTR. Fig. S11. WB experiments performed on immunodepleted CSF. WB experiments were performed with anti-ApoA1 (MIA1404) and anti-ApoE (PA5-27088) antibodies on neat CSF and supernatants (400 μL CSF, 100 μL slurry) resulting from immunoprecipitation procedure performed using different quantities of the same antibodies (IP CSF samples), immunoprecipitation performed without antibodies (CSF IP no Ab). The conditions relative to IP CSF ApoA1 60 µg and IP CSF ApoE 20 µg were then selected for Protein aggregation assays. Table S1. Concentration factors and final volumes of the CSF fractions./p>