Cercetări recente asupra creierelor afectate de Parkinson descoperă tau în zone neobservate anterior
Prin examinarea a șase regiuni cerebrale la rezoluție de molecule unice, cercetătorii au identificat o pătură de patologie tau care nu a putut fi captată complet prin colorarea convențională a țesutului.
Un studiu recent, publicat online ca „articol în presă” în jurnalul npj Parkinson’s Disease, a utilizat teste de tip single-molecule pull-down (SiMPull) și microscopie de super-rezoluție pentru a cartografia distribuțiile nanoscopice ale agregatelor proteice în țesutul cerebral uman post-mortem.
Studiul a analizat în special șase regiuni distincte ale creierului folosind țesut de la 29 de donatori post-mortem, deși disponibilitatea probelor a variat în funcție de regiune, și a identificat o populație distinctă de agregate tau (pTau) fosforilate, de înaltă intensitate, în putamenul pacienților cu boala Parkinson (PD). Putamenul este o regiune în care imuno-histochimia standard a arătat o colorare tau neglijabilă în acest cohort.
De asemenea, studiul a arătat că aceste agregate tau nanoscopice aveau lungimi cuprinse între 30 și 800 nanometri, iar intensitatea pTau era corelată invers cu acoperirea imuno-histochimică a alfa-sinucleinei (αSyn) în amigdala. În plus, sarcina agregatelor tau a fost cea mai mare în medie între cele cinci cazuri de PD cu demență înregistrată, în timp ce testele pe molecule unice nu au identificat o populație specifică de specii nanoscopice αSyn asociate cu PD.
Evaluările neuropatologice clasice ale bolii Parkinson (PD) se concentrează de obicei pe agregarea alfa-sinucleinei în corpurile Lewy insolubile și pe pierderea celulelor dopaminergice în substanța nigra a midbrainului. Cercetările biofizice emergente sugerează că aceste corpuri de incluziune mari ar putea reprezenta produsele de sechestrare de stadiu tardiv, mai degrabă decât speciile toxice primare.
Aceste studii indică prezența unor specii intermediare, mai mici și foarte solubile, denumite agregate nanoscopice. Un număr tot mai mare de dovezi experimentale sugerează că aceste agregate nanoscopice ar putea fi mai toxice decât fibrilele mature, deși efectele lor în creierul uman rămân incerte.
Din păcate, în timp ce patologia tau post-mortem este documentată în până la 50% din cazurile de demență PD, imuno-histochimia convențională (IHC) nu poate rezolva sau caracteriza în mod fiabil cele mai mici agregate sub-difracție. Ca urmare, nu este clar dacă acumularea nanoscopică de tau este o caracteristică specifică a PD sau reflectă o tauopatie legată de vârstă coincidentă.
Studiul actual a avut ca scop rezolvarea acestor dinamici patologice prin profilarea sistematică a agregatelor solubile nanoscopice și a incluziunilor insolubile în șase regiuni cheie ale creierului: hipocampusul, amigdala, substanța nigra, putamenul, cortexul frontal și cortexul occipital.
Colectivul principal de probe al studiului a inclus 29 de cazuri post-mortem, sau creiere donate, pe care autorii le-au împărțit în trei grupuri distincte de studiu: 1. Indivizi cu PD idiopatic (n = 14; cinci cu demență înregistrată), 2. Cazuri de control non-PD cu patologie tau legată de vârstă (AR-tau; n = 7, predominant stadiul Braak III) și 3. Controale cu neuropatologie minimă (stadiul Braak 0-II; n = 8). În plus, au fost evaluate 9 probe de putamen din boala Alzheimer (AD) (stadiile Braak III-VI) pentru a permite evaluarea comparativă între boli.
Pentru a diferenția populațiile de agregate, cercetătorii au combinat imuno-histochimia DAB pe țesut fixat în formalină cu teste SiMPull efectuate pe fracții de țesut proaspăt congelat solubile.
Endpoint-urile cantitative ale studiului au evaluat densitatea agregatelor, estimarea legării anticorpilor de detecție per agregat ca o măsură bazată pe intensitate a dimensiunii agregatului, colocalizarea multi-color a fluoroforilor (HT7 pentru tau total, AT8 și pT181 pentru pTau, Syn211 pentru αSyn) și măsurile de lungime de super-rezoluție DNA-PAINT. Prezența agregatelor pTau în putamen a fost examinată suplimentar în situ în trei probe PD și trei probe de control utilizând microscopie STED.
Analiza SiMPull a studiului a relevat că intensitatea tau total a fost bimodală. Vârful populației de intensitate scăzută (1-10 anticorpi/agregat) a fost interpretat ca fiind corespunzător multimeroarelor fiziologice. Populația de înaltă intensitate (10-1.000 anticorpi/agregat) a marcat în schimb speciile asociate cu boala.
Este demn de menționat că, în timp ce IHC standard a arătat o colorare tau neglijabilă în putamen, SiMPull a identificat o creștere asociată cu PD a agregatelor pTau de înaltă intensitate în putamen (p = 0.007 față de controale; p = 0.030 față de AR-tau).
Imaginile de super-rezoluție DNA-PAINT au confirmat că aceste agregate pTau din putamen au format structuri fibrilare cu lungimi cuprinse între 30 și 800 nm. Comparările între boli cu țesutul putamen din AD au arătat că AD de stadiu mediu Braak (III-IV) a prezentat predominant agregate tau total de intensitate scăzută, în timp ce AD avansată (V-VI) a arătat o intensitate mai mare a agregatelor pTau decât PD (p = 0.003) și AD de stadiu mijlociu (p = 0.015).
Aceste descoperiri susțin posibilitatea ca acumularea nanoscopică de tau să precede formarea incluziunilor vizibile. În amigdala cazurilor de PD, intensitatea SiMPull pTau a fost corelată invers cu acoperirea IHC αSyn (ρ = -0.61, p = 0.04), sugerând o relație complexă între patologia corpurilor Lewy și acumularea nanoscopica de tau, deși mecanismul și direcția acestei relații rămân incerte.
Comparările descriptive între subgrupuri au arătat în continuare că cazurile de PD cu demență au avut cea mai mare sarcină medie de agregate pTau nanoscopice în lobul temporal medial și în putamen. În schimb, SiMPull αSyn nu a identificat o populație distinctă de agregate nanoscopice în creierele PD. Este important de menționat că 87.8% din semnalele αSyn în PD au legat mai puțin de cinci anticorpi de detecție și au fost interpretate ca multimere fiziologice de ordin scăzut, consistente cu dimerii și tetramerii detectați prin PAGE nativ.
Acest studiu oferă dovezi că sarcina patologiei tau în boala Parkinson ar putea fi subestimată de metodele imuno-histochimice convenționale. Descoperirile sale au arătat că agregatele pTau solubile și nanoscopice au fost detectate în putamen, în ciuda absenței vizibile a incluziunilor tau, sugerând că aceste specii ar putea precede formarea incluziunilor.
Autorii subliniază că, deși
