Neu1 eksikliği bulunan fare modelinde nöroenflamasyon belirteçlerinin araştırılması

Abstract

Lizozomal nöraminidaz 1, oligosakaritlerden ve glikokonjugatlardan sialik asidin uzaklaştırılmasında sorumludur. Neu1 sialidaz, koruyucu protein katepsin A ve glikosidaz β-galaktosidaz ile enzim kompleksi oluşturmaktadır. Neu1 sialidazdaki mutasyonlar sialidoza neden olur ve Neu1-/- fareleri sialidoz hastalarının semptomlarını gösterir. In vitro çalışmalarda, GM3 gangliosidinin lizozomal sialidazın substratı olduğu gösterilmiştir ve sialidoz hastalarına ait otopsi dokularında GM3, GD3 ve GM4 gangliosid düzeylerinde belirgin bir artış gözlenmiştir. Ayrıca Neu1 enziminin interlökinlerin ekspresyonu, Toll benzeri reseptörün aktivasyonu ve bağışıklık hücrelerinde NF-kB üretimi gibi bağışıklık yanıtında düzenleyici rollere sahip olduğu bulunmuştur. Ancak Neu1 sialidaz eksikliğinde enflamatuar yollar ile sekonder lipit metabolizmaları arasındaki ilişki belirsizliğini korumaktadır. Burada Neu1-/- faresine ait dokulardaki sekonder lipit değişikliklerini ve enflamatuar yanıtı araştırmayı amaçladık. Bu çalışmada 2 ve 5 aylık Neu1-/- farelerine ait beyin, dalak ve böbrek dokularında lipidomik, moleküler, histolojik ve immünohistokimyasal analizler gerçekleştirildi. 2 ve 5 aylık Neu1-/- faresine ait beyin, dalak ve böbreklerinde ikincil lipitlerin (fosfotidilkolin, fosfatidiletanolamin ve fosfotidilinositol) seviyelerinde azalma gözlemlenirken ve pro-inflamatuar sitokin seviyelerinin arttığı, glikokonjugat birikimleri, morfolojik dejenerasyonlar, oligodendrosit ve nöron kaybı, astroglioz ve mikroglioz olduğu bulunmuştur. Bulgularımızın ışığında, Tip II sialidoz fare modelinde azalmış gliserofosfolipid düzeyleri, aktif inflamatuar yanıtının biyobelirteçleri olarak düşünülebilir. Gelecekteki çalışmalarda, yeni terapötik stratejilerin belirlenmesinde ekspresyonları değişen gliserofosfolipidlerin hedef alınması ve bunların düzenlenmesi, sialidoz hastalarında hastalığın seyrini hafifletmek için çok önemli bir role sahip olabilir.

Lysosomal neuraminidase 1 is responsible for sialic acid removal from oligosaccharides and glycoconjugates. Neu1 sialidase forms enzyme complex with protective protein cathepsin A, and glycosidase β-galactosidase. Mutations in Neu1 sialidase cause sialidosis, and Neu1-/- mice show symptoms of sialidosis patients. GM3 ganglioside is defined as substrate of lysosomal sialidase in vitro, and marked increase in GM3, GD3, and GM4 ganglioside levels in brain, spleen and liver autopsy tissues of sialidosis patients. Additionally, it was monitored that Neu1 has regulatory roles in immune response; expression of interleukins, activation of Toll-like receptor, and production of NF-kB in immune cells. However, relationship between inflammatory pathways and secondary lipid metabolisms in Neu1 sialidase deficiency remains unclear. Here, we aimed to investigate secondary lipid alterations and inflammatory response in tissues of Neu1-/- mice. In this study, lipidomic, molecular, histological and immunohistochemical analyses were performed in brain, spleen and kidney tissues of 2- and 5-month-old Neu1-/- mice. Decreasing levels of secondary lipids (phosphotidylcholine, phosphatidylethanolamine, and phosphotidylinositol) and elevated levels of pro-inflammatory cytokines, glycoconjugate accumulations, morphological degenerations, oligodendrocyte and neuronal loss, astrogliosis, and microgliosis were observed in brain, spleen and kidney of 2- and 5-month-old Neu1-/- mice. In the light of our findings, reduced levels of glycerophospholipids may be considered as biomarkers of activated inflammatory response in Type II sialidosis mice model. In the future studies, novel therapeutic strategies can target these altered glycerophospholipids, and their regulation can be crucial for alleviation of pathogenesis in sialidosis patients.