천연 스크래피의 다양한 뇌 영역에서 독특한 유료 유사 수용체 유전자 발현 및 신경교 반응 2부
Jun 13, 2024
2.2. 세라피에 자연 감염된 양의 해마 신경병리학적 특징
스크래피에 감염된 양과 대조군 양에서는 피라미드 세포층 CA1, CA3, CA4 및 SLM(그림 3)과 같은 모든 병리학적 마커에 대해 다음 4개의 해마 영역을 더 자세히 검사했습니다.
최근 연구에 따르면 피라미드 세포층은 기억에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 피라미드 세포층은 주로 외부 환경에 대한 인식과 기억 저장을 담당하는 뇌의 신경 세포입니다.
학습과 기억 중에 피라미드 세포층은 뉴런 간의 의사소통을 자극하여 기억의 저장과 검색을 향상시킬 수 있는 일부 신경전달물질을 방출합니다. 또한 피라미드 세포층은 학습 및 기억 과정에서 정보를 선별하고 통합하여 새로운 지식과 기술을 빠르게 습득하는 데 도움을 줍니다.
연구에 따르면 피라미드 세포층의 기능과 건강이 기억력에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 피라미드 세포층이 손상되거나 심한 스트레스를 받으면 기억력이 크게 영향을 받을 수 있습니다. 그러므로 좋은 학습과 기억 능력을 유지하려면 피라미드 세포층의 건강과 유지에 주의를 기울여야 합니다.
피라미드 세포층의 건강과 유지를 위한 권장사항에는 식이요법, 운동, 수면이 포함됩니다. 예를 들어, 지방산과 항산화제가 풍부한 식단은 피라미드 세포층의 건강을 증진하는 데 도움이 될 수 있습니다. 규칙적인 운동은 신경계의 기능과 탄력성을 향상시킬 수 있습니다. 좋은 수면 습관은 피라미드 세포층의 스트레스를 줄이고 기억 강화 및 검색을 촉진하는 데 도움이 될 수 있습니다.
즉, 피라미드형 세포층은 학습과 기억에 중요한 역할을 합니다. 학습 및 기억 능력을 향상시키기 위해서는 피라미드 세포층의 건강과 유지에 주의를 기울여야 합니다.
동시에 과도한 피로와 스트레스를 피하고 뇌에 적절한 휴식과 회복 시간을 제공하여 기억력이 지속적으로 향상되고 완벽해질 수 있도록 해야 합니다.
기억력을 향상시켜야 함을 알 수 있습니다. 시스탄체에는 항산화, 항염증, 항노화 효과가 있어 기억력을 크게 향상시킬 수 있으며, 이는 뇌의 산화 및 염증 반응을 줄여 신경계의 건강을 보호하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 또한 시스탄체는 신경세포의 성장과 회복을 촉진하여 신경망의 연결성과 기능을 향상시킬 수 있습니다.
이러한 효과는 기억력, 학습능력, 사고속도 향상에 도움을 줄 수 있으며, 인지기능 장애 및 퇴행성 신경질환의 발생을 예방할 수도 있습니다.
그림 3. 스크래피 감염 및 대조 양의 서로 다른 4개 해마 영역에서 신경병리학적 병변(HE), PrPSc 침착, 성상 교세포증(GFAP) 및 소교세포증(Iba1)의 분포: 추체 세포층 CornuAmmonis(CA) 1, 3 및 4 , 그리고 SLM (stratum lacunosum-moleculare).
그래프는 분석된 각 매개변수에 대한 반정량적 평가 값을 나타냅니다. (A) 분석된 모든 해마 영역에서 가벼운 해면상 변화가 관찰되었습니다. (B) CA1, CA3 및 CA4의 신경내 PrPSc 패턴(L42)과 SLM의 광범위한 미세한 세분화된 PrPSc 패턴. (C) 대조군 양에 비해 스크래피 감염에서 Iba1 염색이 증가했습니다.
확대된 이미지는 관찰된 형태학적 차이 중 일부를 보여줍니다. (D) 대조군과 비교하여 스크래피에 감염된 양에서 중등도의 반응성 성상교증의 징후. 점수 범위는 0(음수)부터 5(최대 강도)까지입니다.
정규 분포 데이터와 비정규 분포 데이터에 대해 각각 Student's t-test 또는 Mann-Whitney U 테스트를 사용하여 중요한 차이를 결정했습니다. * p < 0.05, ** p < 0.01. 스케일 바=200 µm.
해마의 해면증은 매우 경미했으며 CA1, CA3, CA4 및 SLM에서 간헐적으로 액포가 관찰되었습니다(그림 3A). 이 제한된 신경 손실은 CA1 및 CA3에서 드물지만 집중적으로 강렬한 PrPSc 침착과 대조됩니다(그림 3B).
CA4와 SLM에서는 매우 약한 PrPSc 염색이 관찰되었습니다. 이 뇌 영역에서는 뚜렷한 PrPSc 패턴이 관찰되었습니다(그림 S2). CA1과 CA3에서는 신경내 및 신경필 관련PrPSc 패턴이 우세한 반면, 신경교내 침착은 SLM에서 관찰되는 주요 형태학적 패턴이었습니다.
약한 신경내 및 신경필 관련PrPSc 패턴은 CA4에서 일관되게 관찰되었지만 강도는 CA1 및 CA3에서 관찰된 것보다 낮았습니다. Iba1은 대조군 샘플에서 구성적으로 발현되고 드물게 분포되었습니다. 대조적으로, CA1, CA3, CA4 및 스크래피 감염 양의 SLM에서는 현저한 소교증이 관찰되었습니다.
그러나 소교세포의 형태학적 특징은 이들 뇌 영역 간에 상당히 달랐습니다. CA1 피라미드 층에서 대부분의 소교세포는 비대 형태의 특징인 세포체가 확대된 짧은 돌기를 나타냈습니다.
CA4에서 소교세포도 비대했지만 CA1 소교세포보다 더 길고 얇은 가지를 나타냈다. 한편, SLM의 비대성 소교세포는 부풀어 오른 세포체와 함께 짧고 얇은 돌기를 보여주었습니다. 대조적으로, CA3에서는 앞서 언급한 막대-미세아교세포 형태를 관찰했습니다[42].
이들 소교세포는 길쭉한 세포체를 가지고 있으며, CA3 피라미드세포층에 수직으로 배열된 길고 평행한 일차 돌기와 긴 일차 돌기보다 짧은 보조 가지를 가지고 있습니다.
GFAP 면역염색은 대조 양에 비해 스크래피에 감염된 CA1 및 CA3 피라미드 세포층에서 크게 증가했습니다. 흥미롭게도 PrPSc 점수는 CA1과 CA3에서 가장 높았습니다. CA4 피라미드 세포층이나 SLM에서는 차이가 관찰되지 않았습니다.
2.3. 스크래피에 감염된 tg338 마우스의 신경병리학
양에서 분석된 해면질증, PrPSc 침착, 소교세포증 및 성상교증의 동일한 신경병리학적 마커를 스크래피에 뇌내 감염된 임상적으로 영향을 받은tg338 마우스의 시상에서 검사했습니다(그림 4).
대조군과 비교하여, 액포가 신경필로 제한되어 있는 스크래피 감염 마우스의 시상에서 해면질증의 유의한 차이(p < 0.05)가 관찰되었습니다.
PrPSc 침전물은 세포질과 신경필 수준에 널리 분포되어 있습니다. 신경교증 평가에서는 스크래피에 감염된 마우스와 대조군 마우스 사이의 Iba1 및 GFAP 면역염색에서 유의미한 차이가 나타났으며, 성상교세포와 소교세포 모두 비대증 형태를 나타냈습니다.
PrPres 축적은 또한 모든 스크래피에 감염된 마우스에서 WB에 의해 평가되었으며, 이는 일정한 19 kDa 밴드 패턴을 나타냅니다(그림 5). tg338 마우스의 PrPres 신호 강도는 복용량, 접종 연령 및 희생 시간이 제어된 실험적 감염에 대해 예상된 바와 같이 양보다 개인 간에 더 균질했습니다.
정상적인 뇌 균질액을 접종한 대조 마우스에서는 신호가 검출되지 않았으며 이는 음성 IHC 결과와 일치하지 않습니다.
그림 4. 해면체증(헤마톡실린-에오신), PrPSc 침착(R486항체), 성상교세포(신경교섬유 산성 단백질, GFAP) 및 소교세포(이온화 칼슘)를 평가하기 위해 스크래피 감염(뇌내 접종) 및 연령 일치tg338 대조 마우스의 시상 섹션 -바인딩어댑터 분자-1). (A, E) 스크래피 감염 대 대조 마우스의 신경필에 주로 위치한 심각한 해면상 병변. (B, F) 몇몇 PrPSc 양성 뉴런은 스크래피에 감염된 마우스에서 분명하지만 대조군에는 없습니다. (C, G) 대조군에 비해 스크래피에 감염된 마우스에서 더 강렬한 면역 염색 및 두꺼운 과정을 나타내는 활성화된 미세아교세포. (D, H) 대조군에 비해 스크래피에 감염된 마우스에서 비대해진 세포체 및 과정으로 성상교증이 증가했습니다. 점수 범위는 0(음수)부터 5(최대 강도)까지입니다.
정규 분포 데이터와 비정규 분포 데이터 각각에 대해 Student's t-testor Mann-Whitney U 테스트를 사용하여 중요한 차이가 결정되었습니다. * p < 0.05,** p < 0.01. 스케일 바=200 µm.
그림 5. 일치하는 대조군과 비교하여 스크래피를 뇌내 접종한 임상적으로 영향을 받은 tg338 마우스의 CNS에서 PrPres 축적의 웨스턴 블롯 검출.
적절한 비교를 위해 동등한 단백질량을 로드하고 SHA31 단일클론항체를 사용하여 면역블롯을 실행했습니다. 분자량 마커(kDa)는 면역블롯의 왼쪽에 표시됩니다.
Prpsc에 대한 반응으로 TLR 발현의 상향 조절은 이전에 실험적 생체 내 및 시험관 내 조건에서 보고되었습니다. 따라서 자연 및 실험적 질병의 맥락에서 CNS의 주요 프리온 유발 신경병리학적 변화의 존재를 특성화한 후 우리는 조사했습니다. 이러한 변화가 TLR 유전자 발현의 변화와 상관관계가 있는지 여부.
이를 위해 우리는 TLR 신호 전달과 관련된 두 가지 주요 어댑터 단백질인 MyD8g 및 Trif의 발현을 평가하기 위해 양의 4개 뇌 영역에서 채취한 샘플을 사용하여 qPCR을 수행했습니다. TLR과 협력하는 청소부 수용체인 CD36; 그리고 TLR mRNA.
또한 찬성과 반대 네 가지 수준을 측정했습니다. 염증 반응을 추가로 평가하기 위해 양의 시상과 해마의 염증성 사이토카인을 분석합니다. tg338 마우스에서 우리는 시상에서 MyD88과 TLR{4}}의 mRNA 수준을 측정했습니다.
대조군과 관련하여 유의미한 차이가 관찰된 유전자 및 해당 배수 변화가 표 $1에 표시되어 있으며 대조군과 스크래피에 감염된 양의 ACt 값이 그림 $3에 표시되어 있습니다.
변경된 유전자의 수는 꼬리-입쪽 방향으로 감소했습니다. 스크래피에 감염된 양의 연수(medulla oblongata)는 TLR 유전자 발현의 가장 큰 변화가 관찰된 영역이었습니다(그림 6). 이 영역에서 TLR2, 3, 4, 6,7, 8, 9 및 CD36의 발현은 대조군 동물에 비해 스크래피 감염 동물에서 상당히 더 높았습니다(p < 0.01).
시상에서 TLR6, MyD88 및 CD36은 스크래피 감염 그룹에서 상당히 상향조절된 반면(p < 0.05), TLR2 및 TLR3은 상향조절 경향을 나타냈습니다(p < {{12} }.1). 전두엽 피질(최측부 영역)에서는 TLR4와 CD36이 유일하게 과발현된 유전자였습니다(p < 0.05).
놀랍게도, 스크래피에 감염된 양의 해마에서는 대조적인 발현 패턴이 발견되었으며, 여기서 TLR2와 MyD88은 하향 조절되었으며(p < 0.01) TLR1은 하향 조절 경향을 보였습니다(p < 0.1). .
또한 해마는 CD36 발현이 증가하지 않은 유일한 영역이었습니다. 전반적으로, TLR4는 개인 내 가변성으로 인해 시상이나 해마에서는 유의미한 차이가 관찰되지 않았지만, 네 가지 뇌 영역 모두에서 스크래피 감염 대 대조군 양에서 가장 많이 상향조절된 유전자였습니다.
사이토카인 수준을 분석한 결과, 스크래피 감염 대 대조군 양의 시상에서 TGF-, IL-10 및 IL-6의 과발현이 나타났으나 해마에서는 변화가 없었습니다(그림 7).
그림 6. 대조군과 스크래피 감염 양의 연수(A), 시상(B), 전두엽 피질(C) 및 해마(D)에서 TLR 1-10, MyD88, Trif 및 CD36의 유전자 발현 .
데이터는 대조 양에 관한 평균 배수 ± SEM 증가로 표시됩니다(점수 1로 표시). 정규 분포 데이터와 비정규 분포 데이터에 대해 각각 Student's t-test 또는 Mann-Whitney U 테스트를 사용하여 평균 점수를 비교했습니다. # p < 0.1, * p < 0.05, ** p < 0.01.
그림 7. 대조 및 자연적 스크래피의 시상(A)과 해마(B)에서 항염증성 사이토카인 TGF- 및 IL-10과 전염증성 사이토카인 TNF- 및 IL-6의 유전자 발현 - 감염된 양.
데이터는 컨트롤에 관한 평균 ± SEM 배수 변화로 표시됩니다(점수 1로 표시). 정규 분포 데이터와 비정규 분포 데이터에 대해 각각 Student's t-test 또는 Mann-Whitney U 테스트를 사용하여 평균 점수를 비교했습니다. * p < 0.
자연 질병에서 CNS의 TLR 발현 변화가 스크래피로 뇌내 감염 후 tg338 쥐 모델에서 유도된 것과 비교 가능한지 여부를 조사하기 위해 TLR 및 MyD88의 전사 수준을 tg338 마우스의 시상에서 평가했습니다(그림 8). TLR1 및 TLR2 mRNA 수준은 대조군에 비해 유의하게 증가했으며(p < 0.01) TLR7이 상향 조절되는 경향이 있었습니다(p< 0.1). The levels of TLR8 expression were undetected.
그림 8. 대조군(스크래피 음성 접종원)에 비해 스크래피 양성 접종원을 뇌내 접종한 임상적으로 영향을 받은 tg338 마우스의 시상에서 TLR1-7, TLR9 및 MyD88의 유전자 발현. 결과는 대조군에 관한 평균 ± SEM 배수 변화로 표시됩니다(점수 1로 표시). 평균 점수는 각각 정규 분포 데이터와 비정규 분포 데이터에 대해 Student's t-test 또는 Mann-Whitney U 테스트를 사용하여 비교되었습니다. # p < {{10}}.1, ** p < 0.01.
2.5. TLR4 단백질 수준의 평가로 스크래피에 감염된 양에서 qPCR에 의해 검출된 상향 조절 확인
관찰된 TLR4 mRNA의 증가가 단백질 수준의 변화로 해석되는지 확인하기 위해 TLR4는 스크래피에 감염된 양 4마리와 대조군 양 4마리의 연수, 시상, 해마 및 전두엽 피질에서 WB로 평가되었습니다(그림 9).
qPCR 결과와 일치하게, TLR4 단백질 수준은 스크래피에 감염된 양의 뇌 4개 영역 모두에서 유의하게 증가했습니다(p < 0.05).
그림 9. 스크래피 감염 양 대 대조 양의 연수(Mo), 시상(Th), 해마(Hc) 및 전두엽 피질(Fc)에서의 TLR4 단백질 발현(그룹당 n{3}}). -액틴은 로딩 컨트롤로 사용되었습니다.
그래프는 농도계 값을 나타내며 스크래피 감염 대 대조 양의 모든 영역에서 TLR4 발현의 상당한 증가를 나타냅니다. 데이터는 평균 ± SEM으로 표시됩니다. 평균 점수는 Student's t-test를 사용하여 비교되었습니다. * p < 0.05.
3. 토론
최근 몇 년간 프리온 질환의 신경염증 반응에 대한 연구를 통해 기본 메커니즘과 결과를 더 잘 이해할 수 있게 되었습니다.
신경염증은 반응성 소교세포증과 성상교세포증을 포함하며[43], 둘 다 임상 징후가 시작되기 전에 감지될 수 있고 해면체증 및 신경 세포 손실에 선행합니다[7,8,18].
프리온 질환에서 소교세포 활성화가 유익한지 아니면 해로운지 여부는 여전히 논쟁의 여지가 있습니다. 일부 저자는 소교세포 활성화 및 증식이 신경염증 과정 및 그에 따른 신경변성에 기여한다고 주장합니다[8,18,44].
그러나 다른 사람들은 소교세포의 전반적인 보호 역할을 지적하고, 시험관 내 연구에서는 미세아교세포가 PrPSc를 내부화하고 분해할 수 있음을 나타냅니다[27,45]. 이러한 발견에 맞춰, 생체 내 실험에서는 소교세포 고갈이 생존 기간을 감소시키는 것으로 나타났는데, 이는 아마도 PrPSc 제거 감소로 인한 것 같습니다[46,47].
따라서 질병 진행 중에 여러 반응성 미세아교세포 표현형이 존재하여 질병 단계 초기에 신경 보호 효과를 발휘하고 질병이 진행됨에 따라 해로운 효과를 유발하는 전염증성 표현형으로 바뀌는 것이 타당합니다[9,10]. 한 가지 가설은 TLR 신호전달이 프리온 질환에서 신경교 세포 활성화를 중재한다고 제안합니다.
알츠하이머병에서 소교세포의 아밀로이드 섬유 흡수는 TLR 활성화에 의해 촉진되는 것으로 알려져 있습니다[48,49]. 따라서 신경교 세포에서 TLR의 활성화는 응집되거나 비정상적인 단백질(예: 프리온 단백질)을 제거하는 역할을 할 수 있지만 만성 활성화는 숙주에게 해로울 수 있으며 결과적으로 신경 독성 및 신경 세포 사멸을 초래할 수 있습니다.
현재까지 프리온 발병에서 TLR의 역할에 대한 데이터는 매우 제한적입니다. 쥐 모델에서 CNS의 TLR 발현 변화를 측정한 연구는 거의 없으며, 한 연구에서는 양의 혈액에서 TLR 발현 변화가 보고되었으며, 모든 사례는 프리온 질환에 실험적으로 감염된 동물을 사용했습니다[22,26,30].
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