Pemindahan sumsum tulang muda boleh membalikkan gejala penyakit Alzheimer

Dalam kajian baru-baru ini yang diterbitkan dalam jurnal Science Advances, sekumpulan penyelidik China menggunakan model tetikus untuk meneroka kemungkinan meremajakan sistem imun melalui pemindahan sumsum tulang daripada tikus muda untuk melambatkan penuaan imun dan berpotensi menggunakan ini sebagai strategi terapeutik terhadap penyakit Alzheimer.

Semakin banyak kajian menunjukkan peranan disfungsi sistem imun dalam patogenesis penyakit Alzheimer. Telah diperhatikan bahawa kira-kira 50% gen yang dikaitkan dengan penyakit Alzheimer, seperti BIN1 (protein penyesuai pengekodan 1), CD33 (pengekodan antigen permukaan myeloid) dan reseptor yang dinyatakan pada sel myeloid 2 (TREM2), terlibat dalam proses sistem imun.

Penurunan fungsi imun yang berkaitan dengan usia mengakibatkan pengeluaran sel imun berkurangan, kepelbagaian repertoir imun berkurangan, dan pengumpulan sel imun yang tidak berfungsi, fenomena yang dikenali sebagai penuaan imun. Penuaan imun dianggap sebagai pemacu penuaan sistemik, termasuk penuaan otak, dan meningkatkan kerentanan kepada penyakit degeneratif berkaitan usia seperti penyakit Alzheimer. Oleh itu, dapat dibayangkan bahawa peremajaan sel imun mungkin mempunyai kesan positif dalam memperlahankan perkembangan penyakit Alzheimer.

Dalam kajian semasa, para penyelidik menggunakan tikus penyakit Alzheimer transgenik berusia sembilan bulan dan memindahkan sumsum tulang daripada tikus penyakit Alzheimer yang lebih muda (dua bulan) ke dalamnya. Dalam kumpulan kawalan, tikus dipindahkan dengan sumsum tulang daripada tikus berusia sembilan bulan yang serupa.

Para penyelidik membuat hipotesis bahawa sel stem hematopoietik, yang menimbulkan sel imun periferal, dalam sumsum tulang tikus muda boleh meremajakan sel imun senescent dan menyediakan strategi terapeutik yang berpotensi terhadap penyakit Alzheimer. Sel mononuklear darah periferal (PBMCs) dicirikan untuk menentukan perubahan dalam ekspresi gen sel imun periferi.

Kajian menunjukkan bahawa sel limfohematopoetik periferal pulih kira-kira tiga minggu selepas pemindahan sumsum tulang. Oleh itu, para penyelidik membuat hipotesis bahawa kesan anti-Alzheimer akan terbukti selepas tiga minggu, dan mereka menjalankan ujian tingkah laku seperti Y-maze dan ujian medan terbuka untuk menilai fungsi otak.

PBMC dianalisis untuk menilai kesan sumsum tulang tua dan muda pada komposisi sel imun pada tikus. Perkadaran sel B, sel pembantu T, sel T sitotoksik, monosit, makrofaj, sel dendritik, neutrofil, basofil, dan sel pembunuh semulajadi telah ditentukan.

Di samping itu, ujian seperti fagositosis β amyloid dan fagositosis serpihan selular dilakukan untuk menilai fungsi monosit. Bahagian otak daripada tikus yang dikotori telah diwarnai untuk analisis imunokimia dan ujian imunohistokimia. Bahagian otak telah diwarnai untuk plak amiloid β dan neurodegenerasi berdasarkan apoptosis neuron dan kehilangan dan degenerasi neurit.

Bahagian otak juga digunakan untuk analisis isipadu otak dan Western blotting untuk amyloid β dan jumlah protein prekursor amiloid. Faktor keradangan seperti interleukin-10, interferon-γ, dan faktor nekrosis tumor-α dinilai menggunakan immunoassay enzim.

Jumlah asid ribonukleik (RNA) yang diekstrak daripada monosit digunakan untuk tindak balas rantai polimerase transkripsi terbalik kuantitatif (qRT-PCR), manakala mikroglia digunakan untuk penjujukan RNA pukal. Selain itu, proteom plasma dinilai menggunakan spektrometri jisim kromatografi-tandem cecair.

Data RNA-seq sel tunggal dianalisis untuk pengenalpastian jenis sel dan ekspresi gen pembezaan, analisis rangkaian pengawalseliaan faktor transkripsi, penilaian komunikasi selular dan pengayaan laluan.

Kajian mendapati bahawa pemindahan sumsum tulang muda dengan ketara mengurangkan kemerosotan saraf, beban plak amiloid, dan keradangan saraf, dan meningkatkan defisit tingkah laku yang diperhatikan dalam model tikus penyakit Alzheimer yang berumur. Peningkatan pelepasan β amiloid juga menyumbang kepada peningkatan amiloidosis serebrum.

Data penjujukan RNA sel tunggal menunjukkan bahawa ekspresi pelbagai gen yang dikaitkan dengan penyakit Alzheimer dan penuaan telah dipulihkan dalam jenis sel imun yang berbeza selepas pemindahan sumsum tulang muda. Selain itu, tahap peredaran protein rembesan berkaitan penuaan adalah lebih rendah selepas pemindahan sumsum tulang.

Para penyelidik mendapati bahawa antara gen yang dinyatakan secara berbeza yang dikaitkan dengan penuaan, gen risiko penyakit Alzheimer menunjukkan ekspresi tertinggi dalam monosit. Memandangkan monosit yang beredar boleh membersihkan amiloid β, kemerosotan berkaitan usia fagositosis amiloid β oleh monosit boleh mempercepatkan pembentukan plak. Oleh itu, peremajaan monosit bersama-sama dengan sel imun lain melalui pemindahan sumsum tulang muda mewakili strategi terapeutik yang menjanjikan.

Kesimpulannya, hasil kajian menyokong keberkesanan pemindahan sumsum tulang muda dalam meremajakan sel imun senescent, yang mengakibatkan pengurangan neurodegenerasi dalam model tikus penyakit Alzheimer. Fungsi monosit yang lebih baik menghasilkan peningkatan pelepasan β amiloid dan mengurangkan keradangan saraf.

Defisit tingkah laku yang diperhatikan dalam model tetikus penuaan penyakit Alzheimer juga bertambah baik berikutan pemindahan sumsum tulang daripada tikus muda. Diambil bersama, keputusan ini menunjukkan bahawa pemindahan sumsum tulang muda adalah strategi yang menjanjikan untuk merawat penyakit Alzheimer.