The cysteine protease legumain in A2 astrocytes and Parkinson’s disease

Abstract

Parkinsons sykdom (PD) er den nest vanligste nevrodegenerative sykdommen i verden. Sykdommen er kjennetegnet ved motorisk dysfunksjon som følge av degenerering av dopaminerge nevroner, men ikke-motoriske symptomer som søvnforstyrrelser, depresjon og kognitiv dysfunksjon kan også forekomme. Foreløpig er det ingen biomarkører for PD, noe som resulterer i diagnostisering av sykdommen først etter symptomutbrudd og på et tidspunkt hvor de fleste nevronene i den affiserte hjerneregionen allerede er døde. Det finnes ingen kurativ behandling for PD, og det er derfor et behov for forskning på både nye biomarkører og mulige målmolekyler for legemidler ved sykdommen. Blant kjennetegnene ved PD er nevroinflammasjon som til dels er forårsaket av reaktive astrocytter, og proteolytisk spalting av proteinet α-synuklein som fører til at proteinet aggregerer og danner nevrotoksiske Lewy-legemer. Det er kjent at α-synuklein er substrat for cysteinproteasen legumain. Preliminære data fra forskningsgruppen vår tyder på at legumain er tilstede i reaktive astrocytter i flere in vivo modeller for nevroinflammasjon, inkludert PD. Reaktive astrocytter er klassifisert som enten nevrotoksiske (A1) eller nevroprotektive (A2), men om legumain er uttrykt i A1 og/eller A2 er ikke kjent. Målet med denne masteroppgaven var å studere om legumain finnes i reaktive astrocytter og i så fall hvordan legumain er regulert i disse cellene. I tillegg ble uttrykket av legumain i hjernebiopsier og nivået av legumain i cerebrospinalvæske (CSF) fra pasienter med PD studert. DI TNC1-cellelinjen av type A2 reaktive astrocytter fra rottehjerne ble dyrket og behandlet med eller uten kondisjonert medium inneholdende prolegumain eller den endogene inhibitoren av legumain, cystatin E/M, for å studere uttrykk av og internalisering av henholdsvis prolegumain og cystatin E/M. Cellelysater ble analysert for totalprotein, legumainaktivitet og immunoblotting. Legumain i CSF-prøver ble analysert ved «enzyme-linked immunosorbent assay», mens hjernebiopsiene ble analysert ved immunhistokjemi. Resultatene fra denne studien viste at A2 reaktive astrocytter inneholder aktiv legumain og er i stand til å internalisere og aktivere prolegumain, noe som tyder på at legumain har en rolle i disse cellene. Legumainkonsentrasjonen i CSF fra PD-pasienter og kontrollpersoner var ikke signifikant forskjellige, noe som tyder på at sekresjon av legumain til CSF ikke påvirkes av PD. Immunhistokjemi av hjernebiopsiene viste inkonklusive resultater. Hvorvidt legumain har en rolle i utviklingen og progresjonen av PD gjenstår å bli utforsket. Resultatene fra denne studien øker imidlertid kunnskapen om legumain i sentralnervesystemet og spesielt ved PD.