Investigation of the potential neuroprotective role of a BDNF analog in Parkinson's disease patient-derived neurons

Abstract

Η ασθένεια του Πάρκινσον (PD) συνιστά τη δεύτερη πιο συχνή νευροεκφυλιστική ασθένεια μετά την νόσο Αλτσχάιμερ και χαρακτηρίζεται από κινητικές δυσλειτουργίες, που έχουν συσχετιστεί με την προοδευτική απώλεια ντοπαμινεργικών νευρώνων στον μεσεγκέφαλο, αλλά και μη κινητικά συμπτώματα. Η μικρονευροτροφίνη BNN-20 είναι μια συνθετική ένωση που μιμείται τον νευροτροφικό παράγοντα BDNF και παρουσιάζει πλειοτροπική νευροπροστατευτική επίδραση στους ντοπαμινεργικούς νευρώνες της μέλαινας ουσίας του παρκινσονικού ζωικού μοντέλου "weaver". Στη μελέτη αυτή διερευνήσαμε τις πιθανές ευεργετικές επιδράσεις της σε ανθρώπινο κυτταρικό περιβάλλον. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήσαμε ένα κυτταρικό μοντέλο της PD βασισμένο σε νευρώνες προερχομενους από επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα ασθενών που φέρουν την p.A53T-α-synuclein μεταλλαγή. Το μοντέλο αυτό αναπαράγει μια σειρά από παθολογικούς φαινοτύπους όπως την πρωτεϊνική συσσωρευση, την αξονική παθολογία και την μειωμένη συναπτική συνδεσιμότητα. Η BNN-20 αύξησε ελαφρώς το ποσοστό των διαφοροποιημένων νευρώνων στις PD καλλιέργειες και προστάτεψε ως ένα βαθμό τους PD νευρώνες από απόπτωση προκαλούμενη από κυτταρικό στρες και τους άξονες τους από κατακερματισμό, χωρίς όμως να καταπολεμά την παρατηρούμενη βλάβη στην ανάπτυξη των νευριτών ή να επαναφέρει τα επίπεδα έκφρασης γονιδίων που έχουν απορρυθμιστεί στους PD νευρώνες. Για να επιβεβαιωθεί ο ευεργετικός νευροπροστατευτικός ρόλος της BNN-20 χρειάζεται περαιτέρω διερεύνηση των δράσεων της.Parkinson’s disease (PD) remains an incurable neurodegenerative disorder characterized by motor dysfunction related to the progressive loss of midbrain dopamine neurons while non-motor symptoms are also present. BNN-20 is a synthetic, BDNF-mimicking, microneurotrophin that has been shown to exhibit a pleiotropic neuroprotective effect on dopaminergic neurons of the substantia nigra pars compacta in the “weaver” mouse model of PD. Here, we assessed its potential effects in a unique human setting. In particular, we used an induced pluripotent stem cell (iPSC)-based model of PD from patients bearing the p.A53T-α-synuclein mutation that simulates disease-relevant phenotypes, including protein aggregation, compromised neuritic growth, axonal pathology and reduced synaptic connectivity. Our findings demonstrate that BNN-20 treatment increased slightly the percentage of differentiated neurons in PD cultures and protected partially PD neurons from stress-induced cell death and their axons from fragmentation without quenching neurite outgrowth impairment or restoring expression levels of genes associated with axon guidance and synaptic function, which were significantly dysregulated in PD neurons. Further investigation is needed to identify BNN-20 as a potential neuroprotective agent

    Similar works