Author:

Keywords:

Alzheimer's disease, amyloid precursor protein, embryonic stem cell, neuronal differentiation, chimera

Abstract:

De ziekte van Alzheimer is de meest voorkomende vorm van dementie. In Be lgië lijden naar schatting zo’n 100000 personen aan de ziekte. Het amyloïd precursor eiwit of APP is een cruciaal eiwit in de pathogene se van de ziekte. Verschillende enzymen, gekend als de secretasen, knipp en APP in verschillende peptide fragmenten. In de amyloïdogene pathway z et de opeenvolgende klieving door ß- en γ-secretase het toxische Aß-amyloïd peptide vrij. Dit toxische amyloïd zal verv olgens aggregeren in onoplosbare plaques, de seniele plaques, die é én van de typische pathologische kenmerken zijn van de ziekte van Alzhei mer. In contrast met deze schijnbaar grondige kennis van de rol van APP in de pathogenese van de ziekte, blijft ons begrip van de normale functie van dit eiwit erg beperkt. Aan APP werd reeds een rol toegekend in heel wat neuronale functies – neuronale differentiatie, neuronale migratie, uitg roei van neurieten, vorming van synapsen,... -, maar de bewijzen hiervoo r zijn erg controversieel. Daarom hebben we besloten de normale functie van APP te bestuderen in ne uronen waarin zowel APP als twee aanverwante eiwitten, APLP1 en APLP2, o ntbreken – om compensatie door de overige APP familieleden te voorkomen. De kans om APP/APLP1/APLP2 drievoudige knockout (APP tKO) dieren te ver krijgen uit de leefbare oudercombinaties was extreem klein. Daarom optee rden wij voor een volledig nieuwe aanpak: de neuronale differentiatie va n embryonale stamcellen afgeleid van deze muizen. Nadat we 2 onafhankelijke APP tKO ES cellijnen hadden afgeleid, hebben w e die gedifferentieerd in neuronen. In die neuronen hebben we de verschillende intrinsieke neuronale functie s bestudeerd waarin APP betrokken zou kunnen zijn. We onderzochten de zu iverheid van onze neuronale culturen en we verkregen gelijkaardige erg h oge zuiverheden (>90%) in zowel de APP tKO als de controle WT culturen. Vervolgens registreerden we de migratiesnelheid en de lengte van de neur ieten. Tot slot onderzochten we de aanwezigheid van glutamaterge synapse n – omdat het protocol vooral aanleiding geeft tot glutamaterge neuronen - en we maten met voltage-clamp spontane synaptische stromen. Verrassend genoeg bleek geen enkele van deze intrinsiek neuronale functi es verstoord door het gebrek aan APP. Dit betekent dat APP geen cruciale rol speelt in deze processen, maar het valt natuurlijk niet uit te slui ten dat APP een meer subtiele rol speelt in deze neuronale processen. Bo vendien is het mogelijk dat andere eiwitten de functie van APP overnemen en zo het gebrek aan APP compenseren. Tenslotte kan het ontbreken van e en duidelijk effect ook te wijten zijn aan de beperkingen van een < I>in vitro systeem. Zo is het niet ondenkbaar dat de glutamaterge neu ronen die met dit protocol verkregen worden niet dezelfde zijn als het s ubtype van neuronen waarin APP mogelijk zijn meest uitgesproken rol verv ult. Om deze kritiek te ondervangen besloten we om een stap verder te gaan en chimeren te maken die APP tKO cellen bevatten om zo de functie van APP& nbsp;in vivo te bestuderen. Deze APP tKO cellen (die GFP tot expressie brengen om ze gemakkelijk te kunnen onderscheiden) konden ook differentiëren tot neuronen. Zij migree rden normaal. De gelaagdheid van de cortex en de opbouw van de hippocamp us lieten evenmin duidelijke afwijkingen opmerken. De neuronen konden oo k lange neurieten vormen en synapsen waren ook aanwezig. Dus, ook in APP tKO chimere muizen vonden we geen evidentie voor een ess entiële rol van APP in neuronen. Het valt echter niet uit te sluiten dat APP een meer subtiele rol speelt onder specifieke omstandigheden. De mo delsystemen die wij ontwikkeld hebben – zowel de neuronale culturen afge leid van stamcellen als de chimere muizen- zijn een uitstekend uitgangsp unt voor verder onderzoek naar een meer subtiele rol voor APP in neurone n.