Die heterozygote Deletion von Kallikrein-8 verbessert die strukturelle Neuroplastizität im transgenen CRND8 Mausmodell der Alzheimer-Krankheit
Die Protease Kallikrein-8 (KLK8) ist ein wichtiger Modulator der strukturellen Neuroplastizität, welche in frühem Stadium der Alzheimer-Krankheit gestört ist. Unsere Arbeitsgruppe detektierte pathologisch erhöhte zerebrale KLK8-Spiegel in an Alzheimer erkrankten Mäusen und Menschen.
In diesem Forschungsprojekt wurden KLK8 knock-down-Mäuse [mKlk8+/−] mit transgenen Mäusen gekreuzt, die humanes Amyloid-Vorläuferprotein überexprimierten [hAPP+/−], um die Neuroplastizität der Nachkommen (n=94) mit und ohne Alzheimer-Pathologie sowie mit und ohne mKlk8 knock-down zu untersuchen. Die zerebralen Proteinlevel der Plastizitäts-assoziierten KLK8-Substrate Ephrinrezeptor B2 (EPHB2), Neuronal cell adhesion molecule L1 (L1CAM) und Fibronectin (FN) sowie der strukturellen Plastizitätsmoleküle Synaptophysin (SYP), Growth associated protein 43 (GAP43) und Activity-regulated cytoskeleton-associated protein (ARC) wurden mittels Western Blot analysiert. Die hippokampale Anzahl neuronaler Vorläuferzellen wurde stereologisch in beiden Geschlechtern bestimmt. Transgene Mäuse mit Alzheimer-Pathologie wiesen im Vergleich zu ihren wildtypischen Geschwistern eine deutliche Reduktion der strukturellen Neuroplastizität auf. Dieses Defizit konnte durch mKlk8 knock-down teilweise bis auf wildtypisches Niveau ausgeglichen werden, während der mKlk8 knock-down auf die nicht transgenen Tiere ohne Alzheimer-Pathologie kaum einen Einfluss hatte. Infolge des mKlk8 knock-downs wiesen transgene Alzheimer-Mäuse beider Geschlechter gesteigerte zerebrale Proteinlevel von EPHB2, L1CAM, Fibronectin (nur Weibchen), SYP, GAP43 und ARC auf. Auch die hippokampale Anzahl an nicht differenzierten, mitotischen Zellen und neuronal differenzierenden Vorläuferzellen nahm infolge der KLK8-Suppression in transgenen Alzheimer-Mäusen beider Geschlechter zu.
Die strukturelle Neuroplastizität profitiert als eine der wichtigsten Charakteristika der Alzheimer-Pathologie stark von der Senkung pathologisch erhöhter KLK8 Spiegel, sodass KLK8 als neuer, vielversprechender Akteur in der Alzheimer-Medizin hervortritt.
We crossbred KLK8 knock-down mice [mKlk8+/−] with transgenic mice overexpressing human amyloid-precursor-protein [hAPP+/−] to analyze next generation’s neuronal plasticity by detecting cerebral protein levels of plasticity markers through western blotting and by stereological counting of hippocampal neuronal precursor cells.
Structural neuronal plasticity was severely reduced in transgenic mice with alzheimer’s pathology compared to wildtype littermates. This gap was closed by mKlk8 knock-down while healthy non-transgenics were nearly unaffected by mKlk8 knock-down.
We detected elevated Ephrinreceptor B2 (EPHB2), Neuronal cell adhesion molecule L1 (L1CAM), Fibronectin (FN, only females), Synaptophysin (SYP), Growth associated protein 43 (GAP43) und Activity-regulated cytoskeleton-associated protein (ARC) levels in transgenic mice’s neocortices of both sexes due to KLK8 reduction. Accordingly hippocampal neurogenesis of transgenic mice was enhanced by mKlk8 knock-down according to higher numbers of neuronal precursor cells.
Genetic reduction of pathologically elevated KLK8 rescued the structural neuronal plasticity in transgenic mice with alzheimer’s pathology, thus making KLK8 a promising new player in alzheimer’s disease.