Die Knockdown-vermittelte Kallikrein-8-Reduktion verbessert die Funktion der neurovaskulären Einheit im TgCRND8-Mausmodell der Alzheimer-Krankheit
An einem TgCRND8-Mausmodell der AD erfolgte die stereologische Quantifizierung Laminin gefärbter Blutgefäße in Hippokampus, Neokortex sowie Basalganglien geschlechtsgetrennt an folgenden Experimentalgruppen (gesund: kein humanes Amyloid Precursor Protein (hAPP-/-), AD-erkrankt: hAPP+/, physiologische KLK8-Level: mKlk8+/+, mKlk8-Knockdown: mKlk8+/-). Mittels Western Blot Analysen neokortikaler Hirnlysate fand die Messung der Proteinlevel der Aß-Transportproteine Multidrug Resistance Protein 1B (MDR1), Low Density Lipoprotein Receptor-Related Protein 1 (LRP1) und Receptor for Advanced Glycation Endproducts (RAGE) an den gleichen Versuchsgruppen statt.
Wir konnten zeigen, dass der mklk8-Knockdown der AD-assoziierten NVU-Dysfunktion entgegenwirkt, indem in tg-Mäusen sowohl die hippokampale Gefäßdichte als auch die neokortikale Effluxtransporter-Expression (MDR1, LRP1) erhöht wurden, bei gleichzeitig reduzierter Expression des Influxtransporters RAGE. Der erstmalige Nachweis geschlechtsspezifischer Effekte an der NVU basiert auf der ausschließlichen Verbesserung der LRP1- und RAGE-Expression in tg-Weibchen. Auf gesunde Mäuse hatte der mKlk8-Knockdown, abgesehen von verringerten neokortikalen MDR1-Spiegeln, keine negativen Auswirkungen (an der NVU).
Meine Ergebnisse lassen die Hypothese zu, dass der KLK8-Exzess für die AD-assoziierte NVU-Dysfunktion verantwortlich ist. Mit dem zusätzlichen Nachweis multimodaler Restitution der AD-Pathologie via mKlk8-Knockdown, bestätigt unsere Arbeitsgruppe KLK8 als potenziellen Initiator der AD, womit wir einen wichtigen Beitrag zur AD-Grundlagenforschung leisten. Demnach bildet KLK8 ein vielversprechendes Target zukünftiger AD-Therapien, dessen klinischer Erfolg dringend evaluiert werden sollte.
Excess of the protease Kallikrein-8 (KLK8) has been detected in blood, cerebrospinal fluid and brain of patients suffering from Alzheimer´s disease (AD). Antibody mediated KLK8 reduction for 4 weeks was able to reduce multiple AD-related pathologies including neurovascular dysfunction. Due to this, this work focusses on the effects of genetic KLK8 reduction on the neurovascular unit (NVU) of both sexes in a transgenic (tg) mouse model of AD.
In a TgCRND8 mouse model of AD the NVU was examined in the following experimental groups (non-tg: hAPP-/- (abbreviation for: humanAmyloid Precursor Protein), tg: hAPP+/, physiologic KLK8-levels: mKlk8+/+, mKlk8-Knockdown: mKlk8+/-) gender-segregated. To evaluate the neurovascular state stereological quantification of the vessel density was done on laminin immunostained coronal sections in hippocampus, neocortex and basal ganglia. The detection of the cerebral Aβ transporters (Multidrug Resistance Protein 1B(MDR1), Low Density Lipoprotein Receptor-Related Protein 1 (LRP1) and Receptor for Advanced Glycation Endproducts (RAGE)) was performed on neocortical brain homogenates by western blot analysis.
We showed that mklk8-Knockdown counteracts NVU dysfunction in transgenic mice. The mklk8-Knockdown elevated hippocampal vessel density as well as neocortical Aβ efflux transporter expression (MDR1, LRP1) in transgenics to levels indistinguishable from wildtypes, whereas the expression of the neocortical influx transporter RAGE was reduced in transgenics. First time evidence for gender-related effects on the NVU was based upon significant results for LRP1 and RAGE exclusively in female transgenics. Adverse effects on non-transgenics were restricted to reduced neocortical MDR1 expression.
Our results indicate a causative role of KLK8 on the AD-related NVU dysfunction. Further research of our team confirmed multimodal positive effects of KLK8 reduction on transgenic mice, leading to the hypothesis that KLK8 has a causal role in AD pathogenesis.
In conclusion, our project contributes to the basic research in AD, confirming KLK8 as a potentially new and important player in the pathomechanism of this neurodegenerative disease, whose clinical benefit on humans should be evaluated.