Effekte eines genetischen Knockdowns von Kallikrein-8 auf die zerebrale Mikrogliose und Expression der Inflammationsmarker AIF1 und PTGER 2 in einem transgenen Mausmodell der Alzheimer-Krankheit
Weltweit sind aktuell circa 50 Millionen Menschen von einer Demenzform betroffen, die zu 70 % durch Morbus Alzheimer (AD) bedingt ist. Unserer Arbeitsgruppe gelang es in vergangenen Projekten, die Serinprotease Kallikrein-8 (KLK8) als mögliches frühes Schlüsselmolekül in der pathophysiologischen Wirkungskette der Erkrankung zu identifizieren. Ein möglicher Einfluss von KLK8 auf die Aktivierung der Mikrogliazellen und die zerebrale Inflammation sollte in dieser Forschungsarbeit eruiert werden.
Grundlage der Forschung bildete ein Tiermodell, in welchem Mäuse mit einem genetischen Knockdown für murines KLK8 (mKlk8) [mKlk8 +/-] mit transgenen Mäusen, die das humane Amyloid-Vorläuferprotein (hAPP) überexprimieren [hAPP+/], gekreuzt wurden.
In Abhängigkeit von ihrem Status bezüglich der Amyloid-Überexpression (transgen) und des genetischen Knockdowns für KLK8 wurden die Nachkommen hinsichtlich der Anzahl aktivierter „Allograft Inflammatory 1“ (AIF1)-positiver Mikroglia und der Inflammationsmarker AIF1 und Prostaglandinrezeptor E2 (PTGER2) im zerebralen Gewebe untersucht.
Aktivierte Mikroglia wurden in den zerebralen Arealen des frontalen Neokortex, des Hippocampus sowie der Basalganglien mit AIF1-Antikörpern markiert und stereologisch quantifiziert. Für alle Bereiche konnte eine signifikante Steigerung AIF1-positiver Mikroglia im Vergleich transgener Mäuse zu nicht transgenen Mäusen ermittelt werden.
Die Inflammationsmarker AIF1 und PTGER2 wurden für den frontalen Neokortex mittels Western-Blot analysiert. Transgene Mäuse zeigten hierbei deutlich erhöhte Level an AIF1. Der genetische Knockdown von KLK8 resultierte in einer Reduktion der AIF1-Level in weiblichen transgenen Mäusen. Transgene weibliche Mäuse ohne Knockdown zeigten darüber hinaus erhöhte AIF1-Level im Vergleich zu männlichen Mäusen des gleichen Genotyps.
Die totale Anzahl aktivierter Mikroglia wird durch einen Knockdown von KLK8 nicht beeinflusst. Jedoch kommt es vor allem bei weiblichen transgenen Mäusen durch einen Knockdown zu einer Reduktion der AIF1-Level und damit zu einer positiven Beeinflussung der neuroinflammatorischen Komponente der Erkrankung. KLK8 scheint auf Basis dieser Erkenntnis also eine Rolle in der Pathophysiologie der AD zu spielen.
Today nearly 50 million people suffer from dementia, which in 70% is caused by Alzheimer’s Disease (AD). Previous studies of our workgroup have identified Kallikrein-8 (KLK8) as a potential upstream mover of Alzheimer’s pathogenesis. Here we try to investigate the potential influence of a reduction of cerebral KLK8-Levels through genetic knockdown on microglial activation and cerebral inflammation. Therefore, mice with a genetic knockdown for murine KLK8 (mKlk8) [mKlk8 +/-] were crossed with transgenic mice that express increased levels of human amyloid-precursor protein (hAPP) [hAPP+/-].
Depending on transgene and knockdown status, protein levels of the inflammatory markers allograft inflammatory factor 1 (AIF1) and prostaglandin receptor E2 (PTGER2) in the frontal neocortex were examined using western blotting. Microglia activation in the frontal neocortex, hippocampus and basal ganglia was measured using stereological quantification of AIF1-positive microglia.
Transgenic mice showed higher levels of activated microglia through all examined regions compared to non-transgenic mice.
Protein levels of the inflammatory marker AIF1 were per se increased in transgenic mice compared to non-transgenic mice, regardless of knockdown status. Female transgenic mice showed more enhanced levels of AIF1 than male transgenic mice. A knockdown of KLK8 reduced the protein level of AIF1 in female transgenic mice with knockdown, compared to female transgenic mice without knockdown.
Reducing elevated KLK8 levels in female transgenic mice via knockdown seem to have a positive impact on cerebral neuroinflammation, showing a potential role of KLK8 in AD pathology.