PINK1/Parkin-dependent mitophagy mediates astrocytic inflammatory responses to mitochondrial damage

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

ABSTRACT Astrositleri doğrudan nöronal sağkalımı etkiler ve Parkinson hastalığı (PD) da dahil olmak üzere nörodejeneratif hastalıkların ilerlemesine katkıda bulunduğu giderek daha fazla anlaşılmaktadır. Mitokondriyal hasar, hem nöronlarda hem de astrositlerde PD patolojisinin bir özelliğidir. Hasarlı mitokondri PINK1/Parkin aracılı mitofaji ile temizlenir; PINK1 veya Parkin'deki işlev kaybı mutasyonları PD'ye neden olmak için yeterlidir. Nöronal mitofaji iyi çalışılmıştır, ancak astrositlerdeki mitokondriyal disfonksiyonun sinir sağlığını nasıl etkilediği hakkında çok daha az şey bilinmektedir. Pro-inflamatuar sitokinlerin mikroglial salınımının kendi enflamatuar tepkilerini monte etmek için astrositleri indüklediği gösterilmiş olsa da, daha doğrudan bir yolun söz konusu olduğunu ve astrositlere mitokondriyal hasarın doğrudan proinflamatuar sitokinlerin salınımını tetiklediğini varsayıyoruz. Bu soruları ele almak için, birincil murin kortikal astrositleri oksidatif fosforilasyon (OXPHOS) inhibitörleri antimisin A (AA) ve oligomisin A (OA) ile tedavi ettik ve Parkin'in hasarlı mitokondri üzerinde PINK1-bağımlı birikimini gözlemledik, dış mitokondrial membrandaki proteinlerin fosfo-ubitinasyonuna ve otofaji reseptörü SQSTM1/p62'nin işe alınmasına yol açtık. Mitokondriyal hasarın neden olduğu transkripsiyonel değişiklikleri ve mitofajik makinelerin aktivasyonunu tanımlamak için, WT, PINK1 -/- veya Parkin -/- AA / OA veya bir araç kontrolü ile tedavi edilen astrositler üzerinde toplu RNA dizilemesi yaptık. WT astrositlerinde, NF-kappaB yoluyla TNF-alfa sinyallemesi, OXPHOS inhibisyonunun ardından en önemli şekilde yükseltilmiş yoldu. OXPHOS inhibitör tedavisi ayrıca p62 ekspresyonunu uyarırken, NF-kappaB inhibisyonu bu upregülasyonu engelledi. TNF-alfa da dahil olmak üzere sitokinlerin astrositik salgılanması mitokondriyal hasarın ardından artmış; bu salgı NF-kappaB aktivasyonuna bağımlıydı ve hipokampal nöronlarda mitokondriyal depolarizasyonu indüklemek için yeterli seviyelerde meydana geldi. WT astrositleri ile karşılaştırıldığında, PINK1 -/- astrositler mitokondriyal hasarı takiben TNF-alfa sinyallemesi ile ilişkili transkripsiyonel imzalarda önemli bir azalma gösterirken, Parkin -/- astrositler hem IFN-gamma hem de IFN-alfa sinyalizasyonunda artış gösterdi. Bu bulgular, fonksiyonel PINK1 veya Parkin yokluğunda mitokondriyal hasara değişmiş enflamatuar tepkileri göstermektedir. Son olarak, substantia nigra astrositlerinden elde edilen scRNA dizileme verilerini PD-pozitif veya kontrol örneklerinden insan beyin dokusundan elde edilen verileri analiz ettik. Ağırlıklı olarak PD-pozitif veya kontrol astrositlerinden oluşan belirgin kümeler ortaya çıktı. PD-pozitif kümedeki astrositler, NF-kappaB, IFN-alfa ve IFN-gamma yanıtları için, in vitro post-OXPHOS inhibisyonunda gözlemlenen sinyalle tutarlı olarak zenginleştirildi. Birlikte, bu bulgular astrositlerde mitokondriyal hasar tarafından aktive edilen enflamatuar imzaları tanımlar ve bu yolu PD'deki nöroinflamasyona potansiyel bir katkı maddesi olarak kurar.

Özgün kaynak özetini okuyun

ABSTRACT Astrocytes directly influence neuronal survival and increasingly are understood to contribute to the progression of neurodegenerative diseases including Parkinson’s disease (PD). Mitochondrial damage is a hallmark of PD pathology in both neurons and astrocytes. Damaged mitochondria are cleared by PINK1/Parkin-mediated mitophagy; loss-of-function mutations in either PINK1 or Parkin are sufficient to cause PD. Neuronal mitophagy is well-studied, but far less is known about how mitochondrial dysfunction in astrocytes affects neural health. While microglial release of pro-inflammatory cytokines has been shown to induce astrocytes to mount their own inflammatory response, we hypothesize that a more direct pathway is involved, and that mitochondrial damage to astrocytes directly triggers release of proinflammatory cytokines. To address these questions, we treated primary murine cortical astrocytes with oxidative phosphorylation (OXPHOS) inhibitors antimycin A (AA) and oligomycin A (OA) and observed the PINK1-dependent accumulation of Parkin on damaged mitochondria, leading to phospho-ubiquitination of proteins in the outer mitochondrial membrane and the recruitment of the autophagy receptor SQSTM1/p62. To identify transcriptional changes caused by mitochondrial damage and the resulting activation of mitophagic machinery, we performed bulk RNA-sequencing on astrocytes isolated from WT, PINK1 -/- , or Parkin -/- mice treated with AA/OA or a vehicle control. In WT astrocytes, TNF-α signaling via NF-κB was the most significantly upregulated pathway following OXPHOS inhibition. OXPHOS inhibitor treatment also stimulated p62 expression, while NF-κB inhibition prevented this upregulation. Astrocytic secretion of cytokines, including TNF-α, was increased following mitochondrial damage; this secretion was dependent on NF-κB activation and occurred at levels sufficient to induce mitochondrial depolarization in hippocampal neurons. Compared to WT astrocytes, PINK1 -/- astrocytes showed a significant reduction in transcriptional signatures associated with TNF-α signaling following mitochondrial damage, while Parkin -/- astrocytes exhibited upregulation of both IFN-γ and IFN-α signaling. These findings indicate altered inflammatory responses to mitochondrial damage in the absence of functional PINK1 or Parkin. Finally, we analyzed scRNA-sequencing data from substantia nigra astrocytes harvested from human brain tissue from PD-positive or control samples. Distinct clusters comprised predominantly of PD-positive or control astrocytes emerged. Astrocytes in the PD-positive cluster were enriched for NF-κB, IFN-α and IFN-γ responses, consistent with the signaling observed in vitro post-OXPHOS inhibition. Together, these findings identify inflammatory signatures activated by mitochondrial damage in astrocytes, and establish this pathway as a potential contributor to neuroinflammation in PD.

Bilimsel değerlendirme

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.