Mapeando Interações das Células Gliais na Doença de Alzheimer
Pesquisas mostram como as células do cérebro se comunicam na doença de Alzheimer.
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Índice
- O Papel das Células Gliais
- Desenvolvimentos Terapêuticos
- Vias de Sinalização na Doença de Alzheimer
- Abordagem do Estudo
- Manipulação de Dados
- Agrupamento e Tipos de Células
- Análise de Comunicação Celular
- Padrões de Interação
- Interações Gênicas Importantes
- Implicações para Pesquisas Futuras
- Em Conclusão
- Direções Futuras
- Fonte original
- Ligações de referência
A doença de Alzheimer (DA) é uma das principais causas de demência, uma condição que afeta a memória e as habilidades de pensamento. No mundo todo, cerca de 55 milhões de pessoas vivem com demência. A DA é conhecida pelo acúmulo de certas proteínas no cérebro, levando à morte das Células Nervosas. Esse dano causa problemas com a memória e a função cognitiva. Embora os cientistas entendam algumas causas da DA de início precoce, as razões por trás da maioria dos casos de DA de início tardio ainda não estão claras.
Células Gliais
O Papel dasAlém das células nervosas, o cérebro tem outros tipos de células conhecidas como células gliais. Essas células são essenciais para manter o cérebro saudável. Elas se comunicam com as células nervosas usando sinais químicos. Por exemplo, os astrócitos ajudam a fornecer energia e nutrientes para as células nervosas, enquanto os oligodendrócitos envolvem as partes longas das células nervosas para protegê-las. Outro tipo, as células progenitoras de oligodendrócitos (OPCs), também é crucial, pois interagem diretamente com as células nervosas. A microglia, que é a célula imune do cérebro, responde a lesões e pode afetar como as células nervosas funcionam. Apesar da importância das células gliais na saúde cerebral, como essas células interagem com as células nervosas na DA ainda não é totalmente compreendido.
Desenvolvimentos Terapêuticos
De 2003 a 2021, não houve novos tratamentos aprovados para a DA. No entanto, o aducanumabe e o lecanemabe, dois medicamentos voltados para tratar a DA, foram autorizados em 2021 e 2023. Esses desenvolvimentos levantaram questões sobre sua segurança e eficácia, destacando a necessidade contínua de novas opções de tratamento.
Sinalização na Doença de Alzheimer
Vias dePesquisas sugeriram que várias vias de sinalização no cérebro podem funcionar de forma diferente na DA. Algumas dessas vias incluem WNT, TGFβ, mTOR e NFkB. Avanços recentes levaram ao uso de novas ferramentas para examinar como as células se comunicam entre si. Estudos mostraram que esses padrões de comunicação estão prejudicados em pessoas com DA comparadas àquelas sem a doença.
Abordagem do Estudo
Para investigar como as células gliais interagem com as células nervosas na DA, os pesquisadores usaram dados disponíveis publicamente de cérebros de pessoas que faleceram, comparando amostras de quem tinha DA com quem não tinha. Eles inferiram interações entre diferentes tipos de células gliais e células nervosas, olhando especificamente como essas interações podem diferir entre cérebros saudáveis e afetados pela DA. Além disso, eles verificaram se essas interações eram consistentes entre vários tipos de células, analisando a similaridade dos genes envolvidos.
Manipulação de Dados
Os pesquisadores coletaram dados de diferentes estudos online, focando no córtex pré-frontal, uma área do cérebro afetada pela DA. Eles processaram esses dados para filtrar resultados de baixa qualidade e combinaram informações de várias fontes para analisar padrões de expressão gênica. Ao examinar quantos genes foram expressos e quão ativos estavam em cada amostra do cérebro, eles garantiram que suas descobertas fossem sólidas.
Agrupamento e Tipos de Células
Para entender melhor os dados, os pesquisadores agruparam as células com base em suas semelhanças. Eles identificaram vários tipos de células e procuraram por mudanças entre células de cérebros saudáveis e afetados pela DA. Comparando a atividade gênica nesses diferentes tipos de células, eles descobriram padrões distintos que apontavam para alterações específicas na comunicação entre células gliais e nervosas na DA.
Análise de Comunicação Celular
Para explorar como as células gliais se comunicam com as células nervosas, os pesquisadores usaram técnicas especializadas para identificar pares de moléculas de sinalização que poderiam estar envolvidas nessas interações. Eles se concentraram em como certas células gliais enviam sinais para células nervosas excitatórias ou inibitórias e o impacto que esses sinais podem ter no comportamento das células nervosas. Eles identificaram várias interações entre células gliais e células nervosas, destacando diversos genes que desempenham papéis significativos nessas vias de comunicação.
Padrões de Interação
Ao examinar as interações entre diferentes tipos de células gliais e nervosas, os pesquisadores descobriram que muitas dessas interações eram específicas de tipos celulares particulares na DA. Por exemplo, eles notaram que as células nervosas excitatórias e inibitórias experimentaram padrões de sinalização diferentes das células gliais. Eles também perceberam que certos genes relacionados ao risco de DA estavam envolvidos nessas interações, sugerindo uma relação complexa entre a sinalização das células gliais e a progressão da DA.
Interações Gênicas Importantes
Na análise, os pesquisadores identificaram várias moléculas de sinalização importantes envolvidas na comunicação entre células gliais e nervosas. Isso incluiu genes associados ao risco de DA, como App e APOE. Essas descobertas sugerem que essas vias de sinalização não estão apenas alteradas, mas podem desempenhar papéis ativos em como a doença se desenvolve.
Implicações para Pesquisas Futuras
Os pesquisadores reconheceram a necessidade de mais trabalho para entender totalmente as interações complexas entre células gliais e nervosas na DA. Eles enfatizaram a importância de estudar mais essas vias, pois esse conhecimento pode informar o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas.
Em Conclusão
O estudo das interações entre células gliais e nervosas na DA representa uma avenida promissora para entender melhor a doença. Ao identificar os genes e as vias específicas envolvidas, os pesquisadores esperam descobrir novos alvos para tratamento. As descobertas sugerem um quadro sutil de como as células cerebrais se comunicam na DA, apontando para áreas potenciais para intervenção que poderiam ajudar a gerenciar ou até prevenir a doença.
Direções Futuras
Apesar das percepções obtidas com essa pesquisa, ainda há muitas perguntas sem resposta. Estudos futuros devem continuar a explorar como essas interações celulares evoluem ao longo do tempo, especialmente durante diferentes estágios da doença. Investigar o papel das características dos pacientes, como o sexo, nessas interações também pode revelar fatores cruciais na progressão da DA. No geral, uma melhor compreensão da comunicação entre células gliais e nervosas pode abrir caminho para tratamentos inovadores no futuro, com o objetivo de melhorar a vida das pessoas afetadas pela doença de Alzheimer.
Título: Altered Glia-Neuron Communication in Alzheimer's Disease Affects WNT, p53, and NFkB Signaling Determined by snRNA-seq
Resumo: BackgroundAlzheimers disease is the most common cause of dementia and is characterized by amyloid-{beta} plaques, tau neurofibrillary tangles, and neuronal loss. Although neuronal loss is a primary hallmark of Alzheimers disease, it is known that non-neuronal cell populations are ultimately responsible for maintaining brain homeostasis and neuronal health through neuron-glia and glial cell crosstalk. Many signaling pathways have been proposed to be dysregulated in Alzheimers disease, including WNT, TGF{beta}, p53, mTOR, NFkB, and Pi3k/Akt signaling. Here, we predict altered cell-cell communication between glia and neurons. MethodsUsing public snRNA-sequencing data generated from postmortem human prefrontal cortex, we predicted altered cell-cell communication between glia (astrocytes, microglia, oligodendrocytes, and oligodendrocyte progenitor cells) and neurons (excitatory and inhibitory). We confirmed interactions in a second and third independent orthogonal dataset. We determined cell-type-specificity using Jaccard Similarity Index and investigated the downstream effects of altered interactions in inhibitory neurons through gene expression and transcription factor activity analyses of signaling mediators. Finally, we determined changes in pathway activity in inhibitory neurons. ResultsCell-cell communication between glia and neurons is altered in Alzheimers disease in a cell-type-specific manner. As expected, ligands are more cell-type-specific than receptors and targets. We identified ligand-receptor pairs in three independent datasets and found involvement of the Alzheimers disease risk genes APP and APOE across datasets. Most of the signaling mediators of these interactions were not differentially expressed, however, the mediators that are also transcription factors had differential activity between AD and control. Namely, MYC and TP53, which are associated with WNT and p53 signaling, respectively, had decreased TF activity in Alzheimers disease, along with decreased WNT and p53 pathway activity in inhibitory neurons. Additionally, inhibitory neurons had both increased NFkB signaling pathway activity and increased TF activity of NFIL3, an NFkB signaling-associated transcription factor. ConclusionsCell-cell communication between glia and neurons in Alzheimers disease is altered in a cell-type-specific manner involving Alzheimers disease risk genes. Signaling mediators had altered transcription factor activity suggesting altered glia-neuron interactions may dysregulate signaling pathways including WNT, p53, and NFkB in inhibitory neurons.
Autores: Brittany N Lasseigne, T. M. Soelter, T. C. Howton, A. D. Clark, V. H. Oza
Última atualização: 2024-05-10 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.29.569304
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.29.569304.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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