Senescent cells feed on neighboring cells

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Cells that are damaged or dysfunctional and pose a threat are either eliminated by cell death or undergo a generally irreversible state called senescence. Senescent cells usually do not divide, but they can persist in tissues and contribute to aging and cancer. Senescent cells often become larger and may have higher energy requirements than healthy cells.

In the "Journal of Cell Biology", Tonnessen-Murray and colleagues describe an activity that underlies the persistence of senescent cells - they can find extra energy by cannibalizing neighboring cells.

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Chemotherapy that damages the DNA of cancer cells can lead cells to death or senescence. Cellular entry into senescence benefits an organism by inhibiting the development of cancer by preventing the division of cells that have accumulated significant DNA damage.

Tonnessen-Murray and colleagues investigated the effects of chemotherapy-induced senescence in breast cancer cells in mice treated with doxorubicin, a chemotherapeutic drug.

These senescent cells absorb and digest neighboring living cells. The cells are engulfed by a process that has the molecular characteristics of phagocytosis, a process used by immune cells. Once ingested, the cells are enveloped in the membrane of an organelle called lysosome and digested.

This degradation provides metabolic building blocks for the cell. Senescent cells that have ingested their neighbors survive longer than senescent cells that have not. This suggests that the metabolic building blocks recovered from lysosomal digestion of neighboring cells were used by senescent cells to promote their survival.

This surprising discovery highlights the complexity of the regulation of cell death in multicellular animals. Many mechanisms of cell death occur in animal tissues. These include forms of cell suicide, such as apoptosis, which leads to fragmentation of individual cells, and regulated forms of necrotic cell death that cause cell disruption. Some cases of engulfing cells occur through at least two distinct mechanisms:

  • One is a form of cell suicide called entosis, in which cells invade a neighboring cell and are phagocytized by it.
  • The other mechanism is cellular cannibalism resembling the process used by immune system cells such as macrophages to ingest and destroy dying cells.

The authors analyzed the gene expression profile of cancer cells treated with chemotherapy drugs (most of these cells were senescent) and found that the characteristic genes for phagocytosis were expressed. This gene expression culminated in a time that correlated with cell engulfment. They also observed that senescent cells engulfed dead cells added in vitro, providing a further clue that senescent cells engulf cells by phagocytosis.

Cellular cannibalism in cancers has already been reported. However, Tonnessen-Murray and his colleagues specifically identified an association between cannibalism and senescence, and they show that this phenomenon could make a substantial contribution to the persistence of senescent cells in cancerous tissues. Their results suggest that cellular cannibalism may be an activity that is largely associated with the induction of senescence, rather than being related to particular types of cancer or the status of proteins such as p53. It will be important to study if cannibalism is related to senescence in other contexts, for example the proteopathies that are found in neurodegenerative diseases, which moreover was suggested more than 10 years ago by Todd E Golde, and Victor M Miller. Since 2018, it has been known that senescent astrocytes and microglia accumulate in the brain in the context of diseases associated with Tau protein.

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This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

Les cellules qui sont endommagées ou dysfonctionnelles, et qui constituent une menace, sont soit éliminées par la mort cellulaire, soit subissent un arrêt de croissance généralement irréversible appelé sénescence. Les cellules sénescentes ne se divisent généralement jamais, mais elles peuvent persister dans les tissus et contribuer au vieillissement et à la progression du cancer. Les cellules sénescentes deviennent plus volumineuses et il est possible qu'elles aient des besoins énergétiques plus importants que les cellules saines. Dans le "Journal of Cell Biology", Tonnessen-Murray et ses collègues décrivent une activité qui sous-tend la persistance des cellules sénescentes - elles peuvent trouver un supplément d'énergie en cannibalisant les cellules voisines.

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La chimiothérapie qui endommage l'ADN des cellules cancéreuses peut entraîner leur mort ou leur entrée en sénescence.L'entrée cellulaire dans la sénescence profite à un organisme car elle inhibe le développement du cancer en empêchant la division des cellules qui ont accumulé d'importants dommages à l'ADN.

Tonnessen-Murray et ses collègues ont étudié les effets de la sénescence induite par la chimiothérapie dans les cellules cancéreuses du sein chez des souris traitées avec la doxorubicine, un médicament chimiothérapeutique.

Ces cellules sénescentes absorbent et digère les cellules vivantes voisines. Les cellules sont englouties par un processus qui a les caractéristiques moléculaires de la phagocytose, un processus d'engloutissement utilisé par les cellules immunitaires. Une fois ingérées, les cellules sont enveloppées dans la membrane d'une organite appelée lysosome et digérées.

Cette dégradation fournit des blocs de construction métaboliques pour la cellule. Les cellules sénescentes qui ont ingéré leurs voisins survivent plus longtemps que les cellules sénescentes qui ne l'ont pas fait. Cela suggère que les blocs de construction métaboliques récupérés de la digestion lysosomale des cellules voisines étaient utilisés par les cellules sénescentes pour favoriser leur survie.

Cette découverte surprenante met en évidence la complexité de la régulation de la mort cellulaire chez les animaux multicellulaires. De nombreux mécanismes de mort cellulaire se produisent dans les tissus animaux. Il s'agit notamment des formes de suicide cellulaire, telles que l'apoptose, qui conduit à la fragmentation des cellules individuelles, et des formes régulées de mort cellulaire nécrotique qui provoquent la rupture cellulaire. Certains cas de cellules engloutissantes se produisent par au moins deux mécanismes distincts:

  • L'un est une forme de suicide cellulaire appelée entose, dans laquelle des cellules envahissent une cellule voisine et se font phagocyter par celle-ci.
  • L'autre mécanisme est un cannibalisme cellulaire ressemblant au processus utilisé par les cellules du système immunitaire telles que les macrophages pour ingérer et détruire les cellules mourantes.

Les auteurs ont analysé le profil d'expression génique des cellules cancéreuses traitées avec des médicaments de chimiothérapie (la plupart de ces cellules étaient sénescentes) et ont constaté que les gènes caractéristiques de la phagocytose étaient exprimés. Cette expression génique a culminé dans un délai qui était en corrélation avec l'engloutissement cellulaire. Ils ont également observé que les cellules sénescentes engloutissaient les cellules mortes ajoutées in vitro, fournissant une indice supplémentaire que les cellules sénescentes engloutissent les cellules par phagocytose.

Le cannibalisme cellulaire dans les cancers a déjà été signalé. Cependant, Tonnessen-Murray et ses collègues ont identifié spécifiquement une association entre cannibalisme et sénescence, et ils montrent que ce phénomène pourrait apporter une contribution substantielle à la persistance des cellules sénescentes dans les tissus cancéreux. leurs résultats suggèrent que le cannibalisme cellulaire pourrait être une activité qui est largement associée à l'induction de la sénescence, plutôt que d'être liée à des types particuliers de cancer ou au statut de protéines telles que p53. Il sera important d'étudier si le cannibalisme est lié à la sénescence dans d'autres contextes, par exemple les proteopathies que l'on rencontre dans les maladies neurodégénérescentes, ce qui d'ailleurs a été suggéré il y a plus de 10 ans par Todd E Golde, et Victor M Miller. Depuis 2018 on sait en effet que les astrocytes sénescents et les microglies s'accumulent dans le cerveau dans un contexte de pathologies associées à la protéine Tau.

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Ce livre retrace les principales réalisations de la recherche sur la SLA au cours des 30 dernières années. Il présente les médicaments en cours d’essai clinique ainsi que les recherches en cours sur les futurs traitements susceptibles d’ici quelques années, d’arrêter la maladie et de fournir un traitement complet en une décennie ou deux.

NeuroD1 will be tested to restore lost neurons in a nonhuman primitive model of Alzheimer's disease.

Neurogenic differentiation 1 (NeuroD1) is a transcription factor of the NeuroD type. It is encoded by the human gene NEUROD1. It regulates the expression of the insulin gene and mutations in this gene lead to type II diabetes.

Who's working on it

Several scientists from Chen Laboratories have discovered that NeuroD1 converts reactive glial cells into functional neurons in the mouse brain.

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There were three articles, one in 2014 by Guo and his colleagues. They had indicated that a single transcription factor, NeuroD1, could reprogram astrocytes into neurons, providing a potential way to reconstruct neurons in the late stages of the disease.

This year, Chen announced that NeuroD1 had restored function after a stroke in mice and non-human primates after splicing into an AAV9 vector and injected into the brain.

And another article was submitted by Ge and his colleagues. Researchers are now thinking of using this strategy (NeuroD1 to restore neurons and other cells) in Alzheimer's disease.

How does NeuroD1 work?

Gong Chen and his colleagues believe that: "One reason that so many Alzheimer's trials have failed may be that too many neurons have already been lost."

NeuroD1 did this by creating not only new neurons, but also astrocytes, as it encourages astrocytes to divide and differentiate. The new astrocytes seemed to attract new blood vessels. "Essentially, we're regenerating new neural circuits," Chen said.

Could AAV-NeuroD1 work against Alzheimer's disease?

Chen and his colleagues have tried it in 5xFAD mice (an animal model with Alzheimer's disease). "We have regenerated millions of new neurons throughout the brain," Chen said. The neurons survived for at least eight months, while the number of reactive astrocytes decreased. AAV vector-treated mice remember better and find a hidden platform in an aquatic labyrinth more rapidly than untreated control mice.

Chen's team is currently testing the vector in a model of Alzheimer's disease in non-human primates in China.

And for ALS?

Chen hopes the strategy using NeuroD1 with viral load administration will also work in other diseases. His team has previously tested that AAV-NeuroD1 vectors restore motor neurons throughout the spinal cord and improve motor skills when injected into the spinal cord of mice carrying the G93A SOD1 mutation.

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NeuroD1 sera testé pour restaurer les neurones perdus dans un modèle primitif non humain de la maladie d’Alzheimer.

Le différenciation neurogène 1 (NeuroD1) est un facteur de transcription du type NeuroD. Il est codé par le gène humain NEUROD1. Il régule l'expression du gène de l'insuline et des mutations dans ce gène entraînent un diabète de type II.

Qui travaille dessus

Plusieurs scientifiques appartenant aux laboratoires Chen ont découvert que NeuroD1 convertissait des cellules gliales réactives en neurones fonctionnels dans le cerveau de souris.

enter image description here Il y avait notamment trois articles, un en 2014 par Guo et ses collègues. Ils avaient indiqué qu'un seul facteur de transcription, NeuroD1, pouvait reprogrammer les astrocytes en neurones, offrant ainsi un moyen potentiel de reconstituer les neurones aux derniers stades de la maladie. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24360883

Cette année, Chen a annoncé que NeuroD1 avait rétabli la fonction après un accident vasculaire cérébral chez des souris et des primates non humains après avoir été épissés dans un vecteur AAV9 et injectés dans le cerveau. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31551137 Et un autre article avait été soumis par Ge et ses collègues: https://www.alzforum.org/papers/vivo-neuroregeneration-treat-ischemic-stroke-adult-non-human-primate-brains-through-neurod1

Les chercheurs pensent maintenant utiliser cette stratégie (NeuroD1 pour restaurer les neurones et d'autres cellules) dans la maladie d'Alzheimer.

Comment fonctionne NeuroD1?

Gong Chen et ses collègues pensent que: «Une raison pour laquelle tant d'essais cliniques sur la maladie d'Alzheimer ont échoué est peut-être que trop de neurones ont déjà été perdus».

NeuroD1 l'a fait en créant non seulement de nouveaux neurones, mais également des astrocytes, car il incite les astrocytes à se diviser et à se différencier. Les nouveaux astrocytes semblaient attirer de nouveaux vaisseaux sanguins. «Essentiellement, nous régénérons de nouveaux circuits neuronaux», a déclaré Chen.

AAV-NeuroD1 pourrait-il agir contre la maladie d'Alzheimer?

Chen et ses collègues l'ont essayé chez des souris 5xFAD (un modèle animal atteint de la maladie d'Alzheimer). «Nous avons régénéré des millions de nouveaux neurones dans tout le cerveau», a déclaré Chen. Les neurones ont survécu au moins huit mois, tandis que le nombre d'astrocytes réactifs a diminué. Les souris traitées avec le vecteur AAV se souviennent mieux et trouvent une plate-forme cachée dans un labyrinthe aquatique plus rapidement que les souris témoins non traités.

L'équipe de Chen teste actuellement le vecteur dans un modèle de maladie d'Alzheimer chez les primates non humains en Chine.

Et pour la SLA?

Chen espère que la stratégie utilisant NeuroD1 avec une administration par charge virale, fonctionnera également dans d'autres maladies. Son équipe a déjà expérimenté que les vecteurs AAV-NeuroD1 restaurent les motoneurones dans toute la moelle épinière et améliorent la motricité lorsqu'ils sont injectés dans la moelle épinière de souris porteuses de la mutation G93A SOD1.

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Ce livre retrace les principales réalisations de la recherche sur la SLA au cours des 30 dernières années. Il présente les médicaments en cours d’essai clinique ainsi que les recherches en cours sur les futurs traitements susceptibles d’ici quelques années, d’arrêter la maladie et de fournir un traitement complet en une décennie ou deux.

la présence et la densité des ondes F du répéteur sont principalement liées au degré de perte de LMN et elles ne montrent aucune corrélation évidente avec le dysfonctionnement du système UMN

En neuroscience, une onde F est le deuxième des deux changements de tension observés après l'application d'une stimulation électrique à la surface de la peau au-dessus de la région distale d'un nerf. Les ondes F sont souvent utilisées pour mesurer la vitesse de conduction nerveuse et sont particulièrement utiles pour évaluer les problèmes de conduction dans la région proximale des nerfs (c'est-à-dire des portions de nerfs proches de la moelle épinière).

Elles sont quasi universellement utilisées pour le diagnostic de la SLA. En même temps les patients de la SLA se sont souvent plaint de la qualité de cet examen, qui donne régulièrement lieu à des diagnostics incorrects. Un nouvel article par Akarsu et ses collègues montre qu'effectivement d'autres techniques, utilisant le même outillage sont plus précises. Il se pourrait même qu'à terme on réexamine l'affirmation que la SLA est une maladie affectant à la fois les motoneurones supérieurs et inférieurs.

Dans une étude d'onde F typique, un fort stimulus électrique est appliqué sur la surface de la peau au-dessus de la partie distale d'un nerf, de sorte que l'impulsion se déplace à la fois distale (vers la fibre musculaire) et proximale (jusqu'aux neurones moteurs de la moelle épinière).

Ces impulsion sont également appelées orthodromique et antidromique, respectivement. Lorsque le stimulus orthodromique atteint la fibre musculaire, il provoque une forte réponse en M indiquant une contraction musculaire. Lorsque le stimulus antidromique atteint les corps cellulaires du motoneurone, une petite partie de celui-ci se retourne contre elle et une onde orthodromique redescend du nerf vers le muscle.

Ce stimulus réfléchi évoque une faible proportion des fibres musculaires, ce qui entraîne un second groupe de potentiels d’action presque simultanés provenant de plusieurs fibres musculaires situées dans la même zone, appelé onde F.

Des biomarqueurs électrophysiologiques ont permis de réaliser d’énormes travaux de détection et de quantification du dysfonctionnement du neurone moteur supérieur (UMN) et du neurone moteur inférieur (LMN) dans la sclérose latérale amyotrophique. L'index neurophysiologique et les méthodes d'estimation du nombre d'unités motrices (MUNE) ont été largement utilisés en tant que biomarqueurs potentiels de la perte de LMN.

L'indice neurophysiologique a été suggéré pour démontrer la perte de LMN chez les patients atteints de SLA, même dans les muscles présymptomatiques, et s'est révélé sensible à la détection de la progression de la maladie. Bien que plusieurs méthodes MUNE et une stimulation magnétique transcrânienne à impulsions uniques et à impulsions appariées aient été proposées depuis l'invention de la première technique en 1971, aucune d'entre elles n'a été acceptée comme méthode standard en raison des diverses limitations inhérentes à la technique.

Dans la SLA, maladie affectant à la fois les UMN et les LMN, des mécanismes corticaux et périphériques ont été proposés pour expliquer les anomalies de l’onde F. Une augmentation du nombre d'ondes F de répéteur en présence d'une implication clinique de l'UMN a été rapportée dans la SLA. En revanche, il a été constaté que les muscles atrophiés, plus marqués dans la région thénar, généraient davantage d’ondes F de répéteur, ce qui concorde avec le phénomène de division de la main qui se produit dans la même maladie.

Globalement, le mécanisme de génération des ondes de répéteur est toujours discuté.

Dans la présente étude, les auteurs visaient à étudier les ondes F répétées dans les muscles thénar et hypothénar des patients atteints de SLA et leur corrélation avec d’autres marqueurs électrophysiologiques afin de mieux comprendre la dominance du dysfonctionnement de l’UMN ou du LMN dans le mécanisme de leur émergence.

Leurs résultats, dans leur ensemble, suggèrent que la présence et la densité des ondes F du répéteur sont principalement liées au degré de perte de neurones moteurs inférieurs.

En réponse à la perte progressive de motoneurones, la réinnervation intervient pour compenser et les résultats de ces processus doubles établissent les caractéristiques diagnostiques de la SLA. Le nombre réduit de motoneurones dans la génération des ondes F donne lieu à un plus grand nombre d'ondes F de répéteur. D'autre part, les grandes ondes F et les ondes F géantes du répéteur ont été associées à des unités motrices ré-innervées.

Une étude antérieure avait montré que la fréquence des ondes F de répéteur était augmentée chez les patients atteints de SLA présentant des signes pyramidaux par rapport au groupe non pyramidal. Les auteurs ont donc divisé les groupes de patients en fonction de la présence ou de l’absence de signes pyramidaux et n’ont pas utilisé d’outil quantitatif pour déterminer l’atteinte du tractus cortico-spinal.

Les études sur les ondes F dans des maladies impliquant uniquement des UMN, telles que la sclérose en plaques et les maladies cérébrovasculaires, ont montré une augmentation de la persistance, de l’amplitude, de la durée et de la latence de l’onde F, mais aucune de ces études n’a étudié les ondes F répétées.

Selon leurs résultats, les scores de somme ALSFRS-R et MRC n’étaient pas corrélés avec les paramètres de répétition des ondes F. Ces scores cliniques fournissent une évaluation fonctionnelle globale chez les patients atteints de SLA.

De plus, le score ALSFRS-R UL, le sous-score de ALSFRS-R adressant la fonction des membres supérieurs, n'a également révélé aucune corrélation.

Ceci suggère que les scores cliniques reflètent moins la perte motoneuronale, probablement en raison de la capacité de compensation rémanente du système moteur, et que les ondes F de répéteur pourraient fournir une mesure antérieure de la dégénérescence des motoneurones, comme la plupart des méthodes électrophysiologiques consacrées à ce sujet.

Conclusion

Leurs résultats, dans leur ensemble, suggèrent que la présence et la densité des ondes F du répéteur sont principalement liées au degré de perte de LMN et elles ne montrent aucune corrélation évidente avec le dysfonctionnement du réseau UMN.

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the presence and density of the repeater F waves are mainly related to the degree of loss of LMN and they show no obvious correlation with the UMN system malfunction

In neuroscience, an F wave is the second of two voltage changes observed after the application of electrical stimulation to the surface of the skin above the distal region of a nerve. F-waves are often used to measure nerve conduction velocity and are particularly useful for assessing conduction problems in the proximal region of the nerves (ie, nerve portions close to the spinal cord).

They are almost universally used for the diagnosis of ALS. At the same time ALS patients have often complained about the quality of this review, which regularly leads to incorrect diagnoses. A new article by Akarsu and his colleagues shows that other techniques using the same tools are more accurate. It may even be that in the long term we are reexamining the statement that ALS is a disease affecting both upper and lower motor neurons.

In a typical F wave study, a strong electrical stimulus is applied to the surface of the skin above the distal portion of a nerve, so that the pulse travels both distally (towards the muscle fiber). ) and proximal (to the motor neurons of the spinal cord).

These impulses are also called orthodromic and antidromic, respectively. When the orthodromic stimulus reaches the muscle fiber, it causes a strong response in M ​​indicating muscle contraction. When the antidromic stimulus reaches the motoneuron's cell bodies, a small part of it turns against it and an orthodromic wave descends from the nerve to the muscle.

This reflected stimulus evokes a small proportion of muscle fibers, resulting in a second group of near-simultaneous action potentials from several muscle fibers in the same area, called the F ** wave.

Electrophysiological biomarkers have allowed extensive work to detect and quantify upper motor neuron (UMN) and lower motor neuron (LMN) dysfunction in amyotrophic lateral sclerosis. Neurophysiological index and motor unit number estimation (MUNE) methods have been widely used as potential biomarkers of LLN loss.

The neurophysiological index has been suggested to demonstrate the loss of LML in patients with ALS, even in presymptomatic muscles, and has been shown to be sensitive to the detection of disease progression. Although several MUNE methods and transcranial magnetic stimulation with single pulses and matched impulses have been proposed since the invention of the first technique in 1971, none of them has been accepted as a standard method because of the various inherent limitations. to the technique.

In ALS, a disease affecting both UMN and LMN, cortical and peripheral mechanisms have been proposed to explain F-wave abnormalities. An increase in the number of repeater F waves in the presence of clinical involvement of the UMN has been reported in ALS. On the other hand, it was found that the atrophied muscles, more marked in the thenar region, generated more repeater F waves, which is consistent with the division of the hand that occurs in the same disease.

Overall, the mechanism for generating repeater waves is still discussed.

In the present study, the authors aimed to study repeated F waves in the thenar and hypothenar muscles of patients with ALS and their correlation with other electrophysiological markers to better understand the dominance of the dysfunction of the UMN or LMN in the mechanism of their emergence.

Their results, taken as a whole, suggest that the presence and density of the repeater F waves are mainly related to the degree of loss of lower motor neurons.

In response to the progressive loss of motor neurons, reinnervation intervenes to compensate and the results of these dual processes establish the diagnostic features of ALS. The reduced number of motoneurons in the generation of F waves gives rise to a greater number of repeater F waves. On the other hand, the large F waves and giant F waves of the repeater have been associated with re-innervated motor units.

An earlier study showed that the frequency of repeater F waves was increased in ALS patients with pyramidal signs compared to the non-pyramidal group. The authors therefore divided the groups of patients according to the presence or absence of pyramidal signs and did not use a quantitative tool to determine the involvement of the corticospinal tract.

F-wave studies in UMN-only diseases, such as multiple sclerosis and cerebrovascular disease, have shown an increase in the persistence, amplitude, duration, and latency of the F-wave. but none of these studies studied repeated F waves.

According to their results, the ALSFRS-R and MRC sum scores were not correlated with the F-wave repeat parameters. These clinical scores provide an overall functional assessment in patients with ALS.

In addition, the ALSFRS-R UL score, the ALSFRS-R sub-score addressing upper limb function, also revealed no correlation.

This suggests that clinical scores are less reflective of motoneuronal loss, possibly due to the remanent capacity of the motor system, and that repeater F waves may provide an earlier measure of motor neuron degeneration, as most electrophysiological methods do. on this subject.

Conclusion

Their overall results suggest that the presence and density of the repeater F waves are mainly related to the degree of LLN loss and they do not show any obvious correlation with the UMN network malfunction.

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TDP-43 and spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31)

Spinocerebellar ataxia (SCA) is a progressive degenerative genetic disease that occurs in about 30 different forms, each of which can be considered a neurological condition in its own right. There are as many people diagnosed with spinocerebellar ataxia as there are people diagnosed with ALS. SCA is hereditary, progressive, degenerative and often fatal. Curiously for a disease whose origin is clearly genetic, there is no effective treatment on the market.

One recent publication alludes to the role of TDP-43 in certain neurodegenerative diseases. TDP-43 acts as an RNA chaperone against toxic proteins.

SCA can affect anyone at any age. Symptoms include non-cerebellar features, such as parkinsonism, chorea, pyramidalism, cognitive disorders, peripheral neuropathy, seizures, among others. As with other forms of ataxia, SCA frequently causes atrophy of the cerebellum, loss of fine coordination of muscle movements resulting in unstable and clumsy movement, and other symptoms.

As with ALS, the symptoms of ataxia vary by type and patient. In many cases, a person with ataxia retains full mental capacity but gradually loses physical control.

Unlike ALS, the causes of which are unclear, most types of ACS are caused by a recessive or dominant gene. In many cases, people do not know that they carry a relevant gene before having children begin to show signs of the disease.

Kinya Ishikawa and Yoshitaka Nagai were interested in spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31), which is one of the dominant autosomal neurodegenerative disorders that shows progressive cerebellar ataxia as a cardinal symptom.

This disease is caused by a complex long pentanucleotide repeat of 2.5 to 3.8 kb (TGGAA), (TAGAA), (TAAAA) and (TAAAATAGAA) in an intron of the gene called BEAN1, which is expressed in the brain and associated with Nedd4.

By comparing various pentanucleotide repeats in this particular locus among the Japanese and Caucasian control populations, it was found that (TGGAA) was the only sequence correlated with SCA31.

This complex repetition also resides in the intron of another gene, TK2 (thymidine kinase 2), which is transcribed in the opposite direction, indicating that complex repetition is bidirectionally transcribed as non-coding repeats.

In the human brain with SCA31 variant (UGGAA), it was found that the BEAN1 transcript of the SCA31 mutation formed abnormal RNA structures called RNA foci in Purkinje cells of the cerebellum.

enter image description here * By BrainsRusDC - Personal work, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64271015*

RNA reduction analysis subsequently revealed that (UGGAA) binds to the TDP-43, FUS and hnRNP A2 / B1 RNA binding proteins.

In fact, it has been found that TDP-43 co-localizes with RNA foci in human Purkinje SCA31 cells. To dissect the pathogenesis of (UGGAA) in SCA31, the authors generated SCA31-like transgenic fly models by overexpressing the pentanucleotide repeats of the SCA31 complex in Drosophila. They found that the toxicity of (UGGAA) depends on the length and level of expression and that it is attenuated by the co-expression of TDP-43, FUS and hnRNP A2 / B1. Further investigation revealed that TDP-43 improves toxicity (UGGAA) by directly correcting the abnormal structure of (UGGAA).

This led them to propose that TDP-43 act as an RNA chaperone against toxic substances (UGGAA) n. Further research on the role of RNA binding proteins as RNA chaperones could provide a new therapeutic strategy for SCA31, or even for other TDP-43 type proteopathies.

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TDP-43 et Ataxie spinocérébelleuse type 31 (SCA31)

L'ataxie spinocérébelleuse (SCA) est une maladie génétique dégénérative progressive qui se présente sous une trentaine de formes différentes, chacune pouvant être considérée comme une affection neurologique à part entière. Il y a autant de personnes ayant un diagnostic d'ataxie spinocérébelleuse que de personnes ayant un diagnostic de SLA. SCA est héréditaire, progressive, dégénérative et souvent fatale. Curieusement pour une maladie dont l'origine est clairement génétique, il n'y a pas sur le marché de traitement efficace.

Une nouvelle publication étudie le rôle du TDP-43 dans certaines maladies neurodégénératives. TDP-43 agit comme un chaperon d'ARN contre les protéines toxiques.

SCA peut affecter n'importe qui à n'importe quel âge. Les symptômes comprennent des caractéristiques non cérébelleuses, telles que le parkinsonisme, la chorée, le pyramidalisme, les troubles cognitifs, la neuropathie périphérique, les convulsions, entre autres. Comme avec les autres formes d'ataxie, le SCA entraîne fréquemment une atrophie du cervelet, une perte de coordination fine des mouvements musculaires entraînant un mouvement instable et maladroit, ainsi que d'autres symptômes.

Comme pour la SLA, les symptômes d'une ataxie varient selon le type et le patient. Dans de nombreux cas, une personne atteinte d’ataxie conserve sa pleine capacité mentale mais perd progressivement son contrôle physique.

Contrairement à la SLA, dont les causes ne sont pas claires, la plupart des types de SCA sont causés par un gène récessif ou dominant. Dans de nombreux cas, les personnes ne savent pas qu’elles sont porteuses d’un gène pertinent avant d’avoir des enfants qui commencent à montrer des signes de la maladie.

Kinya Ishikawa et Yoshitaka Nagai se sont intéressés à l'ataxie spinocérébelleuse de type 31 (SCA31), qui est l'un des troubles neurodégénératifs autosomiques dominants qui montre l'ataxie cérébelleuse progressive en tant que symptôme cardinal.

Cette maladie est provoquée par une répétition pentanucléotidique complexe longue de 2,5 à 3,8 kb (TGGAA), (TAGAA), (TAAAA) et (TAAAATAGAA) dans un intron du gène appelé BEAN1, qui est exprimé dans le cerveau et associé à Nedd4.

En comparant diverses répétitions de pentanucléotides dans ce locus particulier parmi les populations japonaises et caucasiennes de contrôle, il a été constaté que (TGGAA) était la seule séquence corrélée avec SCA31.

Cette répétition complexe réside également dans l'intron d'un autre gène, TK2 (thymidine kinase 2), qui est transcrit dans le sens opposé, indiquant que la répétition complexe est transcrite de manière bidirectionnelle sous forme de répétitions non codantes.

Dans le cerveau humain atteint de SCA31 avec la variante (UGGAA), il a été découvert que le transcrit BEAN1 de la mutation SCA31 formait des structures d’ARN anormales appelées foyers d’ARN dans les noyaux de cellules de Purkinje du cervelet.

enter image description here Par BrainsRusDC - Travail personnel, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64271015

Une analyse de réduction d'ARN a révélé par la suite que (UGGAA) se lie aux protéines de liaison à l'ARN TDP-43, FUS et hnRNP A2 / B1.

En fait, il a été constaté que TDP-43 co-localisait avec des foyers d’ARN dans des cellules de Purkinje SCA31 humaines. Pour disséquer la pathogenèse de (UGGAA) dans SCA31, les auteurs ont généré des modèles de mouches transgéniques de type SCA31 en surexprimant les répétitions de pentanucléotide du complexe SCA31 chez Drosophila. Ils ont découvert que la toxicité de (UGGAA) dépend de la longueur et du niveau d'expression et qu'elle était atténuée par la co-expression de TDP-43, FUS et hnRNP A2 / B1. Une enquête plus approfondie a révélé que le TDP-43 améliore la toxicité (UGGAA) en corrigeant directement la structure anormale de (UGGAA).

Cela les a amenés à proposer que TDP-43 agisse en tant que chaperon d'ARN contre les substances toxiques (UGGAA) n. D'autres recherches sur le rôle des protéines de liaison à l'ARN en tant que chaperons d'ARN pourraient fournir une nouvelle stratégie thérapeutique pour SCA31, voire pour d'autres protéopathies de type TDP-43.

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Ce livre retrace les principales réalisations de la recherche sur la SLA au cours des 30 dernières années. Il présente les médicaments en cours d’essai clinique ainsi que les recherches en cours sur les futurs traitements susceptibles d’ici quelques années, d’arrêter la maladie et de fournir un traitement complet en une décennie ou deux.

Normal control of insulin and glucagon secretion by pancreatic islets is essential for maintaining glycemic homeostasis and it becomes defective for all forms of diabetes mellitus. There are poorly understood relationships between ALS and diabetes, just as between ALS and cancer.

We have known for a long time that about half of patients with ALS are insulin-resistant. This is also the case in other neuro-degenerative diseases such as Alzheimer's or Kennedy's disease. A recent article involves a neurotransmitter in the regulation of insulin.

The role of the inhibitory neurotransmitter GABA (γ-aminobutyric acid) in controlling the secretion of pancreatic islet cells has been known for a long time. GABA is released into pancreatic β cells by both synaptic-type microvesicles and large, dense central vesicles under glucose control, and the secreted amino acid subsequently blocks the release of glucagon by α4 cells.

enter image description here Source: Blausen.com staff (2014). "Medical gallery

By acting as an autocrine messenger and binding to its receptors on β-cells, GABA can also curb insulin secretion. However it was not understood how the neurotransmitter could enter or leave the cell through the plasma membrane. Menegaz and his collaborators show in their article, that GABA is mainly present in human islets in the cytosol of β and δ cells, but not α cells. In addition, the authors found a decrease in GABA levels in samples of patients with type 1 or type 2 diabetes, potentially contributing to the exaggerated release of glucagon observed in these diseases. While this was not reported in this study, patients with ALS have significantly lower levels of GABA in the motor cortex than healthy people.

An important aspect of the new study is the identification of probable molecular mediators of GABA uptake and release by β-cells. By searching published databases of known proteins carrying GABA, the authors showed that TauT was both detectably expressed and localized to the plasma membrane in human β cells. Another carrier, Slc LAT2 family member, has also been involved as a carrier of a GABA mimetic.

The authors then explored the potential role of intraball GABA in the control of hormone secretion, showing that a decrease in β-cell synthesis of GABA increases insulin secretion. In contrast, exogenously added GABA decreases insulin secretion in glucose-stimulated β cells.

Transiently, the work suggests a new therapeutic potential for the treatment of GABA in diabetes. In type 2 diabetes, agonists (or inhibitors of GABA metabolism) can modulate insulin secretion. However, in type 1 diabetes, in which β cells have been destroyed, GABA antagonists may stimulate glucagon secretion and improve the risk of life-threatening hypoglycaemia.

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This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

Le contrôle normal de la sécrétion d'insuline et de glucagon par les îlots pancréatiques est essentiel au maintien de l'homéostasie de la glycémie et devient défectueux pour toutes les formes de diabète sucré. Il y a des relations mal comprises entre la SLA et le diabète, tout comme il y en a entre la SLA et le cancer. Nous savons depuis longtemps qu'environ la moitié des malades atteints de SLA sont insulino-résistants. C'est aussi le cas dans d'autres maladies neuro-dégénératives comme Alzheimer ou la maladie de Kennedy. Un article récent implique un neuro-transmetteur dans la régulation de l'insuline.

Le rôle du neurotransmetteur inhibiteur GABA (acide γ-aminobutyrique) dans le contrôle de la sécrétion de cellules d'îlots pancréatiques est connu depuis longtemps. Le GABA soit libéré dans les cellules β pancréatiques à la fois par des microvésicules de type synaptique et par de grandes vésicules centrales denses sous le contrôle du glucose, et l'acide aminé sécrété empêche ensuite la libération de glucagon par les cellules α4.

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En agissant en tant que messager autocrine et en se liant à ses récepteurs sur les cellules β, le GABA peut également freiner la sécrétion d'insuline. Cependant il n'était pas compris, comment le neurotransmetteur pouvait entrer ou sortir de la cellule à travers la membrane plasmique. Menegaz et ses collaborateurs montrent dans leur article, que le GABA est principalement présent dans îlots humains dans le cytosol des cellules β et δ, mais non des cellules α. En outre, les auteurs ont constaté une diminution des taux de GABA dans des échantillons de patients atteints de diabète de type 1 ou de type 2, contribuant ainsi potentiellement à la libération exagérée de glucagon observée dans ces maladies. Bien que cela n'ait pas été signalé dans cette étude, les patients atteints de SLA ont des taux de GABA dans le cortex moteur nettement inférieurs à ceux des personnes en bonne santé.

Un aspect important de la nouvelle étude réside dans l’identification de médiateurs moléculaires probables de l’absorption et de la libération de GABA par les cellules β. En recherchant dans des bases de données publiées des protéines connues transportant le GABA, les auteurs ont montré que TauT était à la fois exprimé de manière détectable et localisé à la membrane plasmique dans les cellules β humaines. Un autre transporteur, le membre de la famille Slc LAT2, a également été impliqué en tant que transporteur d’un mimétique du GABA.

Les auteurs ont ensuite exploré le rôle potentiel du GABA intra-îlot dans le contrôle de la sécrétion d’hormones, montrant ainsi qu'une diminution de la synthèse de GABA par des cellules β, augmente la sécrétion d'insuline. À l'inverse, le GABA ajouté de manière exogène diminue la sécrétion d'insuline dans les cellules β stimulées par le glucose.

De manière transitoire, les travaux suggèrent un nouveau potentiel thérapeutique pour le traitement du GABA dans le diabète. Dans le diabète de type 2, les agonistes (ou les inhibiteurs du métabolisme du GABA) peuvent moduler la sécrétion d'insuline. Cependant, dans le diabète de type 1, dans lequel les cellules β ont été détruites, les antagonistes du GABA pourraient stimuler la sécrétion de glucagon et améliorer le risque d'hypoglycémie mettant la vie en danger.

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Ce livre retrace les principales réalisations de la recherche sur la SLA au cours des 30 dernières années. Il présente les médicaments en cours d’essai clinique ainsi que les recherches en cours sur les futurs traitements susceptibles d’ici quelques années, d’arrêter la maladie et de fournir un traitement complet en une décennie ou deux.

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