MALDI imaging of glial scar-forming glycans in Alzheimers disease

阿尔茨海默病中胶质疤痕形成聚糖的 MALDI 成像

基本信息

  • 批准号:
    10300280
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 26.48万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-01 至 2023-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Alzheimer’s disease (AD) is a dementing disorder characterized by the pathological accumulation of beta- amyloid (Ab) and hyperphosphorylated tau neurofibrillary tangles (NFTs). Recent evidence suggests a close topographical relationship P-tau accumulation and neuronal loss with changes in gene expression mediating chondroitin sulfate (CS) and dermatan sulfate (DS) glycosaminoglycan (GAG) metabolism. CS/DS-GAGs are extracellular polyanionic polymers that have previously been shown to interact with P-tau and Ab, although the underlying molecular mechanisms and physiological consequences for these interactions remain unclear. Studies that investigate the relationship between changes in brain CS/DS-GAGs and AD-associated pathological endpoints are therefore necessary to elucidate a novel role for glycans in the clinical pathogenesis of AD. The biological functions of extracellular CS/DS-GAGs are highly influenced by the incorporation of sulfated disaccharide isomers (0S-, 4S-, 6S-, 2S6S-, 4S6S-CS and 2S4S-DS) into the glycan matrix lattices. Often referred to as the biological “sulfation code”, the relative abundance of non-, mono- and di-sulfated CS/DS isomers is believed to control ion buffering, protein-glycan interactions, and neurocircuit synapse stability in the brain. Using state-of-the-art liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), our Preliminary Data show a significant increase in the relative abundance of glial scar-associated isomers (6S- and 4S6S-CS) within the medial frontal gyrus of patients with AD compared to non-AD controls. Moreover, these glial scar- associated CS isomers positively correlate with the abundance of P-tau from the same brain tissue, suggesting that changes in the brain CS/DS-GAG sulfation code could serve as a novel and unexplored player in the progression of AD. Specifically, we hypothesize that the increase in glial-scarring CS/DS-GAGs may represent 1) a physiological CNS barrier to isolate P-tau neuropathology from the healthy brain tissue and 2) a repressor of neurogenesis and source of cellular toxicity, potentially exacerbating neurodegeneration in AD. Here, we propose to uncover the spatial distribution of CS/DS isomers with the underlying cellular (neuronal, glial) and pathological (P-tau, Ab) tissue pathology by coupling matrix assisted laser desorption ionization (MALDI) mass spectrometry imaging (IMS) of CS/DS isomers with histochemical protein labeling using advanced High Definition Imaging (HDI) overlay technology. Deciphering a relationship between maladaptive changes in the brain CS/DS-GAG sulfation code and development of AD pathology is a novel and unexplored area of glycan- based neuroscience with the potential to revolutionize the field of AD research.
阿尔茨海默氏病(AD)是一种痴呆症,其特征是β- 淀粉样蛋白(AB)和高磷酸化的Tau神经原纤维缠结(NFTS)。最近的证据表明接近 地形关系P-TAU积累和神经元丧失,基因表达介导的变化 硫酸软骨素(CS)和皮肤硫酸盐(DS)糖胺聚糖(GAG)代谢。 CS/DS-GAG是 以前已证明与p-tau和AB相互作用的细胞外聚发电机聚合物,尽管 这些相互作用的基本分子机制和物理后果尚不清楚。 研究脑CS/DS-GAG和与AD相关病理学的变化之间的关系 因此,终点是阐明聚糖在AD临床发病机理中的新作用所必需的。 细胞外CS/DS-GAG的生物学功能受硫化的掺入高度影响 二糖异构体(0s-,4s-,6s-,2s6s-,4S6S-CS和2S4S-DS)进入聚糖基质晶格中。经常 被称为生物学“硫酸盐代码”,是非,单,单和硫化的CS/ds的相对抽象 据信异构体可以控制离子缓冲,蛋白质 - 聚糖相互作用和神经信仰突触稳定性 脑。使用最先进的液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS),我们的初步 数据表明,神经胶质疤痕相关的异构体的相对丰度(6S-和4S6S-CS)显着增加 与非AD对照组相比,在AD患者的额叶中间回旋中。而且,这些神经胶质疤痕 - 相关的CS异构体与从同一脑组织中的P-TAU的抽象呈正相关,这表明 大脑CS/DS-GAG硫酸盐代码的变化可能是一名新颖而出乎意料的玩家 AD的进展。特别是,我们假设CS/DS-GAG的Glial scarrial-scarrags-gag可能代表 1)物理中枢神经系统屏障与健康脑组织分离P-TAU神经病理学和2)复制品 神经发生和细胞毒性的来源,AD中可能加剧神经退行性。在这里,我们 提议揭示具有基础细胞(神经元,神经胶质)和的CS/DS异构体的空间分布 病理(P-TAU,AB)组织病理学通过耦合基质辅助激光解吸电离(MALDI)质量 使用先进的高高标记具有组织化学蛋白标记的CS/DS异构体的光谱成像(IMS) 定义成像(HDI)覆盖技术。解密适应不良变化之间的关系 脑CS/DS-GAG硫酸一件和AD病理学的发展是聚糖的新型且出乎意料的领域 基于神经科学,有可能改变广告研究领域。

项目成果

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