پروتئین های پلاسمای بند ناف انسانی عملکرد هیپوکامپی را در موش های پیر احیا می کنند
تاریخ انتشار: جمعه 22 اردیبهشت 1396
| امتیاز:
پیری تغییراتی را در عملکرد عصبی و شناختی ایجاد می کند و کاهش این عملکردها ویژگی اصلی بسیاری از اختلالات نورولوژیک است. هیپوکامپ، منطقه مغزی است که نقش هایی را در حافظه مکانی و اپیزودیک و یادگیری بازی می کند و به اثرات تعیین کننده پیری در سطح مورفولوژیک و مولکولی حساس است. با پیشرفت پیری، سیناپس ها در مناطق مختلف هیپوکامپ، اختلالی را در تقویت طولانی مدت و ارتباطات الکتروفیزیولوژیک یادگیری و حافظه نشان می دهند. در سطح مولکولی، ژن های بسیار اولیه، به همراه ژن های پلاستیسیتی سیناپسی، هر دو بوسیله تقویت طولانی مدت القا می شوند و در مغز پیر شده کاهش می یابند. علاوه بر احیا سایر بافت های پیر، قرار گرفتن در معرض فاکتورهای موجود در خون جوان، با تغییرات مربوط به پیری در پارامترهای سیستم عصبی مرکزی مقابله می کند، اگرچه هویت فاکتورهای خاص پیشبرنده شناخت یا این که اصلا چنین فعالیتی در پلاسمای انسانی وجود دارد یا خیر مشخص نیست. ما فرض کردیم که پلاسمای مراحل اولیه تکوینی و در اصل پلاسمای خون بند ناف مخزنی از پروتئین های پیشبرنده پلاستیسیتی را ارائه می کنند. در این جا، ما نشان می دهیم که تیمار با پلاسمای بند ناف، هیپوکامپ را احیا می کند و عملکرد شناختی را در موش های پیر احیا می کند. مهار کننده بافتی متالوپروتئیناز2(TIMP2)، یک فاکتور منتقله از راه خون، در پلاسمای خون بند ناف انسانی، پلاسمای موش جوان و هیپوکامپ موش های جوان غنی شده است وبه نظر می رسد بعد از تزریق سیستمیک نیز در مغز وجود دارد و پلاستیسیتی سیناپسی و شناخت وابسته به هیپوکامپ را در موش های پیر افزایش می دهد. آزمایش ها روی موش های پیر نشان داد که TIMP2 برای مزایای شناختی نسبت داده شده به پلاسمای خون بند ناف ضروری است. ما مخزن سیستمیک TIMP2 را یافتیم که برای حافظه فضایی در موش های جوان ضروری است و این در حالی است که تیمار برش های مغزی با آنتی بادی TIMP2 تقویت طولانی مدت را مهار می کند و نقش های پیش از این ناشناخته ای را برای TIMP2 در عملکرد هیپوکامپی طبیعی نشان می دهد. یافته های ما نشان داد که پلاسمای بند ناف انسانی حاوی پروتئین های تقویت کننده پلاستیسیتی یا پروتئین های تقویت کننده ارزش کاربردی برای هدف قرار دادن پیری یا بیماری هستند که با عملکرد ناقص هیپوکامپ مرتبط هستند.
Nature. 2017 Apr 19. doi: 10.1038/nature22067. [Epub ahead of print]
Human umbilical cord plasma proteins revitalize hippocampal function in aged mice.
Castellano JM1,2, Mosher KI1,2,3, Abbey RJ1,2,4, McBride AA1,2,4, James ML1,5, Berdnik D1,2,4, Shen JC1,2,4, Zou B6, Xie XS6,7, Tingle M7, Hinkson IV1,2,4, Angst MS7, Wyss-Coray T1,2,3,4.
Abstract
Ageing drives changes in neuronal and cognitive function, the decline of which is a major feature of many neurological disorders. The hippocampus, a brain region subserving roles of spatial and episodic memory and learning, is sensitive to the detrimental effects of ageing at morphological and molecular levels. With advancing age, synapses in various hippocampal subfields exhibit impaired long-term potentiation, an electrophysiological correlate of learning and memory. At the molecular level, immediate early genes are among the synaptic plasticity genes that are both induced by long-term potentiation and downregulated in the aged brain. In addition to revitalizing other aged tissues, exposure to factors in young blood counteracts age-related changes in these central nervous system parameters, although the identities of specific cognition-promoting factors or whether such activity exists in human plasma remains unknown. We hypothesized that plasma of an early developmental stage, namely umbilical cord plasma, provides a reservoir of such plasticity-promoting proteins. Here we show that human cord plasma treatment revitalizes the hippocampus and improves cognitive function in aged mice. Tissue inhibitor of metalloproteinases 2 (TIMP2), a blood-borne factor enriched in human cord plasma, young mouse plasma, and young mouse hippocampi, appears in the brain after systemic administration and increases synaptic plasticity and hippocampal-dependent cognition in aged mice. Depletion experiments in aged mice revealed TIMP2 to be necessary for the cognitive benefits conferred by cord plasma. We find that systemic pools of TIMP2 are necessary for spatial memory in young mice, while treatment of brain slices with TIMP2 antibody prevents long-term potentiation, arguing for previously unknown roles for TIMP2 in normal hippocampal function. Our findings reveal that human cord plasma contains plasticity-enhancing proteins of high translational value for targeting ageing- or disease-associated hippocampal dysfunction.