Age-dependent determination of expression of formyl receptor 2 and its ligands: a study in an experimental model of Alzheimer's disease

Patologie prowadzące do rozwoju schorzeń układu nerwowego stanowią przedmiot wielu badań. Ostatnie lata przyniosły większe zainteresowanie molekularnymi mechanizmami neurozapalenia, które towarzyszy m.in chorobie Alzheimera (AD). Prawidłowa odpowiedź zapalna przebiega etapowo, dążąc do eliminacji szkodliwego czynnika oraz naprawy tkanek. Zaburzenie tego procesu prowadzi do przewlekłego stanu zapalnego, który zaburza homeostazę organizmu. Kluczowe znaczenie wydaje się mieć prawidłowe zarządzanie tym procesem i efektywne wspomaganie go, zwłaszcza na etapie odpowiedzi wyciszeniowej. Endogenne molekuły (SPM, ang. specialized pro-resolving mediators), takie jak lipoksyna A4 (LXA4) i aneksyna A1 (AnxA1), mają dobrze ugruntowane pozytywne efekty w działaniu regeneracyjnym, jednak ze względu na szybką inaktywację metaboliczną i degradację, cechują się niską biodostępnością, co może niwelować ich efektywność i zaburzać procesy wyciszeniowe. Niektóre cząsteczki SPM działają poprzez receptory formylowe 2 (FPR2), które posiadają unikalną zdolność do selektywnej aktywacji szlaków sygnałowych związanych z tymi receptorami przy jednoczesnym hamowaniu innych. W zależności od przyłączonego liganda, FPR2 mogą mediować zarówno odpowiedź prozapalną, jak i przeciwzapalną. Interakcja FPR2 z endogennymi agonistami SPM jest kluczowa we wspomaganiu reakcji wyciszeniowej, a dysfunkcje w tych interakcjach mogą przedłużać proces zapalny poprzez niewystarczające ograniczanie go. Dlatego celem niniejszej pracy magisterskiej była zależna od wieku ocena poziomu FPR2 i jego przeciwzapalnych ligandów – LXA4 i AnxA1 oraz poziomu beta-amyloidu 42/40 (Aβ42/40), który poprzez FPR2 aktywuje ścieżkę prozapalną. W celu określenia poziomu białek przeprowadzono testy immunoenzymatyczne w strukturach mózgu (hipokamp i kora czołowa) pozyskanych od myszy transgenicznych APPNL-F/NL-F oraz odpowiednich myszy kontrolnych w wieku 9 i 12 miesięcy. Wykazano zależne od wieku i struktury zmiany w poziomie badanych białek, które mogą współwystępować z rozwijającą się patologią AD i zaburzać prawidłowy przebieg procesu wyciszeniowego w układzie nerwowym już na wczesnym etapie choroby. Biorąc pod uwagę znaczenie endogennych SPM w regulacji odpowiedzi zapalnej, badania te mogą przyczynić się do opracowania nowych strategii terapeutycznych, które wspomagają procesy naprawcze w układzie nerwowym i mogą być szczególnie skuteczne w prodromalnej fazie AD.

The pathologies leading to the development of nervous system disorders are the subject of numerous studies. Recent years have brought increased interest in the molecular mechanisms of neuroinflammation, which accompanies Alzheimer's disease (AD), among others. The normal inflammatory response proceeds in stages, aiming to eliminate the harmful agent and repair tissues. Disruption of this process leads to chronic inflammation, which impairs the body's homeostasis. Proper management and effective support of this process appears to be crucial, especially during the silencing response stage. Endogenous molecules (SPMs, specialized pro-resolving mediators), such as lipoxin A4 (LXA4) and annexin A1 (AnxA1), have well-established beneficial regenerative effects, but due to their rapid metabolic inactivation and degradation, they have low bioavailability, which may compromise their efficacy and interfere with resolving processes. Some SPM molecules act through formyl receptor 2 (FPR2), which has the unique ability to selectively activate signaling pathways associated with these receptors while inhibiting others. Depending on the ligand attached, FPR2 can mediate both pro-inflammatory and anti-inflammatory responses. The interaction of FPR2 with endogenous SPM agonists is crucial in supporting the pro-resolving response, and dysfunctions in these interactions may prolong the inflammatory process by insufficiently limiting it. Therefore, the aim of this thesis was to age-dependently assess the levels of FPR2 and its anti-inflammatory ligands, LXA4 and AnxA1, as well as the levels of beta-amyloid 42/40 (Aβ 42/40), which activates the pro-inflammatory pathway through FPR2. To determine protein levels, immunoassays were performed on brain structures (hippocampus and frontal cortex) obtained from APPNL-F/NL-F transgenic mice and corresponding control mice at 9 and 12 months of age. Age- and structure-dependent changes in the levels of the proteins studied were demonstrated, which may be associated with developing AD pathology and interfere with the normal resolving process in the nervous system at an early stage of the disease. Given the importance of endogenous SPMs in regulating the inflammatory response, this research may contribute to the development of new therapeutic strategies that support repair processes in the nervous system and may be particularly effective in the prodromal phase of AD.