Analysis of the expression of circulating microRNAs in an animal model of Alzheimer’s disease

Abstract

Entre las enfermedades neurodegenerativas, la enfermedad de Alzheimer (EA) es la forma más común de demencia senil caracterizada en su forma típica por la pérdida inmediata de la memoria y otras capacidades cognitivas asociadas con una disminución gradual de la viabilidad de las células nerviosas y de la actividad de diferentes regiones del cerebro. La enfermedad también se asocia con la acumulación anormal de beta amiloide (Aβ) y proteína Tau en el cerebro. El principal problema de la EA es su detección muy tardía, lo que deja muy poco margen para estrategias terapéuticas. Una mejor comprensión de los mecanismos moleculares de esta patología en modelos animales es fundamental para identificar biomarcadores de diagnósticos mucho más fiables y diseñar terapias eficaces. El análisis de microARNs circulantes ha abierto un campo de exploración para la identificación de biomarcadores vinculados a la desregulación de diversas patologías. Aquí, evaluamos la expresión de microARNs circulantes (miARNs) en un modelo de patología de Alzheimer inducida por infusión en los 2 hemisferios del hipocampo de rata de las formas agregadas del péptido Aβ 1-42. Nuestros resultados revelan que la presencia de este péptido es suficiente para desencadenar una pérdida de actividad cognitiva en ratas, astrogliosis y la alteración de la expresión de 3 miARNs circulantes (miARN-29a, -29c y -146a). Mostramos la cinética de expresión de estos miARNs e informamos diferencias en la expresión de miARN-146a en particular. Finalmente, centramos nuestros estudios en este miARN y estudiamos su papel biológico en cultivos primarios de astrocitos de rata, utilizados como modelo in vitro de la EA. Observamos que, aunque este miRNA146a es capaz de interactuar con sus genes diana transcriptómicos como IRAK1/2 y TRAF-6, el tratamiento de las células con el péptido Aβ 1-42 en su forma oligomérica o fibrilar no conduce a una respuesta inflamatoria. En general, reportamos por primera vez la desregulación de la expresión de microARNs circulantes que puede correlacionarse directamente con la presencia de forma agregada de Aβ 1-42, un componente esencial del empeoramiento crónico de esta patología. También hemos proporcionado datos mecanicistas sobre el papel de miARNA-146 en esta patología. Estos prometedores resultados merecen ser utilizados en estudios a largo plazo, en particular para evaluar su posible aplicación en el diagnóstico clínico de la EA.

Among neurodegenerative diseases, Alzheimer's disease (AD) is the most common form of senile dementia characterized in its typical form by immediate memory loss and other cognitive abilities associated with gradual decline in the viability of nerve cells and the activity of different regions of the brain. The disease is also associated with the abnormal accumulation of amyloid-beta (Aβ) and Tau protein in the brain. The main problem with AD is its very late detection, which leaves very little room for therapeutic strategies. A better understanding of the molecular mechanisms of this pathology in animal models is essential to identify much more reliable diagnostic biomarkers and to design effective therapies. The analysis of circulating microRNAs has opened a field of exploration for the identification of biomarkers linked to the deregulation of various pathologies. Here, we evaluated the expression of circulating microRNAs (miRNAs) in a model of Alzheimer's pathology induced by infusion in the 2 hemispheres of the rat hippocampus of the aggregated forms of the Aβ 1-42 peptide. Our results reveal that the presence of this peptide is sufficient to trigger a loss of cognitive activity in rats, astrogliosis and the disruption of the expression of 3 circulating miRNAs (miRNA-29a, -29c, and -146a). We show the kinetics of expression of these miRNAs and report differences in expression of miRNA- 146a in particular. Finally, we focused our studies on this miRNA and studied its biological role in primary rat astrocyte cultures, used as an in vitro model of AD. We observed that although this miRNA-146a is able to interact with their transcriptomic target genes such as IRAK1/2 and TRAF-6, the treatment of cells with the Aβ 1-42 peptide in its oligomeric or fibrillar form does not lead an inflammatory response. In general, we report for the first time the deregulation of the expression of circulating microRNAs which can be directly correlated with the presence of aggregated form of Aβ 1-42, an essential component of the chronic worsening of this pathology. We have also provided mechanistic data on the role of miARNA-146 in this pathology. These promising results deserve to be used in long-term studies, in particular to assess their potential application in the clinical diagnosis of AD.