Une nouvelle étude montre que la metformine améliore la réparation de la myéline dans les modèles à base humaine en réglant le métabolisme mitochondrial, offrant de l'espoir pour le traitement de la sclérose en plaques.
Étude: la metformine modifie le métabolisme lié à la mitochondrie et améliore la fonction des oligodendrocytes humains. Crédit d'image: Juan Gaertner / Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue Communications de la natureune équipe internationale de chercheurs a étudié si la metformine améliore la différenciation et la myélinisation des cellules progénitrices d'oligodendrocytes humaines (OPC) à travers les modèles pertinentes humaines et les mécanismes liés à la mitochondrie définis qui soutiennent la neuroprotection.
Sommaire
Arrière-plan
Chaque jour, des millions de messages cérébraux reposent sur la myéline pour rester précis; Lorsque cette isolation échoue, le mouvement, la mémoire et l'humeur souffrent. La sclérose en plaques (SEP) élimine la myéline des axones et le vieillissement réduit la remyélinisation car les OPC deviennent moins réactifs.
La metformine, une thérapie de première intention pour le diabète sucré de type II, traverse la barrière hémato-encéphalique et modifie le rapport adénosine monophosphate (AMP): adénosine triphosphate (ATP) en inhibant le complexe mitochondrial I, activant la protéine kinase de la protéine AMP (AMPK).
La réutilisation de la neuroprotection est confrontée à un défi: l'oligodendroglie humaine diffère considérablement de celles des rongeurs. Une meilleure remyélinisation pourrait ralentir la progression de l'invalidité et préserver l'indépendance.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour définir des mécanismes et des avantages.
À propos de l'étude
Les chercheurs ont comparé trois systèmes humains pour évaluer les effets de la metformine sur l'oligodendroglia. Ils ont généré des OPC dérivés de cellules souches embryonnaires humaines (CSEC) dans la culture monocouche, ont produit des organoïdes corticaux contenant des oligodendroglistes et transplanté des HESC-OSC-OSCS marqués par des protéines vertes dans le corpus callemosum de Shiverrer; Recombination Activant les souris nul du gène 2 (RAG2) pour créer des chimères de souris humaine.
Le chlorhydrate de metformine (100 μm) a été appliqué aux monocouches pendant 7 jours et administré quotidiennement aux organoïdes de jour in vitro 60 à 70. Les chimères ont reçu de la metformine orale (300 mg / kg) pendant 21 jours, à partir de 42 jours après la transplantation.
La différenciation et la myélinisation ont été quantifiées par immunocoloration pour la protéine de base de la myéline (MBP), le facteur de transcription des oligodendrocytes 2 (Olig2) et le marqueur mature de polypose adénomateuse coli (APC; clone CC1), plus la microscopie électronique (EM) pour calculer le pourcentage sur l'axe de l'axon et le diamètre axoné par axon.
Des profils de séquençage à l'acide ribonucléique unique (SCRNA-SEQ) ont été générés pour les cellules, et des ensembles de données de séquençage d'ARN (SNRNA-Seq) à partir du cerveau et de la moelle épinière ont été intégrés en utilisant une analyse de corrélation canonique et un réseau neuronal artificiel (ANN) pour comparer les identités.
Des analyses de l'expression différentielle et de l'ontologie des gènes (GO) ont été utilisées pour tester les changements de voie. Lectures mécanistes incluses in situ Hybridation pour NDUFA11 et EIF1, et Western blot pour TOMM20 et CHCHD2.
Résultats de l'étude
Dans les cultures monocouches, la metformine a augmenté la différenciation des oligodendrocytes humains en sept jours. Les oligodendrocytes intermédiaires ont montré une augmentation moyenne de 0,70 ± 0,2 SEM (changement de pli) et des cellules OLIG2 + MBP + plus matures ont augmenté par une augmentation moyenne de 0,52 ± 0,23 SEM (changement de pli) par rapport au véhicule, comparable au fumarate de clématine. Le SCRNA-SEQ a montré que ces cellules ressemblaient à une oligodendroglie fœtale plutôt qu'à l'oligodendroglie: les grappes OPC alignées avec les OPC adultes, tandis que les oligodendrocytes mappés à des états de transcription SRIGodendrocytes engagés et engagés (SOX2) ont marqué l'immaturité. Notamment, cela contraste avec les modèles de rats où la metformine ne facilite que les OPC vieillis, mettant en évidence les réponses spécifiques aux espèces.
Dans les organoïdes corticaux, une impulsion de metformine du jour in vitro 60–70 n'a pas modifié le nombre de cellules CC1 + ou MBP + mais une zone MBP étendue significativement (augmentation moyenne de 0,45 ± 0,18 SEM), indiquant plus de protéine de myéline par zone sans modifier le nombre de cellules. Des analyses intégrées contre le snRNA-Seq adulte ont de nouveau placé la plupart des oligodendroglies organoïdes dans les compartiments COP ou oligodendrocytes immatures.
Les effets les plus forts sont apparus dans les chimères de souris humaine. Après la transplantation des OPC dérivés de la CSEC dans le Shiverer; Corpus callosum Rag2-Null, 46,77% ± 4,39 SEM des cellules régionales était humain et 70,51% ± 2,28 SEM de ceux-ci étaient Olig2 +. Par EM, une moyenne de 16,15% ± 1,88 SEM des axones a été myélinisée au départ.
Un cours oral de 21 jours de la metformine a augmenté les axones myélinisés de 21,44 ± 2,3 SEM% à 28,21 ± 1,9 SEM% et a réduit le rapport G de 0,84 ± 0,004 SEM à 0,81 ± 0,009 SEM, indépendamment des diamètres axonaux et conformément à une myéline plus épais. Bien que le nombre d'oligodendrocytes matures (CC1 +) n'ait pas changé, la sortie de la myéline par axone s'est améliorée, ce qui implique une fonction améliorée par cellule.
La structure mitochondriale et les programmes de gènes se sont déplacés avec un traitement. La metformine a augmenté la zone de profil mitochondrial dans les axones et la glie, conformément aux modifications de la teneur ou de la dynamique mitochondriale. Les transcriptomiques dans les oligodendrocytes de chimère humaine ont révélé la régulation positive de NDUFA11, COX8A et EIF1, qui soutient la traduction des messages mitochondriaux.
In situ L'hybridation a confirmé des signaux NDUFA11 et EIF1 plus élevés dans les cellules OLIG2 + humains, et les Western blots dans les monocultures oligodendrogliaux de HESC ont montré des augmentations de TOMM20 et CHCHD2, conformément à l'activité mitochondriale accrue et à la dynamique.
Surtout, les effets ne se sont pas limités aux cellules humaines transplantées. Dans les oligodendrocytes, les astrocytes, les microglies et les neurones et les neurones, les astrocytes, les microglies et les neurones élevés, la metformine ont élevé la metformine, indiquant un réglage métabolique plus large plutôt qu'une action strictement autonome.
Enfin, dans un ensemble de données à nucleus unique du cerveau de donneur MS, les oligodendrocytes de deux individus connus pour avoir pris la metformine avant la mort ont exprimé plus d'EIF1 que deux donneurs de MS non traités, faisant écho au signal de chiméra malgré de petits nombres.
Ensemble, la metformine a augmenté les protéines et les gaines de myéline à travers les modèles et recâblé le métabolisme lié aux mitochondries de manière à soutenir la fonction des oligodendrocytes.
Conclusions
Pour résumer, cette étude montre que la metformine améliore les protéines de la myéline in vitro et les gaines de myéline in vivoavec une similitude transcriptionnelle de type adulte le plus évident dans le modèle de chimère.
Dans les chimères, les axones myélinisés se sont élevés et le rapport G est tombé sans élargir le nombre d'oligodendrocytes matures, impliquant plus de myéline par cellule. Les signatures transcriptionnelles et protéiques, notamment NDUFA11, COX8A, EIF1, TOMM20 et CHCHD2, sont cohérentes avec la fonction mitochondriale et le métabolisme modifiés.
Les limitations comprennent des cellules de type fœtal avec une expression persistante de Sox2, l'absence de démyélinisation ou d'inflammation, le manque de mesures de respiration mitochondriale directe et peu de donneurs MS.
Les résultats correspondent aux tests cliniques en cours du potentiel neuroprotecteur de la metformine dans la SEP. Dans l'ensemble, les preuves soutiennent le test de la metformine comme une thérapie neuroprotectrice et améliorant la remyélinisation dans la SEP.
