Ageing of neural stem cells in a Parkinson's disease Model

Die Parkinson-Krankheit zählt zu den neurodegenerativen Erkrankungen. Eines der wichtigsten Charakteristika ist der Verlust von dopaminergen Neuronen in der Substantia nigra. Dies manifestiert sich in Muskelzittern sowie –erstarren, verlangsamten Bewegungen und Haltungsinstabilität, zusätzlich treten auch kognitive und psychische Störungen auf. In letzter Zeit wurden Mutationen in Genen entdeckt, die eine wichtige Rolle in der Ausbildung der familiären Form von Parkinson spielen. LRRK2 ist eines dieser Proteine, es interagiert mit dem mikro-RNA System und beeinflusst es zugunsten von Proliferation wodurch die Differenzierung der Stammzellen inhibiert wird. Mutationen in LRRK2 bewirken eine Beschleunigung des neurodegenerativen Prozesses, präferenziell das Absterben von Dopamin produzierenden Neuronen. In dieser Studie wurde der Effekt der Mutation G2019S in LRRK2 auf Neuroepithelzellen untersucht, die sowohl in familiären- als auch sporadischen Parkinson Patienten nachgewiesen werden konnte. Neuroepithelzellen welche die LRRK2-G2019S Mutation tragen, zeigten im Vergleich zu Wildtypzellen einen 3-fach höheren Anteil apoptotischer Zellen und eine Reduzierung im Recycling von dysfunktionalen Mitochondrien unter proliferierenden und differenzierenden Bedingungen. Diese Resultate bestätigen den neurotoxischen Effekt der G2019S Mutation und weisen diesen bereits in Neuroepithelzellen nach. Es war ebenfalls möglich eine Interaktion zwischen LRRK2 und dem Protein TRIM32, welches wichtig für die Induktion der neuronalen Differenzierung ist, nachzuweisen. Dies ist von besonderer Bedeutung da beide Proteine mit mikro-RNAs interagieren aber gegensätzliche Auswirkungen haben. Im LRRK2-TRIM32 Komplex wurden zusätzlich die mikro-RNAs let-7a und miR-184 sowie die mRNAs für e2f1 und dp1 nachgewiesen. Eine Fluktuation in den Expressionslevels von LRRK2 und TRIM32 während der Embryonalentwicklung und während des Alterungsprozesses verdeutlichen deren Bedeutung und Einfluss.Parkinson’s disease occurs through loss of neurons during ageing and is one of the common neurodegenerative diseases next to Alzheimer’s disease. It affects 4 % of the elderly population and is characterized by motor-dysfunctional symptoms as well as non-motor symptoms. Mutations in the LRRK2 protein seem to trigger the process of neurodegeneration, especially apoptosis of dopaminergic neurons. Furthermore, LRRK2 was detected to influence the miRNA pathway in favor to maintain proliferation of neural stem cells. Therefore, we focused on one specific mutation (G2019S) in the kinase domain of the protein which is spread in familial as well as sporadic Parkinson’s disease. The neuroepithelial stem cells bearing the LRRK2 mutation G2019S, displayed a 3-fold higher apoptosis rate in comparison to WT cells during proliferation as well as differentiation. Additionally, autophagy seemed to be diminished in both states. These results confirm the neural toxicity of the LRRK2 G2019S mutation already at the neuroepithelial stem cell stage and its increase during ageing. In addition, an interaction between LRRK2 and the neuronal differentiation inducing protein TRIM32 was observed. Both proteins have been exhibited to be involved in the miRNA pathway. We were able to detect the miRNAs let-7a and miR-184 as well as the mRNAs e2f1 and dp1 in LRRK2-TRIM32 complexes. Different expression levels of LRRK2 and TRIM32 during development and ageing, further verified their importance in neurogenesis