Lysosomal alkalization and dysfunction in human fibroblasts with the Alzheimer's disease-linked presenilin 1 A246E mutation can be reversed with cAMP.
Lysosomal alkalization and dysfunction in human fibroblasts with the Alzheimer's disease-linked presenilin 1 A246E mutation can be reversed with cAMP.
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DOI：
10.1016/j.neuroscience.2014.01.001
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发表时间：
2014-03-28
期刊：
影响因子：
3.3
通讯作者：
Mitchell CH
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Coffey EE;Beckel JM;Laties AM;Mitchell CH
早老素 1 (PS1) 突变是家族性阿尔茨海默病 (fAD) 的主要原因之一。 PS1突变加剧了AD患者的自噬和溶酶体病理，导致部分降解的物质在肿胀的溶酶体和自噬体中积累——这种病理与其他以溶酶体pH值升高为特征的疾病有一些相似之处，例如年龄相关性黄斑变性。在这项研究中，我们检查了 PS1-fAD 突变 A246E 对溶酶体 pH 和溶酶体功能的影响，并询问溶酶体 pH 的恢复是否可以逆转其中一些变化。在具有 PS1-fAD 突变的人成纤维细胞中，溶酶体 pH 值升高了 0.2-0.3 个 pH 单位。 PS1-fAD 成纤维细胞中的溶酶体碱化通过组织蛋白酶 D pH 依赖性裂解的减少以及 BODIPY FL-胃酶抑素 A 与组织蛋白酶 D 活性位点的结合减少来支持。 PS1-fAD 细胞的 LC3B-II/-I 比率和 p62 水平增加，与溶酶体降解受损一致，类似于氯喹溶酶体碱化诱导的变化。 PS1-fAD 成纤维细胞中 ATP6V1B2、ATG5、BECN1 TFEB mRNA 以及 ATP6V1B2、ATG5 和 beclin 在蛋白质水平上的表达增加，这与突变细胞中自噬和溶酶体功能的慢性损伤一致。至关重要的是，cAMP 处理使突变型 PS1-fAD 中的溶酶体 pH 值重新酸化； cAMP 还增加了活性组织蛋白酶 D 的可用性并降低了 LC3B-II/-I 比率。这些结果证实了人 PS1-fAD 成纤维细胞的溶酶体 pH 值小幅升高，证明这种溶酶体碱化与自噬和降解的慢性变化有关，并表明用 cAMP 重新酸化溶酶体的治疗可以逆转这些变化。
Mutation in presenilin 1 (PS1) is one of the leading causes of familial Alzheimer’s disease (fAD). PS1 mutation exacerbates the autophagic and lysosomal pathology in AD patients, leading to accumulation of partially degraded material in bloated lysosomes and autophagosomes – a pathology that bears some resemblance to other diseases characterized by elevated lysosomal pH, like age-related macular degeneration. In this study, we examined the effect of the PS1-fAD mutation A246E on lysosomal pH and lysosomal function, and asked whether restoration of lysosomal pH could reverse some of these changes. Lysosomal pH was elevated by 0.2-0.3 pH units in human fibroblasts with the PS1-fAD mutation. The lysosomal alkalization in PS1-fAD fibroblasts was supported by a reduction in the pH-dependent cleavage of cathepsin D and by a reduction in binding of BODIPY FL-pepstatin A to the cathepsin D active site. PS1-fAD cells had increased LC3B-II/-I ratios and p62 levels, consistent with impaired lysosomal degradation and analogous to changes induced by lysosomal alkalinization with chloroquine. PS1-fAD fibroblasts had increased expression of ATP6V1B2, ATG5, BECN1 TFEB mRNA, and of ATP6V1B2, ATG5 and beclin at the protein level, consistent with chronic impairment of autophagic and lysosomal functions in the mutant cells. Critically, cAMP treatment reacidified lysosomal pH in mutant PS1-fAD; cAMP also increased the availability of active cathepsin D and lowered the LC3B-II/-I ratio. These results confirm a small elevation in the lysosomal pH of human PS1-fAD fibroblasts, demonstrate that this lysosomal alkalization is associated with chronic changes in autophagy and degradation, and suggest that treatment to reacidify the lysosomes with cAMP can reverse these changes.
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Nixon, Ralph A.
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通讯作者：
BARRETT, AJ
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