De ziekte van Parkinson (PD) is de op één na meest voorkomende neurodegeneratieve aandoening onder ouderen en treft ongeveer 2-3% van de personen van 65 jaar en ouder, wat een aanzienlijke last vormt voor zowel gezinnen als de samenleving1. Hoewel de precieze mechanismen achter PD gedeeltelijk worden begrepen, wijst het toenemende bewijs op een verband tussen de ontwikkeling van PD en uitdagingen in neuronale transmissie, samen met neuro-inflammatie aangedreven door microgliale cellen, wat een veel voorkomende eigenschap is die wordt gezien bij ouder wordende hersenen en verschillende neurodegeneratieve ziekten, waaronder PD 2,3,4,5 . Microglia dienen als de aangeboren immuuncellen in het centrale zenuwstelsel (CZS) en zijn van vitaal belang voor het behoud van de homeostase van de hersenen6. Aanhoudende overactivering van deze microglia kan echter chronische neuro-inflammatoire reacties veroorzaken, wat uiteindelijk bijdraagt aan de progressie van neurodegeneratieve ziekten.
Zowel centrale als perifere ontstekingsprocessen hebben een aanzienlijke invloed op de pathologie van PD 7,8. De activering van microgliacellen veroorzaakt ontstekingsreacties die de neuronale overleving beïnvloeden9, met opkomend bewijs dat de priming door ubiquitine-ligasenbenadrukt 10. Van de verschillende ontstekingsroutes levert NOD-, LRR- en pyrinedomeinbevattend eiwit 3 (NLRP3) inflammasoomactivering een primaire bijdrage aan microgliale ontstekingsregulatie11. Activering leidt tot NLRP3-expressie en daaropvolgende assemblage van het inflammasoomcomplex bestaande uit het caspase-activerings- en rekruteringsdomein (CARD) adaptereiwit en pro-caspase-1, culminerend in eiwitsplitsing en cytokine-afgifte12. Verhoogde NLRP3-activering is waargenomen bij PD-patiënten en verschillende diermodellen van de ziekte, resulterend in neuronale dood. Met name het remmen van NLRP3 heeft beschermende effecten aangetoond tegen PD-pathologie in muismodellen, wat de cruciale rol van het NLRP3-inflammasoom bij het ontstaan van PD onderstreept13,14.
Serotonine (5-HT) signalering is een belangrijk mechanisme van neurale regulatie, dat tal van gedragingen en fysiologische functies beïnvloedt door middel van interacties met ten minste 14 postsynaptische receptorsubtypes15,16, inclusief rollen in CZS-pathologie zoals beschreven in uitgebreide overzichten17. De uitgebreide neuromodulerende invloed van het 5-HT-systeem wordt bepaald door ongeveer 26.000 neuronen in de hersenen van knaagdieren18. Hoewel substantiële literatuur PD voornamelijk associeert met dopaminerge neuronverlies, wordt de relatie tussen 5-HT-neuronen en PD minder grondig onderzocht.
N6-methyladenosine (m6A)-modificatie, de meest voorkomende mRNA-modificatie in eukaryote cellen, is de sleutel tot het reguleren van mRNA-splitsing, stabiliteit en export, waardoor verschillende cellulaire activiteiten worden beïnvloed19. m6A-niveaus worden gemoduleerd door methyltransferasen en demethylasen. Verhoogde m6A-modificaties in de hersenen zijn in verband gebracht met neurologische ontwikkeling, waarbij de ontregeling nauw verbonden is met neurodegeneratieve aandoeningen20,21, waaronder veranderde METTL3-expressie in Alzheimer-modellen22. Zo is de accumulatie van methyltransferase-achtig 3 (METTL3) in de onoplosbare fractie van postmortale hersenweefsels van Alzheimerpatiënten positief gecorreleerd met niveaus van onoplosbaar Tau-eiwit23. Bovendien kan een significante afname van de m6A-spiegels in het striatum leiden tot een substantiële daling van de dopamine-neurotransmitterspiegels24. Met name twaalf m6A-gerelateerde single-nucleotide polymorfismen hebben significante associaties aangetoond met PD-gevoeligheid25. Dit protocol stelt uitgebreide methodologieën vast om te onderzoeken hoe METTL3-gemedieerde m6A-modificaties microgliale pyroptose reguleren via de Nrf2/NLRP3-as, wat uiteindelijk de overleving van serotonineneuronen in PD-modellen beïnvloedt. Het acute MPTP in vivo model en LPS in vitro model werden geselecteerd vanwege hun robuuste inductie van neuro-inflammatoire reacties, hoewel chronische paradigma's een aanvulling zouden kunnen zijn op toekomstige studies, zoals hieronder besproken.