背景：腫瘍壊死因子（TNF）受容体1（TNFR1）シグナル伝達は、アルツハイマー病（AD）における神経壊死性細胞死を媒介する。TNFR1シグナル伝達軸が自己リソソーム（オートリソソーム）経路と相互作用し、障害されたリソソームに壊死ソーム分子が蓄積することで壊死性の神経細胞死が生じることが示されている。これは、主としてリソソーム分解機能不全に起因する自食（オートファジー）プロセスの末端での失敗によると考えられている。自己リソソーム経路における最終かつ決定的な段階として、機能性の（H+）-ATPase（V-ATPase）により維持される十分な酸性化能を備えたリソソームが、有害な細胞成分の完全な自己リソソーム分解を達成するために必要である。ここでは、ADにおけるTNFR1誘導神経壊死性細胞死の媒介における欠陥のあるリソソーム酸性化の役割を調べることを目的とする。方法：ヒトの剖検後AD脳を用いた神経病理学的解析を行い、TNFR1誘導神経壊死性細胞死と自己リソソーム機能不全の相関を検討した。具体的には、AD脳におけるV-ATPaseサブユニットのレベルを調べることで、リソソーム酸性化と機能の程度を決定した。細胞ベースのアッセイにより、SH-SY5Y神経芽細胞腫細胞におけるTNFR1活性化がリソソーム酸性化の欠陥、プロテアーゼ活性、膜完全性、自己化（オートファジー）障害、ミトコンドリア機能不全、神経細胞死に与える影響を理解するために実施した。さらに、リソソーム酸性化ナノ粒子（AcNPs）を適用し、リソソーム酸性化の回復が、TNF処理したSH-SY5Y細胞およびADのAPP NL-G-Fノックインマウスモデルのいずれにおいても神経壊死性細胞死を救済できるかを評価した。結果：TNFR1活性化による神経壊死性細胞死は、V-ATPaseサブユニットの低下と自己化受容体p62の蓄積によって特徴づけられる自己リソソーム機能不全と相関していることを見出した。培養細胞では、これまでに初めて、リソソーム酸性化の障害がTNFで処理した細胞にのみ生じ、他のサイトカインでは生じないことを示し、その結果としてSH-SY5Y細胞における自己化分解が阻害されることを明らかにした。TNFはさらに、リソソームの輸送と膜ダイナミクスを撹乱し、続いてリソソーム膜透過性を誘導し、その後に自己化クリアランスの障害、ミトコンドリアのターンオーバー不全、ミトコンドリア機能の低下、神経細胞死を引き起こした。重要な点として、AcNPsはリソソーム、自己化、ミトコンドリア機能を回復させ、リソソーム膜の恒常性を改善し、TNF処理したSH-SY5Y細胞およびAPP NL-G-Fマウスのいずれにおいても神経壊死性細胞死を救済することを実証した。
https://doi.org/10.1101/2023.10.12.562041