< Terug naar vorige pagina

Project

Opheldering van het metabool profiel van microglia en macrofagen met klemtoon op peroxisomale β-oxidatie

Situering van het onderzoek

Inflammatie is een belangrijke component in alle neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, Parkinson, amyotrofe lateraal sclerose (ALS), multiple sclerose maar ook in zeldzame metabole ziekten (1). Microglia, de macrofagen van het centraal zenuwstelsel, zijn cruciaal in de neuro-inflammatoire respons na acute of chronische insulten van de hersenen (2). Dit gaat gepaard met de overgang van een suveillerend fenotype naar een waaier van geactiveerde vormen. Het is algemeen aanvaard dat deze reactie initieel protectief is maar vervolgens neurotoxisch wordt. Recent werden de moleculaire eigenschappen van microglia in diverse activatiestaten onderzocht door transcriptoom en proteoom analyses (3-6). Van de metabole karakteristieken van de microglia in verschillende toestanden is echter nog weinig geweten. Op basis van gepubliceerde bevindingen in andere immuuncellen, kan nochtans verwacht worden dat metabolisme een belangrijke impact kan hebben op de functie van microglia (7). Het werd inderdaad aangetoond dat pro-inflammatoire macrofagen (ook M1 genoemd) verhoogde activiteit van de glycolyse en van de oxidatieve tak van de pentose fosfaat weg vertonen, terwijl anti-inflammatoire (M2) macrofagen vooral gebruik maken van mitochondriale oxidatie van vetzuren. Het is daarbij belangrijk dat onderdrukking van het oxidatief metabolisme, de polarisatie naar een M2 staat blokeert. Hoewel microglia gelijkaardig zijn aan macrofagen, is hun genexpressie profiel sterk verschillend3 en het blijft dus een open vraag of de activiteit van metabole paden ook bepalend is voor het fenotype van microglia. 

 

Doelstellingen

Het doel van dit doctoraat is om de metabole karakteristieken van microglia in diverse activatietoestanden te onderzoeken. Bovendien zal onderzocht worden of inactivatie van metabole paden het fenotype van microglia kan beïnvloeden. Vermits we eerder aantoonden dat microglia sterk geactiveerd zijn in een muismodel waarin het peroxisomaal beta-oxidatie enzym MFP2 geïnactiveerd werd, zal bijzondere aandacht besteed worden aan het belang van peroxisomen in microglia en in macrofagen (8).

 

Experimental approaches

Primaire microglia culturen zullen afgeleid worden van pasgeboren muzien en gepolariseerd worden naar een pro- en anti-inflammatoire staat door behandeling met respectievelijk IL-1beta/IFNgamma, of IL-4. Experimenten met radio-actieve substraten voor diverse metabole paden (glycolyse, vetzuuroxidatie, glutamie oxidatie) zullen uitgevoerd worden. Vervolgens zullen ook metabole flux analyses gebruik makend van 13C-gemerkte stoffen uitgevoerd worden. Daarnaast zal ook de expressie van relevante genen onderzocht worden. Om het belang van peroxisomen in cellen van het innate immuunsysteem te onderzoeken, zullen de consequenties van inactivatie van MFP2 in deze cellen gekarakteriseerd worden.

 

1          Saijo, K. & Glass, C. K. Microglial cell origin and phenotypes in health and disease. Nature Reviews Immunology 11, 775-787 (2011).

2          Kettenmann, H., Hanisch, U. K., Noda, M. & Verkhratsky, A. Physiology of microglia. Physiol Rev. 91, 461-553 (2011).

3          Gautier, E. L. et al. Gene-expression profiles and transcriptional regulatory pathways that underlie the identity and diversity of mouse tissue macrophages. Nature immunology 13, 1118-1128, doi:10.1038/ni.2419 (2012).

4          Chiu, I. M. et al. A neurodegeneration-specific gene-expression signature of acutely isolated microglia from an amyotrophic lateral sclerosis mouse model. Cell reports 4, 385-401, doi:10.1016/j.celrep.2013.06.018 (2013).

5          Hickman, S. E. et al. The microglial sensome revealed by direct RNA sequencing. Nat Neurosci 16, 1896-1905, doi:10.1038/nn.3554 (2013).

6          Butovsky, O. et al. Identification of a unique TGF-beta-dependent molecular and functional signature in microglia. Nat Neurosci 17, 131-143, doi:10.1038/nn.3599 (2014).

7          Pearce, E. L. & Pearce, E. J. Metabolic pathways in immune cell activation and quiescence. Immunity. 38, 633-643 (2013).

8          Verheijden, S. et al. Peroxisomal multifunctional protein-2 deficiency causes neuroinflammation and degeneration of Purkinje cells independent of very long chain fatty acid accumulation. Neurobiology of disease 58, 258-269 (2013).

 

Datum:1 okt 2014 →  4 feb 2019
Trefwoorden:microglia, metabolism, MFP2
Disciplines:Engineering van biomaterialen, Biologische systeemtechnologie, Biomateriaal engineering, Biomechanische ingenieurswetenschappen, Andere (bio)medische ingenieurswetenschappen, Milieu ingenieurswetenschappen en biotechnologie, Industriële biotechnologie, Andere biotechnologie, bio-en biosysteem ingenieurswetenschappen, Laboratoriumgeneeskunde, Medische systeembiologie, Medicinale chemie, Algemene biologie, Plantenbiologie
Project type:PhD project