Investigation of autoimmunity against the GluN1 subunit of the NMDA receptor and its effects on the CaMKII and DAPK1 signalling pathway

Die Anti-N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptor (NMDAR)-Autoimmunenzephalitis ist eine Erkrankung des zentralen Nervensystems, die durch eine Internalisierung von NMDAR gekennzeichnet ist. Die Internalisierung beeinträchtigt die neuronale Signalübertragung und führt zu kognitiven Defiziten. Die Rezeptor-Internalisierung wird durch spezifische pathogene Autoantikörper gegen die GluN1-Untereinheit des NMDAR verursacht. Die vorliegende Studie widmet sich der Untersuchung der Autoimmunität gegen die GluN1-Untereinheit und deren Implikationen für nachgeschaltete Signalwege, wobei der Schwerpunkt auf CaMKII und DAPK1 liegt. Diese beiden Proteine spielen eine zentrale Rolle bei der synaptischen Plastizität und Gedächtnisbildung, indem sie diese beeinflussen, beispielsweise über die Kontrolle der Insertion von postsynaptischen α-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionat-Rezeptoren (AMPAR). Mit Hilfe der strukturierten Beleuchtungsmikroskopie, der Laser-Scanning-Mikroskopie und Phosphoproteomics konnten wir eine verringerte Aktivität von synaptischem CaMKII in primären hippokampalen Zellkulturen nachweisen, die mit Anti-GluN1-Antikörpern behandelt wurden. Die direkte stochastische optische Rekonstruktionsmikroskopie (dSTROM) zeigte eine verringerte synaptische Dichte von AMPA-Rezeptoren (AMPAR) in Gegenwart von Anti-GluN1-Antikörpern. Die Proteomanalyse zeigt eine Tendenz zu erhöhtem DAPK1, obwohl die Unterschiede in den CaMKII- und DAPK1-Signalwegen statistisch nicht signifikant waren. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse untersuchten wir die DAPK1 Inhibition als möglichen therapeutischen Ansatz um der Wirkung der pathogenen Antikörper entgegenzuwirken. Mäuse, denen osmotische Pumpen implantiert wurden, die Anti-GluN1-Antikörper in die Gehirnventrikel einbringen, wurden mit TC-DAPK6, einem DAPK1-Inhibitor, behandelt. Bei Tests der synaptischen Plastizität in Hirnschnitten zeigten die mit dem DAPK1-Inhibitor behandelten Mäuse im Vergleich zu den Kontrollen eine verstärkte initiale Reaktion auf elektrophysiologische Theta-Burst-Stimulationen. Diese Studie liefert Hinweise für die nachteiligen Auswirkungen von Anti-GluN1-Antikörpern auf die synaptische Plastizität und das Lernen. Intervention in CaMKII/DAPK1 Signalwege, z.B. durch TC-DAPK6 können ein vielversprechender Ansatz für die Behandlung von kognitiven Defiziten und Gedächtnisverlust bei NMDAR-Enzephalitis sein. Weitere Forschungen sind erforderlich, um das Potenzial der DAPK1- Inhibition bei der Behandlung dieser Autoimmunerkrankung vollständig zu klären.