TNFα prevents FGF4-mediated rescue of astrocyte dysfunction and reactivity in human ALS models

星形胶质细胞 神经科学 反应性(心理学) 肿瘤坏死因子α 心理学 医学 免疫学 中枢神经系统 病理 替代医学
作者
Erika Velásquez,Ekaterina Savchenko,Sara Marmolejo-Martínez-Artesero,Désiré Challuau,Aline Aebi,Yuriy Pomeshchik,Nuno Jorge Lamas,Mauno Vihinen,Melinda Rezeli,Bernard L. Schneider,Cédric Raoul,Laurent Roybon
出处
期刊:Neurobiology of Disease [Elsevier BV]
卷期号:201: 106687-106687 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.nbd.2024.106687
摘要

Astrocytes play a crucial role in the onset and progression of amyotrophic lateral sclerosis (ALS), a fatal disorder marked by the degeneration of motor neurons (MNs) in the central nervous system. Although astrocytes in ALS are known to be toxic to MNs, the pathological changes leading to their neurotoxic phenotype remain poorly understood. In this study, we generated human astrocytes from induced pluripotent stem cells (iPSCs) carrying the ALS-associated A4V mutation in superoxide dismutase 1 (SOD1) to examine early cellular pathways and network changes. Proteomic analysis revealed that ALS astrocytes are both dysfunctional and reactive compared to control astrocytes. We identified significant alterations in the levels of proteins linked to ALS pathology and the innate immune cGAS-STING pathway. Furthermore, we found that ALS astrocyte reactivity differs from that of control astrocytes treated with tumor necrosis factor alpha (TNFα), a key cytokine in inflammatory reactions. We then evaluated the potential of fibroblast growth factor (FGF) 2, 4, 16, and 18 to reverse ALS astrocyte phenotype. Among these, FGF4 successfully reversed ALS astrocyte dysfunction and reactivity in vitro. When delivered to the spinal cord of the SOD1 G93A mouse model of ALS, FGF4 lowered astrocyte reactivity. However, this was not sufficient to protect MNs from cell death. Further analysis indicated that TNFα abrogated the reactivity reduction achieved by FGF4, suggesting that complete rescue of the ALS phenotype by FGF4 is hindered by ongoing complex neuroinflammatory processes in vivo. In summary, our data demonstrate that astrocytes generated from ALS iPSCs are inherently dysfunctional and exhibit an immune reactive phenotype. Effectively targeting astrocyte dysfunction and reactivity in vivo may help mitigate ALS and prevent MN death. • ALS astrocytes are dysfunctional and reactive compared to wildtype astrocytes. • FGF4 reverses ALS astrocyte dysfunction and reactivity. • FGF4 lowers ALS astrocyte reactivity in vivo but fails to protect ALS motor neurons from death. • ALS astrocyte reactivity rescued by FGF4 is attenuated by TNFα.
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