Therapeutic targeting of immunometabolism in Alzheimer’s disease reveals a critical reliance on Hexokinase 2 dosage on microglial activation and disease progression
Notice bibliographique
Résumé
Summary Microgliosis and neuroinflammation are prominent features of Alzheimer’s disease (AD). Disease-responsive microglia meet their increased energy demand by reprogramming metabolism, specifically, switching to favor glycolysis over oxidative phosphorylation. Thus, targeting of microglial immunometabolism might be of therapeutic benefit for treating AD, providing novel and often well understood immune pathways and their newly recognized actions in AD. We report that in the brains of 5xFAD mice and postmortem brains of AD patients, we found a significant increase in the levels of Hexokinase 2 (HK2), an enzyme that supports inflammatory responses by rapidly increasing glycolysis. Moreover, binding of HK2 to mitochondria has been reported to regulate inflammation by preventing mitochondrial dysfunction and NLRP3 inflammasome activation, suggesting that its inflammatory role extends beyond its glycolytic activity. Here we report, that HK2 antagonism selectively affects microglial phenotypes and disease progression in a gene-dose dependent manner. Paradoxically, complete loss of HK2 fails to improve AD progression by exacerbating inflammasome activity while its haploinsufficiency results in reduced pathology and improved cognition in the 5XFAD mice. We propose that the partial antagonism of HK2, is effective in slowed disease progression and inflammation through a non-metabolic mechanism associated with the modulation of NFKβ signaling, through its cytosolic target IKBα. The complete loss of HK2 affects additional inflammatory mechanisms associated to mitochondrial dysfunction. Highlights Hexokinase 2, the first and rate-limiting enzyme of glycolysis, is specifically upregulated in plaque-associated microglia of AD mice models and in the postmortem cortex of human AD patients. Microglia haploinsufficient in HK2 exhibit reduced amyloid burden and inflammation as well as improved cognition in a mouse model of AD. Paradoxically, the complete loss of HK2 results in opposite effects, by exacerbating inflammation. Lonidamine, an anticancer drug that inhibits HK2, mimics the salutary effects of HK2 haploinsufficiency in the 5xFAD mice, but only in males during the early stages of disease. HK2 deletion induced mitochondrial dysfunction associated to increased expression of inflammasome elements and IL-1β. HK2 partial antagonism exerts beneficial effects independent of its energetic or mitochondrial role, likely through cytosolic stabilization of IκBα and inhibition of the NF-κB pathway, leading to reduced proinflammatory gene expression.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».