シャルコー・マリー・トゥース病モデルであるTrembler-Jマウスの骨髄化および脱髄表現型の原子間力顕微鏡および共焦点顕微鏡による解析

Myelinating and demyelinating phenotype of Trembler-J mouse (a model of Charcot-Marie-Tooth human disease) analyzed by atomic force microscopy and confocal microscopy.

• Gonzalo Rosso
• Carlos Negreira
• José R Sotelo
• Alejandra Kun

抄録

ミスフォールドされたタンパク質の蓄積は、様々な神経変性疾患と関連している。PMP-22の変異は、ヒト末梢神経障害、シャルコー・マリー・トゥース1A型（CMT1A）と関連している。PMP-22は短命な22 kDaの糖タンパク質であり、ミエリンの構造と圧縮の維持に重要な役割を果たしており、シュワン細胞で高発現しています。プロテアソームが阻害されたり、タンパク質が変異したりすると凝集体を形成する。本研究では、Trembler-Jマウス（CMT1A動物モデル）における深遠な地形的・機械的変化の検出器として、原子間力顕微鏡（AFM）を適用したことを報告する。AFM画像は、Tr-J/+神経線維の細胞外マトリックスと基底ラミナ組織の地形的な違いを示した。免疫細胞化学的解析の結果、PMP-22タンパク質はTr-J/+シュワン細胞核周囲領域のIV型コラーゲン（基底ラミナユビキタス成分）と関連していることが示された。Tr-J/+神経線維の機械的性質の変化を調べたところ、細胞剛性の変化が認められた。これらの結果は、Tr-J/+神経線維におけるF-アクチン細胞骨格の組織化と関連している可能性がある。末梢神経線維のトポグラフィと機械的特性に焦点を当てたAFMナノスケールイメージングは、末梢神経系疾患の研究に新たな知見を提供する可能性があります。

The accumulation of misfolded proteins is associated with various neurodegenerative conditions. Mutations in PMP-22 are associated with the human peripheral neuropathy, Charcot-Marie-Tooth Type 1A (CMT1A). PMP-22 is a short-lived 22 kDa glycoprotein, which plays a key role in the maintenance of myelin structure and compaction, highly expressed by Schwann cells. It forms aggregates when the proteasome is inhibited or the protein is mutated. This study reports the application of atomic force microscopy (AFM) as a detector of profound topographical and mechanical changes in Trembler-J mouse (CMT1A animal model). AFM images showed topographical differences in the extracellular matrix and basal lamina organization of Tr-J/+ nerve fibers. The immunocytochemical analysis indicated that PMP-22 protein is associated with type IV collagen (a basal lamina ubiquitous component) in the Tr-J/+ Schwann cell perinuclear region. Changes in mechanical properties of single myelinating Tr-J/+ nerve fibers were investigated, and alterations in cellular stiffness were found. These results might be associated with F-actin cytoskeleton organization in Tr-J/+ nerve fibers. AFM nanoscale imaging focused on topography and mechanical properties of peripheral nerve fibers might provide new insights into the study of peripheral nervous system diseases.

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