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FTY720-ミトキシは、Multiple System Atrophyマウスモデルにおいて、シヌクレイン症と神経炎症を軽減し、行動とミトコンドリア機能を回復させ、GDNF発現を増加させます
FTY720-Mitoxy reduces synucleinopathy and neuroinflammation, restores behavior and mitochondria function, and increases GDNF expression in Multiple System Atrophy mouse models.
PMID: 31751571 DOI: 10.1016/j.expneurol.2019.113120.
抄録
多発性システム萎縮症（MSA）は、有効な治療法がない致命的な疾患です。多発性萎縮症の病理学的特徴は、中枢神経系（CNS）のグリア細胞であるオリゴデンドロサイトにおけるα-シヌクレイン（aSyn）の蓄積である。MSA の aSyn 病理は、発汗能力の低下を含む運動機能および自律神経機能障害にも関連しています。MSA 患者では、グリア細胞線由来神経栄養因子（GDNF）および脳由来神経栄養因子（BDNF）の CNS 発現に異常がみられます。多発性硬化症の免疫抑制剤としてFDA（食品医薬品局）に承認されている親化合物であるFTY720を用いた先行研究により、FTY720はBDNFを増加させることでパーキンソン病マウスを保護することが明らかになりました。当社の FTY720 誘導体である FTY720-ミトキシは、オリゴデンドロサイト BDNF、GDNF、神経成長因子（NGF）の発現を増加させることが知られていますが、リン酸化されないためスフィンゴシン 1 リン酸受容体（S1PR）を調節できないため、循環リンパ球のレベルを低下させることはありません。MSAに対するFTY720-ミトキシのプレ臨床的評価のために、2,3'-環状ヌクレオチド3'-ホスホジエステラーゼ（CNP）プロモーターの下でオリゴデンドロサイトでヒトaSynを発現させたマウスを使用しました。CNP-aSynトランスジェニック（Tg）マウスは、7～9ヶ月の間に運動機能障害を発症し、進行性のGCI病理を呈する。液体クロマトグラフ質量分析法（LC-MS/MS）および酵素アッセイを用いて、FTY720-ミトキシが安定で活性であることを確認した。ビヒクルまたは FTY720-Mitoxy（1.1mg/kg/日）を、8.5～11.5 mo の間、浸透圧ポンプを用いて野生型（WT）または Tg 継代動物に投与した。また、行動学的には、ロタロッドによる運動性の評価と、デンプンヨード試験による汗の分泌量の評価を行った。死後組織は、BDNF, GDNF, NGF, GDNF受容体RET mRNAとaSyn, BDNF, GDNF, Iba1タンパク質のqPCRにより評価した。また、マイクロRNA（miRNA）もqPCRにより評価した。FTY720-ミトキシは、11.5 mo Tg MSA マウスの運動、発汗機能およびヒラメ筋量を正常化した。また、FTY720-ミトキシは、脳内GDNFのレベルを増加させ、GDNFの発現を低下させる作用を持つmiRNAである脳内miR-96-5pのレベルを低下させました。さらに、FTY720-Mitoxyは、シーケンシャルタンパク抽出およびイムノブロットにより測定されたaSynの病理学的評価、および免疫組織化学およびイムノブロットにより評価されたミクログリアの活性化をブロックしました。MSA の 3-ニトロプロピオン酸（3NP）毒素モデルでは、FTY720-Mitoxy は、WT と CNP-aSyn Tg 実験動物の運動とミトコンドリアを保護しました。これらのデータは、FTY720-ミトキシによるインビボでの強力な保護効果を確認したものであり、MSA および関連するシヌクレイン病の治療薬としてのさらなる評価を支持するものである。
Multiple system atrophy (MSA) is a fatal disorder with no effective treatment. MSA pathology is characterized by α-synuclein (aSyn) accumulation in oligodendrocytes, the myelinating glial cells of the central nervous system (CNS). aSyn accumulation in oligodendrocytes forms the pathognomonic glial cytoplasmic inclusions (GCIs) of MSA. MSA aSyn pathology is also associated with motor and autonomic dysfunction, including an impaired ability to sweat. MSA patients have abnormal CNS expression of glial-cell-line-derived neurotrophic factor (GDNF) and brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Our prior studies using the parent compound FTY720, a food and drug administration (FDA) approved immunosuppressive for multiple sclerosis, reveal that FTY720 protects parkinsonian mice by increasing BDNF. Our FTY720-derivative, FTY720-Mitoxy, is known to increase expression of oligodendrocyte BDNF, GDNF, and nerve growth factor (NGF) but does not reduce levels of circulating lymphocytes as it is not phosphorylated so cannot modulate sphingosine 1 phosphate receptors (S1PRs). To preclinically assess FTY720-Mitoxy for MSA, we used mice expressing human aSyn in oligodendrocytes under a 2,' 3'-cyclic nucleotide 3'-phosphodiesterase (CNP) promoter. CNP-aSyn transgenic (Tg) mice develop motor dysfunction between 7 and 9 mo, and progressive GCI pathology. Using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS/MS) and enzymatic assays, we confirmed that FTY720-Mitoxy was stable and active. Vehicle or FTY720-Mitoxy (1.1 mg/kg/day) was delivered to wild type (WT) or Tg littermates from 8.5-11.5 mo by osmotic pump. We behaviorally assessed their movement by rotarod and sweat production by starch‑iodine test. Postmortem tissues were evaluated by qPCR for BDNF, GDNF, NGF and GDNF-receptor RET mRNA and for aSyn, BDNF, GDNF, and Iba1 protein by immunoblot. MicroRNAs (miRNAs) were also assessed by qPCR. FTY720-Mitoxy normalized movement, sweat function and soleus muscle mass in 11.5 mo Tg MSA mice. FTY720-Mitoxy also increased levels of brain GDNF and reduced brain miR-96-5p, a miRNA that acts to decrease GDNF expression. Moreover, FTY720-Mitoxy blocked aSyn pathology measured by sequential protein extraction and immunoblot, and microglial activation assessed by immunohistochemistry and immunoblot. In the 3-nitropropionic acid (3NP) toxin model of MSA, FTY720-Mitoxy protected movement and mitochondria in WT and CNP-aSyn Tg littermates. Our data confirm potent in vivo protection by FTY720-Mitoxy, supporting its further evaluation as a potential therapy for MSA and related synucleinopathies.
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