コレステロール出力の網膜経路の相互作用とマウス網膜への影響

The Interplay between Retinal Pathways of Cholesterol Output and Its Effects on Mouse Retina.

• Alexey M Petrov
• Artem A Astafev
• Natalia Mast
• Aicha Saadane
• Nicole El-Darzi
• Irina A Pikuleva

抄録

哺乳類網膜では、過剰なコレステロールは、主にチトクロムＰ４５０２７Ａ１（ＣＹＰ２７Ａ１）および４６Ａ１（ＣＹＰ４６Ａ１）によってオキシステロールに代謝されるか、またはアポリポ蛋白Ｅ（ＡＰＯＥ）を含むリポ蛋白粒子上で除去される。対照的に、ステロール-Ｏ-アシルトランスフェラーゼ１（ＳＯＡＴ）によるエステル化は、この過程ではわずかな役割しか果たしていない。従って、網膜コレステロールレベルは、ＳＯＡＴ１マウスでは変化しないが、Ｃｙｐ２７ａ１Ｃｙｐ４６ａ１およびＡＰＯＥマウスでは増加する。ここでは、Cyp27a1Cyp46a1Soat1マウスとCyp27a1Cyp46a1Apoeマウスを特徴付けた。前者では、網膜コレステロール値、解剖学的総体構造、血管組織は正常であったが、網膜電図応答は障害されていた。逆に、Cyp27a1Cyp46a1Apoeマウスでは、網膜コレステロール値は上昇したが、解剖学的構造や血管組織には影響がなく、雄マウスのみが網膜電図応答が低下した。ステロールプロファイリング、qRT-PCR、プロテオミクス、透過型電子顕微鏡を用いて、Cyp27a1Cyp46a1Soat1とCyp27a1Cyp46a1Apoeの網膜における潜在的な代償メカニズムをマッピングした。これらには、細胞内および細胞外小胞の形成亢進に伴うコレステロール生合成の低下が含まれており、おそらく網膜コレステロールを低下させるための予備的なメカニズムであると考えられる。さらに、Cyp27a1Cyp46a1Soat1マウスでは、光受容体機能、生存、および網膜エネルギー恒常性（グルコースおよび脂肪酸代謝）に影響を与えるタンパク質の量が変化していた。したがって、網膜コレステロールのレベルは網膜異常を予測するものではないようであり、むしろ網膜表現型を決定するように見えるのは代償機構のネットワークである。

In mammalian retina, cholesterol excess is mainly metabolized to oxysterols by cytochromes P450 27A1 (CYP27A1) and 46A1 (CYP46A1) or removed on lipoprotein particles containing apolipoprotein E (APOE). In contrast, esterification by sterol-O-acyltransferase 1 (SOAT) plays only a minor role in this process. Accordingly, retinal cholesterol levels are unchanged in Soat1 mice but are increased in Cyp27a1Cyp46a1 and Apoe mice. Herein, we characterized Cyp27a1Cyp46a1Soat1 and Cyp27a1Cyp46a1Apoe mice. In the former, retinal cholesterol levels, anatomical gross structure, and vasculature were normal, yet the electroretinographic responses were impaired. Conversely, in Cyp27a1Cyp46a1Apoe mice, retinal cholesterol levels were increased while anatomical structure and vasculature were unaffected with only male mice showing a decrease in electroretinographic responses. Sterol profiling, qRT-PCR, proteomics, and transmission electron microscopy mapped potential compensatory mechanisms in the Cyp27a1Cyp46a1Soat1 and Cyp27a1Cyp46a1Apoe retina. These included decreased cholesterol biosynthesis along with enhanced formation of intra- and extracellular vesicles, possibly a reserve mechanism for lowering retinal cholesterol. In addition, there was altered abundance of proteins in Cyp27a1Cyp46a1Soat1 mice that can affect photoreceptor function, survival, and retinal energy homeostasis (glucose and fatty acid metabolism). Therefore, the levels of retinal cholesterol do not seem to predict retinal abnormalities, and it is rather the network of compensatory mechanisms that appears to determine retinal phenotype.