質量分析イメージングとLC/MSを用いて、ニーマンピック病C1欠損マウスの小脳ホスホイノシチドの減少を明らかにした

Mass spectrometry imaging and LC/MS reveal decreased cerebellar phosphoinositides in Niemann-Pick type C1-null mice.

• Koralege C Pathmasiri
• Melissa R Pergande
• Fernando Tobias
• Rima Rebiai
• Avia Rosenhouse-Dantsker
• Ernesto R Bongarzone
• Stephanie M Cologna

抄録

ニーマンピック病C1型（NPC1）は、遺伝子の変異により、コレステロールやグリコスフィンゴ脂質がエンドソーム/リソソーム後期に蓄積する脂質貯蔵障害である。NPC1の特徴は、小脳の神経変性が進行し、内臓器官が障害されることであるが、この病態を引き起こすメカニズムは完全には解明されていない。ホスホイノシチドは、シグナル伝達や小胞輸送に異なる役割を果たすリン脂質です。本研究では、MSイメージングデータのコンセンサススペクトル解析と直交LC/MS解析を用いて、ヌルマウスの小脳組織におけるホスホイノシチドの空間分布を評価し、定量化を行った。その結果、ヌルマウスの小脳では、全組織溶解液およびミエリン濃縮画分の両方において、PI, PIP, PIPを含む複数のホスホイノシタイド種が有意に減少していることが示唆された。また、ホスファチジルイノシトール4-キナーゼ2α型のレベルの変化も観察された。一方、-nullマウスでは、関連するキナーゼ、ホスファターゼ、トランスファータンパク質のレベルは、ウエスタンブロット分析で観察されたように、変化していませんでした。NPC1のホスホイノシチド脂質バイオマーカーの発見は、この致命的な神経変性疾患の病態生理に新たな展望を開くものである。

Niemann-Pick disease type C1 (NPC1) is a lipid storage disorder in which cholesterol and glycosphingolipids accumulate in late endosomal/lysosomal compartments because of mutations in the gene. A hallmark of NPC1 is progressive neurodegeneration of the cerebellum as well as visceral organ damage; however, the mechanisms driving this disease pathology are not fully understood. Phosphoinositides are phospholipids that play distinct roles in signal transduction and vesicle trafficking. Here, we utilized a consensus spectra analysis of MS imaging data sets and orthogonal LC/MS analyses to evaluate the spatial distribution of phosphoinositides and quantify them in cerebellar tissue from null mice. Our results suggest significant depletion of multiple phosphoinositide species, including PI, PIP, and PIP, in the cerebellum of the -null mice in both whole-tissue lysates and myelin-enriched fractions. Additionally, we observed altered levels of the regulatory enzyme phosphatidylinositol 4-kinase type 2α in -null mice. In contrast, the levels of related kinases, phosphatases, and transfer proteins were unaltered in the -null mouse model, as observed by Western blot analysis. Our discovery of phosphoinositide lipid biomarkers for NPC1 opens new perspectives on the pathophysiology underlying this fatal neurodegenerative disease.

Copyright © 2020 Pathmasiri et al.