酸化ストレス下の網膜神経節細胞における中脳アストロサイト由来神経栄養因子の機能解析

Functional analysis of mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor in retinal ganglion cells under oxidative stress.

• Ji-Ae Ko
• Kaori Komatsu
• Hideaki Okumichi
• Yoshiaki Kiuchi

抄録

緑内障は、網膜神経節細胞（RGC）と軸索の神経変性が進行することを特徴とする視神経障害である。この状態は視覚障害につながり、緑内障は世界的に失明の第二の原因になると言われています。視神経障害の進行を防ぐためには、緑内障における神経保護が必要である。本研究では、酸化ストレス後のRGCの生存率に及ぼす上衿（SC）およびSCから分泌される中脳アストロサイト由来の神経栄養因子（MANF）の影響を検討した。ラット（3日齢）から採取したSCスライスとRGCを3D-transwellシステムを用いて共培養した。また、4～5日齢ラットの一次RGCを培養し、100μM過酸化水素(H O )で処理した後、MANFで刺激した。イムノブロットおよび免疫蛍光分析の結果、RGCの生存マーカーの発現レベルが低下していることが明らかになった。その結果、100 μM の H O で処理した RGC では神経突起の伸長が低下した。その結果、酸化ストレスによる神経マーカーの発現低下と神経突起の伸長が抑制されることが明らかになった。さらに、MANF siRNA処理したSCスライスとの共培養では、Mock siRNA処理したスライスと比較して、神経マーカーの発現や神経突起の伸長が低下したが、MANF siRNA処理したSCスライスと共培養したRGCでは、アポトーシスに変化は見られなかった。これらの結果から、RGCの機能維持や生存には、SCから分泌されるMANFが重要な役割を果たしている可能性が示唆された。また、MANFがRGCの神経保護に重要な役割を果たしている可能性も示唆された。研究の意義：緑内障は網膜神経節細胞（RGC）とその軸索の進行性神経変性疾患である。神経保護は、緑内障視神経症が損傷しているそれらのニューロンを保護することを目的としています。今回、我々は、上毛嚢（上毛嚢から分泌される三脳性アストロサイト由来好中球因子（MANF）がRGCの生存に及ぼす影響を共培養系を用いて検討した。その結果、MANFはRGCの神経保護に重要な鍵を握っている可能性が示唆された。

Glaucoma is optic neuropathy that is characterized by progressive neurodegeneration of the retinal ganglion cells (RGCs) and axons. This condition will lead to visual impairment and bring glaucoma to become the second cause of blindness globally. Neuroprotection in glaucoma is needed to prevent the progression of optic neuropathy. In this study, we examined the effects of the superior colliculus (SC), and mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor (MANF) secreted from the SC, on RGC survival after oxidative stress. SC slices and RGCs from rats (3-day old) were co-cultured using a 3D-transwell system. In addition, primary RGCs from 4 to 5-day-old rats were cultured and treated with 100 μM hydrogen peroxide (H O ), together with stimulation by MANF. Immunoblot and immunofluorescence analyses indicated down-regulated expression levels of several survival markers of RGCs. Extension of neurites was decreased in RGCs treated with 100 μM H O . Following co-culture with SC slices, or the addition of MANF, we found that both the down-regulated expression of neural markers and extension of neurites caused by oxidative stress in RGCs were blocked. Furthermore, we found a decrease in the expression of neural markers and extension of neurites after co-culture with MANF siRNA-treated SC slices compared with slices treated with mock siRNA, but, RGCs co-cultured with SC slices treated with MANF siRNA displayed no-changed about to apoptosis. These results suggest that MANF secreted from the SC may play an important role in maintenance of function and survival of RGCs. It is also possible that MANF is an important factor in neuroprotection of RGCs. SIGNIFICANCE OF THE STUDY: Glaucoma is a progressive neurodegenerative disease of the retinal ganglion cell (RGC) and their axons. Neuroprotection is aimed at protecting those neurons that are damaged glaucomatous optic neuropathy. We have now examined the effects of superior colliculus, or msencephalic astrocyte-derived neutrophic factor (MANF), secreted from superior colliculus, on RGC survival using co-culture system. Our results suggested that MANF may important key factor in neuroprotection of RGC.

© 2020 John Wiley & Sons Ltd.