ラパマイシンはオートファジーを活性化し、神経障害性マウスの移植培養物の骨髄化を改善する

Rapamycin activates autophagy and improves myelination in explant cultures from neuropathic mice.

• Sunitha Rangaraju
• Jonathan D Verrier
• Irina Madorsky
• Jessica Nicks
• William A Dunn
• Lucia Notterpek

抄録

シュワン細胞（SC）内での末梢ミエリン蛋白質22（PMP22）の誤発現および細胞質保持は、遺伝的に異質なグループの脱髄性末梢神経障害と関連している。PMP22過剰生産者C22および自然変異体Trembler J (TrJ)マウスは神経障害の表現型を表示し、影響を受けた神経は異常に局在化したPMP22を含んでいます。本研究では、栄養失調によるオートファジーが、毒素誘発細胞モデルにおいてPMP22凝集体の形成を抑制し、TrJマウスの運動能力と骨髄化を改善することを明らかにしました。治療への一歩として、ラパマイシン（RM）によるオートファジーの薬理学的活性化が、神経障害性大脳皮質におけるPMP22の処理を促進し、末梢軸索のミエリン化能力を高めることができるかどうかを検討した。マウスSCをRMに曝露すると、用量および時間依存的にオートファジーが誘導され、ポリユビキチン化基質の蓄積が減少した。また、神経障害性マウスのミエリン化後根神経節（DRG）の培養物をRM（25nm）で処理すると、PMP22の処理が改善され、ミエリン内節の豊富さと長さが増加し、ミエリン蛋白質の発現が増加した。注目すべきことに、RMはC22モデルとTrJモデルの両方で同様の効果を示し、その利益がPMP22神経障害の異なる遺伝モデル間で重複していることを示唆している。さらに、オートファジー関連遺伝子12（Atg12）をレンチウイルスを介してshRNAでノックダウンすると、オートファジーの活性化とミエリン蛋白質の増加が消失し、オートファジーが改善に重要であることが示されました。以上の結果から、RMやその他のオートファジーを増強する化合物は、PMP22関連脱髄性神経障害の治療薬として使用できる可能性があることが示唆された。

Misexpression and cytosolic retention of peripheral myelin protein 22 (PMP22) within Schwann cells (SCs) is associated with a genetically heterogeneous group of demyelinating peripheral neuropathies. PMP22 overproducer C22 and spontaneous mutant Trembler J (TrJ) mice display neuropathic phenotypes and affected nerves contain abnormally localized PMP22. Nutrient deprivation-induced autophagy is able to suppress the formation of PMP22 aggregates in a toxin-induced cellular model, and improve locomotor performance and myelination in TrJ mice. As a step toward therapies, we assessed whether pharmacological activation of autophagy by rapamycin (RM) could facilitate the processing of PMP22 within neuropathic SCs and enhance their capacity to myelinate peripheral axons. Exposure of mouse SCs to RM induced autophagy in a dose- and time-dependent manner and decreased the accumulation of poly-ubiquitinated substrates. The treatment of myelinating dorsal root ganglion (DRG) explant cultures from neuropathic mice with RM (25 nm) improved the processing of PMP22 and increased the abundance and length of myelin internodes, as well as the expression of myelin proteins. Notably, RM is similarly effective in both the C22 and TrJ model, signifying that the benefit overlaps among distinct genetic models of PMP22 neuropathies. Furthermore, lentivirus-mediated shRNA knockdown of the autophagy-related gene 12 (Atg12) abolished the activation of autophagy and the increase in myelin proteins, demonstrating that autophagy is critical for the observed improvement. Together, these results support the potential use of RM and other autophagy-enhancing compounds as therapeutic agents for PMP22-associated demyelinating neuropathies.