ロッドシナプス末端における軸索誘導受容体ROBO1レベルの臨界的な低下は軸索の後退を伴うことを明らかにした

Critical Decrease in the Level of Axon Guidance Receptor ROBO1 in Rod Synaptic Terminals Is Followed by Axon Retraction.

• Tatyana Appelbaum
• Evelyn Santana
• Gustavo D Aguirre

抄録

目的:

RPGRエクソンORF15の5ヌクレオチド欠失によって引き起こされるイヌのX-linked progressive retinal atrophy 1における光受容体シナプス末端および2次網膜ニューロンのリモデリングを定義すること。

Purpose: To define remodeling of photoreceptor synaptic terminals and second-order retinal neurons in canine X-linked progressive retinal atrophy 1 caused by a five-nucleotide deletion in the RPGR exon ORF15.

方法:

正常犬と変異犬の網膜を遺伝子発現、ウエスタンブロット、免疫組織化学に用いた。細胞特異的マーカーを用いて、疾患依存性網膜リモデリングを調べた。

Methods: Retinas of normal and mutant dogs were used for gene expression, Western blot, and immunohistochemistry. Cell-specific markers were used to examine disease-dependent retinal remodeling.

研究成果:

変異型網膜では、多数の杆体軸索末端が核外層に引っ込んでいる。この神経細胞の萎縮は、ロッドの著しい欠損に先行しており、疾患の初期段階で明らかであった。杆体の双極性および水平性の細胞突起が核外層にまで伸びており、そこでは杆体光受容体の球体と接触しているようであった。異所性の再配線は観察されなかった。以前、細胞骨格の再編成が光受容体の軸索引き込みの背景にあることが示されていたので、アクチン細胞骨格ダイナミクスを制御することが知られている軸索誘導受容体ROBO1とROBO2の発現について、正常網膜と変異体網膜を調べた。その結果、ROBO1とROBO2の両方の発現は、正常網膜の未熟児と完全に発達した正常網膜で全体的に同じレベルで保持されていることがわかりました。しかし、プレディジーズ網膜と早期疾患網膜を解析したところ、対照網膜と比較して、桿体球内のROBO1のレベルが著しく低下していることが確認されました。対照的に、正常網膜と変異体網膜のコーンペディクルでは、ROBO1 のシグナルに違いは見られませんでしたが、ROBO1 のレベルは同様に低いままでした。

Results: In mutant retinas, a number of rod axon terminals retract into the outer nuclear layer. This neuritic atrophy preceded significant loss of rods and was evident early in disease. Rod bipolar and horizontal cell processes were found to extend into the outer nuclear layer, where they seemed to form contacts with the spherules of rod photoreceptors. No ectopic rewiring was observed. Because cytoskeletal reorganization was previously shown to underlie photoreceptor axon retraction, we examined normal and mutant retinas for expression of axon guidance receptors ROBO1 and ROBO2, which are known to regulate actin cytoskeleton dynamics. We found that the overall expression of both ROBO1 and ROBO2 is retained at the same level in premature and fully developed normal retinas. However, analysis of predisease and early disease retinas identified markedly decreased levels of ROBO1 in rod spherules compared with controls. In contrast, no differences in ROBO1 signals were noted in cone pedicles in normal and mutant retinas, where ROBO1 levels remained similarly low.

結論:

杆体シナプス末端におけるROBO1の枯渇は、X-linked progressive retinal atrophy 1を有するイヌの外側網膜における軸索および樹状突起のリモデリングと相関しており、杆体軸索の引っ込みに関与している可能性がある。

Conclusions: Depletion of ROBO1 in rod synaptic terminals correlates with the remodeling of axonal and dendritic processes in the outer retina of dogs with X-linked progressive retinal atrophy 1 and may play a role in the retraction of rod axons.