メタロチオネイン-3は、アクチン重合への影響を通じて、星状細胞のアミロイドβエンドサイトーシスを調節します

背景：星状細胞は、エンドサイトーシスと分解を通じて細胞外アミロイドベータ（Aβ）を除去することにより、アルツハイマー病（AD）の病因に重要な役割を果たす可能性があります。最近、中枢神経系に濃縮された亜鉛結合メタロチオネインであるメタロチオネイン3（MT3）が星状細胞のアクチン重合に寄与することを示しました。アクチンはAβのエンドサイトーシスに関与している可能性が高いため、この研究では皮質星状細胞によるAβエンドサイトーシスにおけるMT3の可能な役割を調査しました。 結果：Aβ取り込みの経路を評価するために、クロロプロマジン（CP）またはメチルベータシクロデキストリン（MβCD）、クラスリンおよびカベリン依存性エンソクート症の阻害剤とともに、Aβ1-40またはAβ1-42とともに蛍光標識Aβ1-40またはAβ1-42に培養した星状細胞を露出させました。それぞれ。CP治療は、Aβ1-40およびAβ1-42エンドサイトーシスをほぼ完全にブロックしましたが、MβCDへの曝露は有意な効果はありませんでした。シトカラシンD（Cytd）またはラトランキュリンBによるアクチンの破壊も、Aβ1-40およびAβ1-42エンドサイトーシスを完全にブロックしました。MT3が存在しないとアクチンの破壊が生じるため、MT3（ - / - ）星状細胞でのAβ1-40およびAβ1-42の取り込みと発現を調べました。野生型（WT）細胞と比較して、MT3（ - / - ）細胞はAβ1-40およびAβ1-42エンドサイトーシスとAβ1-42モノマーおよびオリゴマーの発現を著しく減少させました。Cytd処理されたWT細胞でも同様の減少が観察されました。最後に、アクチンの破壊とMT3ノックアウトはそれぞれ、星状細胞のクラスリンと関連するタンパク質ホスファチジルイノシトール結合クラスリンアセンブリタンパク質（PICALM）の全体的なレベルを増加させました。 結論：我々の結果は、MT3の欠如がアクチン重合の異常を通じて星状細胞のAβ取り込みを減少させることを示唆しています。MT3がADでダウンレギュレートされているという証拠に照らして、我々の発見は、このメカニズムがこの疾患におけるAβの細胞外蓄積に寄与する可能性があることを示しています。

BACKGROUND: Astrocytes may play important roles in the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD) by clearing extracellular amyloid beta (Aβ) through endocytosis and degradation. We recently showed that metallothionein 3 (Mt3), a zinc-binding metallothionein that is enriched in the central nervous system, contributes to actin polymerization in astrocytes. Because actin is likely involved in the endocytosis of Aβ, we investigated the possible role of Mt3 in Aβ endocytosis by cortical astrocytes in this study. RESULTS: To assess the route of Aβ uptake, we exposed cultured astrocytes to fluorescently labeled Aβ1-40 or Aβ1-42 together with chloropromazine (CP) or methyl-beta-cyclodextrin (MβCD), inhibitors of clathrin- and caveolin-dependent endocytosis, respectively. CP treatment almost completely blocked Aβ1-40 and Aβ1-42 endocytosis, whereas exposure to MβCD had no significant effect. Actin disruption with cytochalasin D (CytD) or latrunculin B also completely blocked Aβ1-40 and Aβ1-42 endocytosis. Because the absence of Mt3 also results in actin disruption, we examined Aβ1-40 and Aβ1-42 uptake and expression in Mt3 (-/-) astrocytes. Compared with wild-type (WT) cells, Mt3 (-/-) cells exhibited markedly reduced Aβ1-40 and Aβ1-42 endocytosis and expression of Aβ1-42 monomers and oligomers. A similar reduction was observed in CytD-treated WT cells. Finally, actin disruption and Mt3 knockout each increased the overall levels of clathrin and the associated protein phosphatidylinositol-binding clathrin assembly protein (PICALM) in astrocytes. CONCLUSIONS: Our results suggest that the absence of Mt3 reduces Aβ uptake in astrocytes through an abnormality in actin polymerization. In light of evidence that Mt3 is downregulated in AD, our findings indicate that this mechanism may contribute to the extracellular accumulation of Aβ in this disease.