Activation of the RARα attenuated CSF hypersecretion to inhibit hydrocephalus development via regulating the MAFB/MSR1 pathway

Hanhai Zeng, Kaibo Yu, Junyou Wang, Jingya Ye, Huaijun Chen, Chaoran Xu, Ting Chen, Feng Yan, Gao Chen and Chi Gu

출처 및 게재 (발행일): International journal of molecular sciences

DOI: http://doi.org/10.3390/ijms24032586

Abstract:

Hydrocephalus has been observed in rats with spontaneous hypertension (SHRs). It has been demonstrated that activation of the oxidative stress related protein retinoic acid receptor alpha (RARα) has neuroprotective impacts. Our investigation aims to determine the potential role and mechanism of RAR in hydrocephalus. The RARα-specific agonist (Am80) and RARα inhibitor (AGN196996) were used to investigate the role of RARα in cerebrospinal fluid (CSF) secretion in the choroid plexus of SHRs. Evaluations of CSF secretion, ventricular volume, Western blotting, and immunofluorescent staining were performed. Hydrocephalus and CSF hypersecretion were identified in SHRs but not in Wistar–Kyoto rats, occurring at the age of 7 weeks. The RARα/MAFB/MSR1 pathway was also activated in SHRs. Therapy with Am80 beginning in week 5 decreased CSF hypersecretion, hydrocephalus development, and pathological changes in choroid plexus alterations by week 7. AGN196996 abolished the effect of Am80. In conclusion, activation of the RARα attenuated CSF hypersecretion to inhibit hydrocephalus development via regulating the MAFB/MSR1 pathway. RARα may act as a possible therapeutic target for hydrocephalus.

한글 초록 요약본:

 수두증은 뇌척수액 (CSF) 과다 분비나 배출 장애로 발생하는 신경학적 질환으로 현재까지 효과적인 표적 치료가 부족함. 본 연구는 자발성 고혈압 쥐 (SHR)을 모델로 하여 뇌척수액 과다분비 및 수두증 발달에 대한 레티노산 수용체 알파 (RARα)의 역할을 규명함. 선택적 RARα 작용제 (Am 80)와 억제제 (AGN196996)를 투여하고 CSF 분비율, 뇌실 용적, 단백질 발현 (Western blot, 면역형광)을 평가함. 그 결과 SHR에서 7주령에 CSF 과다분비와 수두증이 확인되었으며, 이때 RARα/MAFB/MSR1 경로가 활성화됨. Am80 투여는 CSF 과다분비와 수두증 진행을 억제하고 맥락총의 병리학적 변화를 개선함. 반대로 AGN196996은 이러한 보호효과를 소거함. 따라서 RARα활성화는 MAFB/MSR1 경로를 조절하여 CSF 과다분비를 억제하고 수두증 발생을 완화할 수 있으며 이는 새로운 치료 타깃이 될 수 있음.

한글 논문 요약본 (Intro, Methods, Results)

1) Introduction: 수두증은 뇌실 확장과 CSF 순환 이상으로 발생하며, 뇌내출혈, 외상 후에 흔히 발생함. 현재 치료는 주로 침습적 션트 수술에 의존하지만 합병증이 많음. 기존 연구는 CSF 배출 장애에 집중했으나, 최근 CSF 과다분비 자체가 수두증 발생에 중요한 원인으로 제시됨. 자발성 고혈압 쥐는 4-8주령에 뇌실 확장이 나타나며, 수두증 연구에 좋은 모델이 됨. 레티노산 수용체는 산화스트레스 관련 단백질로 신경계 발달과 분화를 조절하고 염증 억제에도 관여함. 특히, 선택적 RARαS 작용제 Am 80 (Tamibarotene)는 뇌질환 모델에서 항염증, 신경보호 효과가 보고됨. RARα활성화가 MAFB/MSR1 경로를 통해 뇌 염증을 억제하고 CSF 과다 분비와 수두증 진행을 완화할 수 있다는 가설을 제시함.

2) Methods

 2-1) 동물 모델: SHR (수두증 모델) vs Wistar-Kyoto (정상 대조군)

 2-2) 실험 설계: (1) 5~7주령 CSF 분비율과 뇌실 용적 측정 (2) RARα, MAFB, MSR1 단백질 발현 평가 (3) Am80 (RARα 작용제), AGN196996 (RARα 억제제) 투여 후 효과 분석

 2-3) 측정 기법: CSF 분비량 직접 측정 (4^th 뇌실 막음 후 라테알 뇌실 주입법), 뇌실 부피 분석(연속 절편 + Image J), 면역형광 (Iba-1 양성 세포)로 미세아교세포, 대식세포 활성 평가

 2-4) ANOVA, T-TEST 사용, P<0.05를 유의 수준으로 설정

3) Results

3-1) CSF 과다 분비 및 수두증 발생 (7주령 SHR): 5~6주에는 정상과 차이 없음. 7주령에서 SHR은 CSF 분비 증가 및 뇌실 확장 관찰

3-2) RARα/MAFB/MSR1 경로 활성화: SHR 맥락총에서 5~7주령 동안 RARα, MAFB, MSR1 발현이 점차 증가, 7주에 최고조

3-3) Am80 (RARα 작용제)의 보호 효과: 5주부터 2주간 Am80 투여 – CSF 과다 분비와 뇌실 확장 억제, Iba-1 양성세포 감소 – 염증 억제 효과 확인

3-4) AGN196996 (RARα 억제제)의 효과 소거: Am80의 효과가 AGN196996 투여시 사라짐. 다시 CSF 과다분비, 뇌실 확장, Iba-1 세포 증가 확인

3-5) MAFB/MSR1 경로 매개 효과: Am80은 MAFB. MSR1 발현 증가 –CSF 과다 분비 억제와 연관, AGN196996은 MAFB, MSR1 발현 증가 효과도 소거

Figure 5. Am80 stimulated RARα to reduce CSF hypersecretion via the MAFB/MSR1 pathway.