Charcot-Marie-Tooth-1A与坐骨神经压迫大鼠模型：蛋白质组学分析带来的启示

doi:10.4103/1673-5374.357911

摘要/Abstract

摘要：

作者团队既往已经研究了周围神经病变的遗传和非遗传形式周围神经病变动物模型--1A型Charcot-Marie-Tooth病和坐骨神经挤压（SNC）大鼠模型的感觉-运动和组织学变化。为进一步比较两种病理情况的蛋白质特征，实验收集了鼠龄3个月的1A型Charcot-Marie-Tooth病、坐骨神经挤压伤后1个月和未受伤的野生型大鼠远端坐骨神经，对其蛋白质进行定量质谱 SWATH LC-MS/MS分析。被鉴定和量化的445个映射到Swiss-Prot或trEMBL Uniprot数据库的蛋白质中，153个在1A型Charcot-Marie-Tooth病和野生大鼠之间显示出显著差异，且大部分蛋白质在CMT1A中过表达。使用Gene Ontology进行层次聚类和功能富集，根据这些蛋白质与1A型Charcot-Marie-Tooth病病理生理学有关的生物效应对这些差异表达的基因进行分组。在坐骨神经挤压伤大鼠远端坐骨神经459个鉴定的蛋白质中，有92个在1A型Charcot-Marie-Tooth病和未受伤的野生型（WT）大鼠远端坐骨神经间显示出明显差异。蛋白质组学检测结果表明，鼠龄3个月的年轻1A型Charcot-Marie-Tooth病大鼠在氧化还原平衡、蛋白质折叠、髓鞘化和轴突生成的水平上发展出补偿机制，但这些机制似乎不足以阻碍疾病的发展。值得注意的是，对氧化应激的反应似乎是1A型Charcot-Marie-Tooth病的一个重要特征，可能在病理过程中起作用。与之相反，大多数与野生型大鼠差异表达的蛋白质在坐骨神经挤压伤后下调。功能富集分析表明，神经发生、对轴突损伤的反应和氧化应激是重要的生物过程。蛋白质分析显示，伤后神经修复并不完善。总之，无论是遗传性还是外伤性的周围神经病，都有一些共同的病理途径，识别这些蛋白质特征可以在开发药理学干预目标方面发挥重要作用。

https://orcid.org/0000-0003-1096-0702 (Alexis Desmoulière)

Abstract: The sensorimotor and histological aspects of peripheral neuropathies were already studied by our team in two rat models: the sciatic nerve crush and the Charcot-Marie-Tooth-1A disease. In this study, we sought to highlight and compare the protein signature of these two pathological situations. Indeed, the identification of protein profiles in diseases can play an important role in the development of pharmacological targets. In fact, Charcot-Marie-Tooth-1A rats develop motor impairments that are more severe in the hind limbs. Therefore, for the first time, protein expression in sciatic nerve of Charcot-Marie-Tooth-1A rats was examined. First, distal sciatic nerves were collected from Charcot-Marie-Tooth-1A and uninjured wild-type rats aged 3 months. After protein extraction, sequential window acquisition of all theoretical fragment ion spectra liquid chromatography and mass spectrometry was employed. 445 proteins mapped to Swiss-Prot or trEMBL Uniprot databases were identified and quantified. Of these, 153 proteins showed statistically significant differences between Charcot-Marie-Tooth-1A and wild-type groups. The majority of these proteins were overexpressed in Charcot-Marie-Tooth-1A. Hierarchical clustering and functional enrichment using Gene Ontology were used to group these proteins based on their biological effects concerning Charcot-Marie-Tooth-1A pathophysiology. Second, proteomic characterization of wild-type rats subjected to sciatic nerve crush was performed sequential window acquisition of all theoretical fragment ion spectra liquid chromatography and mass spectrometry. One month after injury, distal sciatic nerves were collected and analyzed as described above. Out of 459 identified proteins, 92 showed significant differences between sciatic nerve crush and the uninjured wild-type rats used in the first study. The results suggest that young adult Charcot-Marie-Tooth-1A rats (3 months old) develop compensatory mechanisms at the level of redox balance, protein folding, myelination, and axonogenesis. These mechanisms seem insufficient to hurdle the progress of the disease. Notably, response to oxidative stress appears to be a significant feature of Charcot-Marie-Tooth-1A, potentially playing a role in the pathological process. In contrast to the first experiment, the majority of the proteins that differed from wild-type were downregulated in the sciatic nerve crush group. Functional enrichment suggested that neurogenesis, response to axon injury, and oxidative stress were important biological processes. Protein analysis revealed an imperfect repair at this time point after injury and identified several distinguishable proteins. In conclusion, we suggest that peripheral neuropathies, whether of a genetic or traumatic cause, share some common pathological pathways. This study may provide directions for better characterization of these models and/or identifying new specific therapeutic targets.

Key words: Charcot-Marie-Tooth-1A, endoplasmic reticulum, Gene Ontology, neurogenesis, oxidative stress, proteomics, rat, repair, sciatic nerve crush, SWATH-MS

. Charcot-Marie-Tooth-1A与坐骨神经压迫大鼠模型：蛋白质组学分析带来的启示[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2023, 18(6): 1354-1363.

Zeina Msheik, Stephanie Durand, Emilie Pinault, Martial Caillaud, Laetitia Vignaud, Fabrice Billet, Mohamed El Massry, Alexis Desmouliere. Charcot-Marie-Tooth-1A and sciatic nerve crush rat models: insights from proteomics[J]. Neural Regeneration Research, 2023, 18(6): 1354-1363.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

NRR杂志被国际重要数据库收录

科学引文索引（Science Citation Index Expanded，SCI）

美国国立医学图书馆（PubMed）

美国国立医学图书馆开放获取全文数据库（PubMed Central, PMC）

美国生物学文摘数据库（BIOSIS previews, BP）

美国《化学文摘》（Chemical Abstracts, CA）

Scopus荷兰《医学文摘库/医学文摘》（Excerpta Medica, EM）

波兰《哥伯尼索引》（Index of Copurnicus, IC）

OvidSP平台数据库

中国科学引文数据库（CSCD）

中国科技期刊数据库-统计源期刊（CSTPCD）

编委会

主编Editor-in-Chief

苏国辉院士（Kwok-fai So, Chair Professor and Head, Jessie Ho Professor in Neuroscience, Department of Anatomy, The University of Hong Kong）。

徐晓明教授（Xiao-ming Xu, Professor and Mari Hulman George Chair of Neurological Surgery, Scientific Director of Spinal Cord and Brain Injury Research Group, Indiana University School of Medicine）

联系方式：Email: szb@nrren.org 电话：+86 138 0499 8773

编委会成员

期刊编委队伍由国际神经再生领域著名学者、中国科学院院士、香港大学苏国辉教授和美国印第安纳大学徐晓明教授领导的由100多位国际神经再生优秀专家组成。共同致力于创办一本发表神经再生领域专业学术研究经同行严格评审的优秀学术期刊。

在线投稿平台

作者可以通过www.nrronline.org在线投稿。

所有的稿件都将通过该系统提交至NRR杂志电子投稿出版管理系统。

作者有不明确的问题，请访问szb@nrren.org或咨询+86 138 0499 8773。

投稿后，当论文已处于审稿或等待审稿状态时，2个月内请勿将稿件再投至他刊。

初次投稿：

投稿信:

应说明文章未一稿多投，全部作者是否对所投稿件内容知情同意，推荐2-3位小同行审稿人。

作者协议：

投稿时请注意作者协议，如同意后可继续完成投稿，投稿成功后作者已与杂志签定了文章的相关版权。

投稿后的同行评议

期刊投稿平台应用国际最大的投稿平台Editorial Manager，投到本刊的每篇稿件都要经过3-4位小同行审稿人评审，审稿方法为国际学科小同行组成双盲审稿。所有发表在杂志的文章都将经过严格的双盲同行层层评议，审稿中注重科学性、伦理学和文章真实性的严格审查。期刊将在投稿后4周内通知作者评审意见。

根据评审意见，编辑部决定稿件返修，再审，被接受或退稿。稿件被接受后，作者可经投稿平台以通讯作者账号随时查询稿件的出版进程。

材料方法

讨论

特邀稿件

对特邀综述稿件的要求：

（1）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（2）全文不超过6000个单词，包括摘要，不包括参考文献，图和表格，出版后8-10个版面。

（3）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

摘要：非结构式， 250单词。

引言：

主体内容：

总结：

作者贡献：

利益冲突：

参考文献：采用 Journal of Neuroscience格式。

特邀述评类文章：观点、点评、研究亮点、给编辑的信等。

特邀观点栏目文章要求：

（1）观点文章为作者对神经再生领域某一热点问题的评论，有作者鲜明的观点和作者本人

对此科研过程的认识和总结。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

特邀点评与研究亮点栏目文章要求：

（1）点评文章为点评在本刊发表的文章，研究亮点文章为点评国际优秀杂志近期或在线提前发表的前沿性的优秀文章。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

给编辑的信栏目文章要求：

（1）给编辑的信文章为读者对本刊已发表文章的来信反馈。

（2）全文1000- 2000单词，不包括参考文献，文章不需要摘要、图和表格，出版后1个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

文章快阅

延伸阅读

NRR：法国利摩日大学Alexis Desmouliere团队确定了周围神经病变的潜在治疗标靶

周围神经病变是脑和脊髓外的神经（周围神经）受损所致，常会导致无力、麻木和疼痛。从病因学上讲，周围神经病变可以由于神经的创伤性损害而产生，也可以由于遗传、代谢、药物诱导和免疫相关的非创伤性损害而产生。Charcot-Marie-Tooth（CMT）是最常见的遗传性神经病，全球发病率为1:2500，脱髓鞘的1A型是常见的亚型。无论周围神经病变是否由遗传引起，它都会对患者的生活质量产生重大影响。

蛋白质是生物功能的效应器，其水平不仅取决于相应的mRNA水平，也取决于宿主的翻译调节。在过去的10年中，基于质谱的蛋白质组学分析已经彻底改变了液体、细胞和组织中蛋白质的分析和检测方式。因此，神经蛋白质组的分析可以为周围神经病变的病理生理学特征和确定潜在的生物标志物或治疗目标提供有用的信息。

法国利摩日大学的Alexis Desmouliere所在团队既往已经研究了遗传和非遗传形式周围神经病变--1A型Charcot-Marie-Tooth病和坐骨神经挤压（SNC）大鼠模型的感觉-运动和组织学变化。为了进一步从蛋白质组学角度研究周围神经损伤的病理机制，并筛选出药物设计的潜在目标，Desmouliere等在研究中收集了鼠龄3个月的1A型Charcot-Marie-Tooth病、坐骨神经挤压伤后1个月和未受伤的野生型大鼠远端坐骨神经，对其蛋白质进行定量质谱 SWATH LC-MS/MS分析。蛋白质组学检测结果表明，鼠龄3个月的年轻1A型Charcot-Marie-Tooth病大鼠在氧化还原平衡、蛋白质折叠、髓鞘化和轴突生成的水平上发展出补偿机制，但这些机制似乎不足以阻碍疾病的发展。值得注意的是，对氧化应激的反应似乎是1A型Charcot-Marie-Tooth病的一个重要特征，可能在病理过程中起作用。与之相反，大多数与野生型大鼠差异表达的蛋白质在坐骨神经挤压伤后下调。功能富集分析表明，神经发生、对轴突损伤的反应和氧化应激是重要的生物过程。蛋白质分析显示，伤后神经修复并不完善。总之，无论是遗传性还是外伤性的周围神经病，都有一些共同的病理途径，识别这些蛋白质特征可以在开发药理学干预目标方面发挥重要作用。

该研究发表于《中国神经再生研究（英文版）》杂志2023年6期。