Cx43 hemichannels contribute to astrocyte-mediated toxicity in sporadic and familial ALS

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作者
Akshata Almad,Arens Taga,Jessica Joseph,Sarah K. Gross,Connor Welsh,Aneesh Patankar,Jean‐Philippe Richard,Khalil Rust,Aayush Pokharel,Caroline F. Plott,Mauricio A. Lillo,Raha Dastgheyb,Kevin Eggan,Norman J. Haughey,Jorge E. Contreras,Nicholas J. Maragakis
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:119 (13) 被引量:46
标识
DOI:10.1073/pnas.2107391119
摘要

Connexin 43 (Cx43) gap junctions and hemichannels mediate astrocyte intercellular communication in the central nervous system under normal conditions and contribute to astrocyte-mediated neurotoxicity in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Here, we show that astrocyte-specific knockout of Cx43 in a mouse model of ALS slows disease progression both spatially and temporally, provides motor neuron (MN) protection, and improves survival. In addition, Cx43 expression is up-regulated in human postmortem tissue and cerebrospinal fluid from ALS patients. Using human induced pluripotent stem cell–derived astrocytes (hiPSC-A) from both familial and sporadic ALS, we establish that Cx43 is up-regulated and that Cx43-hemichannels are enriched at the astrocyte membrane. We also demonstrate that the pharmacological blockade of Cx43-hemichannels in ALS astrocytes using GAP 19, a mimetic peptide blocker, and tonabersat, a clinically tested small molecule, provides neuroprotection of hiPSC-MN and reduces ALS astrocyte-mediated neuronal hyperexcitability. Extending the in vitro application of tonabersat with chronic administration to SOD1G93A mice results in MN protection with a reduction in reactive astrocytosis and microgliosis. Taking these data together, our studies identify Cx43 hemichannels as conduits of astrocyte-mediated disease progression and a pharmacological target for disease-modifying ALS therapies.
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