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Lack of Desmin in Mice Causes Structural and Functional Disorders of Neuromuscular Junctions

Eiber, N. und Fröb, F. und Schowalter, M. und Thiel, C. und Clemen, C.S. und Schröder, R. und Hashemolhosseini, S. (2020) Lack of Desmin in Mice Causes Structural and Functional Disorders of Neuromuscular Junctions. Frontiers in Molecular Neuroscience, 13, Seite 567084. Frontiers Media S.A.. doi: 10.3389/fnmol.2020.567084. ISSN 1662-5099.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnmol.2020.567084/full

Kurzfassung

Desmin, the major intermediate filament (IF) protein in muscle cells, interlinks neighboring myofibrils and connects the whole myofibrillar apparatus to myonuclei, mitochondria, and the sarcolemma. However, desmin is also known to be enriched at postsynaptic membranes of neuromuscular junctions (NMJs). The pivotal role of the desmin IF cytoskeletal network is underscored by the fact that over 120 mutations of the human DES gene cause hereditary and sporadic myopathies and cardiomyopathies. A subgroup of human desminopathies comprises autosomal recessive cases resulting in the complete abolition of desmin protein. In these patients, who display a more severe phenotype than the autosomal dominant cases, it has been reported that some individuals also suffer from a myasthenic syndrome in addition to the classical occurrence of myopathy and cardiomyopathy. Since further studies on the NMJ pathology are hampered by the lack of available human striated muscle biopsy specimens, we exploited homozygous desmin knock-out mice which closely mirror the striated muscle pathology of human patients lacking desmin protein. Here, we report on the impact of the lack of desmin on the structure and function of NMJs and the transcription of genes coding for postsynaptic proteins. Desmin knock-out mice display a fragmentation of NMJs in soleus, but not in the extensor digitorum longus muscle. Moreover, soleus muscle fibers show larger NMJs. Further, transcription levels of acetylcholine receptor (AChR) genes are increased in muscles from desmin knock-out mice, especially of the AChRg subunit, which is known as a marker of muscle fiber regeneration. Electrophysiological recordings depicted a pathological decrement of nerve-dependent endplate potentials and an increased rise time of the nerve-independent miniature endplate potentials. The latter appears related to the fragmentation of NMJs in desmin knockout mice. Our study highlights the essential role of desmin for the structural and functional integrity of mammalian NMJs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140152/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Lack of Desmin in Mice Causes Structural and Functional Disorders of Neuromuscular Junctions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Eiber, N.Institute of Biochemistry, Friedrich-Alexander-University of Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fröb, F.Institute of Biochemistry, Friedrich-Alexander-University of Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schowalter, M.Institute of Neuropathology, University Hospital Erlangen, FriedrichAlexander University Erlangen-Nurnberg, Erlangen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thiel, C.Christian.Thiel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Clemen, C.S.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), 51147 Cologne, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1291-4219NICHT SPEZIFIZIERT
Schröder, R.Institute of Neuropathology, University Hospital Erlangen, Friedrich-Alexander University Erlangen-Nürnberg, Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen, Bavaria, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hashemolhosseini, S.Institute of Biochemistry, Friedrich-Alexander-University of Erlangen-Nürnberg, Erlangen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 Oktober 2020
Erschienen in:Frontiers in Molecular Neuroscience
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.3389/fnmol.2020.567084
Seitenbereich:Seite 567084
Verlag:Frontiers Media S.A.
ISSN:1662-5099
Status:veröffentlicht
Stichwörter:desminopathy, skeletal muscle, neuromuscular junction, desmin, nicotinic acetylcholine receptor, postsynaptic gene, myasthenic syndrome
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Systemphysiologie (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Muskel- und Knochenstoffwechsel
Hinterlegt von: Arndt, Carina
Hinterlegt am:11 Jan 2021 13:26
Letzte Änderung:11 Jan 2021 13:26

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