TY  - THES
A1  - Hu, Xiawei
T1  - Role of claudin-12 in neuronal barriers in painful murine and human neuropathy
T1  - Rolle von Claudin-12 im neuronalen Barrieren bei schmerzhaften Neuropathien in Mäusen und Patienten
N2  - In peripheral nervous system (PNS), the blood-nerve barrier (BNB) and myelin barrier (MB) are important physiological fences for maintaining the environment for axons, Schwann cells and other associated cells within peripheral nerves. The perineurium surrounding the nerves and endoneurial vessels nourishing the nerves compose the BNB. Schwann cells wrapping around neurons form the MB. Destruction or malfunction of the barriers has been postulated as an initial step in the development of pathologic conditions concerning human peripheral nerves, such as traumatic neuropathy and the disease of chronic inflammatory demyelination polyneuropathy (CIDP). 
Tight junction proteins (TJPs) are intercellular junctions building the microstructure of barriers. They play a key role in tightly connecting adjacent cells, controlling the passage of ions, water and other molecules via the paracellular pathway, and maintaining the cell polarity. Among the family of TJPs, claudins are the major structural components which form the backbone of TJs. Certain key TJPs [e.g. claudins (claudin-1, -5, -19, occludin, zona occludens (ZO-1)] have been identified in neural barriers and explored for therapeutic targets. The expression of Cldn12 gene has been documented in human/rodent tibial nerves, spinal cord and DRG. However, the role of claudin-12 in PNS is unknown. 
In the present study, we firstly found a loss of claudin-12 immunoreactivity (IR) in male or postmenopausal female patients with painful CIDP or non-inflammatory polyneuropathy (PNP). Then, we utilized male and female Cldn12-KO mice and the chronic constriction injury (CCI) model. Cldn12 mRNA and IR were reduced in WT mice after nerve injury. Deletion of Cldn12 via general knockout (KO) induced mechanical allodynia at baseline level and after CCI in time-dependent manner in male mice.  KO of Cldn12 in males resulted in loss of small axons, perineurial barrier and MB breakdown, as well as TJP complex disruption with claudin-1, -19 and Pmp22 reduction. Moreover, local Cldn12 siRNA application mimicked mechanical allodynia and MB breakdown. 
In conclusion, claudin-12 deficiency is associated with painful CIDP/non-inflammatory PNP. Claudin-12 is a regulatory TJP crucial for mechanical nociception, perineurial barrier and MB integrity, and proper TJP composition in mice. Therefore, further investigating the functions of claudin-12 and its mechanism is important to prompt the development of new therapeutic approaches for painful neuropathies.
N2  - Im peripheren Nervensystem (PNS) sind die Blut-Nerven-Schranke (BNB) und die Myelin-Schranke (MB) wichtige physiologische Barrieren zur Aufrechterhaltung des Milieus für Axone, Schwann-Zellen und andere assoziierte Zellen innerhalb der peripheren Nerven. Das die Nerven umgebende Perineurium und die die Nerven ernährenden endoneurialen Gefäße bilden die BNB. Schwannsche Zellen, die sich um Neuronen wickeln, bilden die MB. Die Funktionsstörung der Barrieren wird als Schlüsselelement für die Entwicklung verschiedener neurologischer Erkrankungen wie der chronisch entzündlichen Demyelinisierungs-Polyneuropathie (CIDP) und der traumatischen Neuropathie angesehen.

Tight Junction-Proteine (TJPs) sind interzelluläre Verbindungen und bilden die Mikrostruktur der Barrieren. Sie spielen eine Schlüsselrolle bei der engen Verbindung benachbarter Zellen, der Kontrolle des parazellulären Flusses von Ionen, Wasser und anderen Molekülen und der Aufrechterhaltung der Zellpolarität. In der Superfamilie der TJPs sind Claudine die Hauptstrukturkomponenten, die das Rückgrat der TJs bilden. Bestimmte TJPs [z.B. Claudin-1, -5, -19, Occludin, Zona occludens (ZO-1)] wurden in neuronalen Barrieren identifiziert und als therapeutische Targets untersucht. In neueren Untersuchungen wurde die Expression des Cldn12-Gens im N. tibialis, Rückenmark und DRG bei Nagern und Menschen dokumentiert. Die Rolle von Claudin-12 im PNS ist jedoch nicht bekannt.

In der vorliegenden Studie wurde zunächst ein Verminderung der Immunreaktivität (IR) von Claudin-12 bei männlichen oder postmenopausalen weiblichen Patienten mit schmerzhafter CIDP oder nichtentzündlicher Polyneuropathie (PNP) belegt. Im Folgenden untersuchten wir männliche und weibliche Cldn12-KO-Mäuse bei traumatischer Neuopathie, der „chronic constriction injury“ (CCI), die ebefalls eine deutliche Entzündungsreaktion zeigt. Cldn12-mRNA und -IR waren in WT-Mäusen nach einer Nervenverletzung erniedrigt . Die vollständige Deletion von Cldn12 (KO) induzierte bei naiven männlichen Mäusen bereits eine mechanische Allodynie, die sich nach CCI weiter verstärkte. Cldn12- KO in männlichen Mäusen führte zum Verlust kleinkalibriger Axone, einer Öffnung der perineurialen
Barriere und der MB sowie zu einer Störung der TJP-Komplexe mit Claudin-1, -19 und Pmp22. Darüberhinaus replizierte die lokale Anwendung von Cldn12 siRNA die mechanische Allodynie und den MB- Abbau nach.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass gerade die schmerzhafte CIDP/nicht entzündlichen PNP mit einem Claudin-12-Mangel verbunden sind. Claudin-12 ist ein regulatorisches TJP, welches für die Nozizeption mechanischer Reize, die perineuriale Barriere und die MB-Integrität sowie die richtige TJP- Zusammensetzung bei Mäusen entscheidend ist. Die weitere Erforschung der Funktionen von Claudin- 12 könnte die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze für schmerzhafte Neuropathien anstoßen.
KW  - claudin-12
KW  - neuropathy
KW  - blood nerve barrier
KW  - myelin barrier
Y1  - 2021
UR  - https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/20806
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-208065
ER  -