Actomyosin-II protects axons from degeneration induced by mild mechanical stress

轴突 神经科学 变性(医学) 轴突变性 生物物理学 化学 体内 中枢神经系统 体外 生物 解剖 医学 病理 生物化学 生物技术
作者
Xiaorong Pan,Yiqing Hu,Gaowei Lei,Yaxuan Wei,Jie Li,Tongshu Luan,Y. Zhang,Yuanyuan Chu,Yu Feng,Wen-Rong Zhan,Chun‐Xia Zhao,Frédéric A. Meunier,Yifan Liu,Yi Li,Tong Wang
出处
期刊:Journal of Cell Biology [Rockefeller University Press]
卷期号:223 (8) 被引量:1
标识
DOI:10.1083/jcb.202206046
摘要

Whether, to what extent, and how the axons in the central nervous system (CNS) can withstand sudden mechanical impacts remain unclear. By using a microfluidic device to apply controlled transverse mechanical stress to axons, we determined the stress levels that most axons can withstand and explored their instant responses at nanoscale resolution. We found mild stress triggers a highly reversible, rapid axon beading response, driven by actomyosin-II-dependent dynamic diameter modulations. This mechanism contributes to hindering the long-range spread of stress-induced Ca2+ elevations into non-stressed neuronal regions. Through pharmacological and molecular manipulations in vitro, we found that actomyosin-II inactivation diminishes the reversible beading process, fostering progressive Ca2+ spreading and thereby increasing acute axonal degeneration in stressed axons. Conversely, upregulating actomyosin-II activity prevents the progression of initial injury, protecting stressed axons from acute degeneration both in vitro and in vivo. Our study unveils the periodic actomyosin-II in axon shafts cortex as a novel protective mechanism, shielding neurons from detrimental effects caused by mechanical stress.

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