Several neurodegenerative diseases, including amyotrophic lateral sclerosis (ALS), are characterized by the presence of misfolded proteins, thought to trigger neurotoxicity. Some familial forms of ALS (fALS), clinically indistinguishable from sporadic ALS (sALS), are linked to superoxide dismutase 1 (SOD1) gene mutations. It has been shown that the mutant SOD1 misfolds, forms insoluble aggregates and impairs the proteasome. Using transgenic G93A-SOD1 mice, we found that spinal cord motor neurons, accumulating mutant SOD1 also over-express the small heat shock protein HspB8. Using motor neuronal fALS models, we demonstrated that HspB8 decreases aggregation and increases mutant SOD1 solubility and clearance, without affecting wild-type SOD1 turnover. Notably, HspB8 acts on mutant SOD1 even when the proteasome activity is specifically blocked. The pharmacological blockage of autophagy resulted in a dramatic increase of mutant SOD1 aggregates. Immunoprecipitation studies, performed during autophagic flux blockage, demonstrated that mutant SOD1 interacts with the HspB8/Bag3/Hsc70/CHIP multiheteromeric complex, known to selectively activate autophagic removal of misfolded proteins. Thus, HspB8 increases mutant SOD1 clearance via autophagy. Autophagy activation was also observed in lumbar spinal cord of transgenic G93A-SOD1 mice since several autophago-lysosomal structures were present in affected surviving motor neurons. Finally, we extended our observation to a different ALS model and demonstrated that HspB8 exerts similar effects on a truncated version of TDP-43, another protein involved both in fALS and in sALS. Overall, these results indicate that the pharmacological modulation of HspB8 expression in motor neurons may have important implications to unravel the molecular mechanisms involved both in fALS and in sALS.

The development of therapeutics for ALS/MND is largely based on work in experimental animals carrying human SOD mutations. However, translation of apparent therapeutic successes from in vivo to the human disease has proven difficult and a considerable amount of financial resources has been apparently wasted. Standard operating procedures (SOPs) for preclinical animal research in ALS/MND are urgently required. Such SOPs will help to establish SOPs for translational research for other neurological diseases within the next few years. To identify the challenges and to improve the research methodology, the European ALS/MND group held a meeting in 2006 and published guidelines in 2007 (1). A second international conference to improve the guidelines was held in 2009. These second and improved guidelines are dedicated to the memory of Sean F. Scott.

Amyotrophic lateral sclerosis is the most common motor neuron disease and is still incurable. The mechanisms leading to the selective motor neuron vulnerability are still not known. The interplay between motor neurons and astrocytes is crucial in the outcome of the disease. We show that mutant copper-zinc superoxide dismutase (SOD1) overexpression in primary astrocyte cultures is associated with decreased levels of proteins involved in secretory pathways. This is linked to a general reduction of total secreted proteins, except for specific enrichment in a number of proteins in the media, such as mutant SOD1 and valosin-containing protein (VCP)/p97. Because there was also an increase in exosome release, we can deduce that astrocytes expressing mutant SOD1 activate unconventional secretory pathways, possibly as a protective mechanism. This may help limit the formation of intracellular aggregates and overcome mutant SOD1 toxicity. We also found that astrocyte-derived exosomes efficiently transfer mutant SOD1 to spinal neurons and induce selective motor neuron death. We conclude that the expression of mutant SOD1 has a substantial impact on astrocyte protein secretion pathways, contributing to motor neuron pathology and disease spread.

Abstract Microglial activation plays central roles in neuro-inflammatory and neurodegenerative diseases. Positron emission tomography (PET) targeting 18kDa Translocator Protein (TSPO) is widely used for localising inflammation in vivo , but its quantitative interpretation remains uncertain. We show that TSPO expression increases in activated microglia in mouse brain disease models but does not change in a non-human primate disease model or in common neurodegenerative and neuroinflammatory human diseases. We describe genetic divergence in the TSPO gene promoter, consistent with the hypothesis that the increase in TSPO expression in activated myeloid cells is unique to a subset of species within the Muroidea superfamily of rodents. We show that TSPO is mechanistically linked to classical pro-inflammatory myeloid cell function in rodents but not humans. These data emphasise that TSPO expression in human myeloid cells is related to different phenomena than in mice, and that TSPO PET reflects density of inflammatory cells rather than activation state.

Variability in disease onset and progression is a hallmark of amyotrophic lateral sclerosis (ALS), both in sporadic and genetic forms. Recently, we found that SOD1-G93A transgenic mice expressing the same amount of mutant SOD1 but with different genetic backgrounds, C57BL/6JOlaHsd and 129S2/SvHsd, show slow and rapid muscle wasting and disease progression, respectively. Here, we investigated the different molecular mechanisms underlying muscle atrophy. Although both strains showed similar denervation-induced degradation of muscle proteins, only the rapidly progressing mice exhibited early and sustained STAT3 activation that preceded atrophy in gastrocnemius muscle. We therefore investigated the therapeutic potential of sunitinib, a tyrosine kinase inhibitor known to inhibit STAT3 and prevent cancer-induced muscle wasting. Although sunitinib treatment reduced STAT3 activation in the gastrocnemius muscle and lumbar spinal cord, it did not preserve spinal motor neurons, improve neuromuscular impairment, muscle atrophy and disease progression in the rapidly progressing SOD1-G93A mice. Thus, the effect of sunitinib is not equally positive in different diseases associated with muscle wasting. Moreover, given the complex role of STAT3 in the peripheral and central compartments of the neuromuscular system, the present study suggests that its broad inhibition may lead to opposing effects, ultimately preventing a potential positive therapeutic action in ALS.