Ubiquitin-positive intraneuronal inclusions are a consistent feature of the major human neurodegenerative diseases, suggesting that dysfunction of the ubiquitin proteasome system is central to disease etiology. Research using inhibitors of the 20S proteasome to model Parkinson's disease is controversial. We report for the first time that specifically 26S proteasomal dysfunction is sufficient to trigger neurodegenerative disease. Here, we describe novel conditional genetic mouse models using the Cre/loxP system to spatially restrict inactivation of Psmc1 ( Rpt2/S4 ) to neurons of either the substantia nigra or forebrain (e.g., cortex, hippocampus, and striatum). PSMC1 is an essential subunit of the 26S proteasome and Psmc1 conditional knock-out mice display 26S proteasome depletion in targeted neurons, in which the 20S proteasome is not affected. Impairment of specifically ubiquitin-mediated protein degradation caused intraneuronal Lewy-like inclusions and extensive neurodegeneration in the nigrostriatal pathway and forebrain regions. Ubiquitin and α-synuclein neuropathology was evident, similar to human Lewy bodies, but interestingly, inclusion bodies contained mitochondria. We support this observation by demonstrating mitochondria in an early form of Lewy body (pale body) from Parkinson's disease patients. The results directly confirm that 26S dysfunction in neurons is involved in the pathology of neurodegenerative disease. The model demonstrates that 26S proteasomes are necessary for normal neuronal homeostasis and that 20S proteasome activity is insufficient for neuronal survival. Finally, we are providing the first reproducible genetic platform for identifying new therapeutic targets to slow or prevent neurodegeneration.

Background: Cancer surgery can promote tumour metastases and worsen prognosis, but the effects of perioperative complications such as sepsis, blood loss, and hypothermia on subsequent cancer metastases have not been addressed. Objective: To evaluate the effect of common perioperative factors on postoperative tumour metastases in murine models of cancer surgery. We hypothesize that perioperative blood loss, hypothermia, and sepsis facilitate tumour metastases in these murine models. Methods: Prior to surgery, pulmonary metastases were established by intravenous challenge of CT26LacZ colon cancer cells in Balb/c mice or B16LacZ melanoma cells in C57Bl/6 mice. Surgical stress was generated through partial hepatectomy (PH) or left nephrectomy (LN). Sepsis was induced by puncturing the cecum to express stool into the abdomen. Hemorrhagic shock was induced by removal of 30% of total blood volume via saphenous vein. Hypothermia was induced by removing the heating apparatus during surgery and lowering core body temperatures to 30°C. Lung tumour burden was quantified 3 days following surgery. Results: Surgically stressed mice subjected to Stage 3 hemorrhagic shock or hypothermia did not show an additional increase in lung tumour burden. In contrast, surgically stressed mice subjected to intraoperative sepsis demonstrated an additional 2-fold increase in the number of tumour metastases. Furthermore, natural killer (NK) cell function, as assessed by YAC-1 tumour cell lysis, was significantly attenuated in surgically stressed mice subjected to intraoperative sepsis. Both NK cell-mediated cytotoxic function and lung metastases were improved with perioperative administration of polyI:C, which is a ligand for toll-like receptor (TLR)-3 Conclusions: Perioperative sepsis, but not hemorrhagic shock or hypothermia, enhances the prometastatic effect of surgery in murine models of cancer. Identification of the mechanisms underlying perioperative immune suppression will be critical in the development of immunomodulation strategies that aim to attenuate perioperative metastatic disease.