University of Groningen

Neuroprotective signaling mechanisms in the mammalian brainDolga, Amalia Mihaela

IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite fromit. Please check the document version below.

Document VersionPublisher's PDF, also known as Version of record

Publication date:2008

Link to publication in University of Groningen/UMCG research database

Citation for published version (APA):Dolga, A. M. (2008). Neuroprotective signaling mechanisms in the mammalian brain. s.n.

CopyrightOther than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of theauthor(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).

Take-down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediatelyand investigate your claim.

Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons thenumber of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.

Download date: 20-06-2021

https://research.rug.nl/en/publications/neuroprotective-signaling-mechanisms-in-the-mammalian-brain(b32eea13-dc93-4735-9df5-b66ec8b194b5).html

Sumarul tezei

162 Sumarul tezei

Moartea neuronilor sau celulelor din sistemul nervos central reprezintă o carac-teristică esenţială ı̂n bolile neurodegenerative, cum ar fi boala Alzheimer sau Par-kinson. Reducerea activităţii neuronilor ı̂n zonele creierului implicate ı̂n memorieşi ı̂nvăţare are consecinţe devastatoare la nivel individual şi social. De aceea, pre-zervarea funcţiilor de bază ale neuronilor este de o importanţă vitală. Designul şiimplementarea de noi medicamente ı̂n studiile clinice pentru prevenirea şi stopareamorţii neuronale reprezintă o provocare ı̂n neuroştiinţă, deoarece mecanismele pro-ceselor degenerative sunt complexe. Studiul acestor procese degenerative ar puteaconduce la terapii mult mai eficiente decât cele actuale. Un model de studiu in vitroal mecanismelor moleculare ale degenerării constă ı̂n inducerea toxicităţii prin tra-tarea neuronilor cu neurotransmiţătorul L-glutamat. Prin acest model, viabilitateaneuronilor este testată şi se ı̂ncearcă protejarea neuronilor de la moartea celulară printratamentul cu diferite substanţe. Până ı̂n prezent, studiile efectuate folosind acestmodel au arătat că o citokină numită factorul alfa de necroză tumorală (TNF-α)poate proteja neuronii de la moartea celulară indusă de concentraţii crescute de L-glutamat. TNF-α este o citokină ce se găseşte ı̂n cantităţi ridicate ı̂n creierul şi fluidulcerebrospinal al pacienţilor cu boala Alzheimer. Principalul obiectiv al acestei teze afost investigarea mecanismelor moleculare de neuroprotecţie mediate de TNF-α.

Capitolele 2 şi 4 ale acestei teze investighează mecanismele neuroprotective aleTNF-α prin care se măreşte rezistenţa neuronilor la toxicitatea indusă de glutamat.In primul rând, s-a studiat cinetica neuroprotectivă a efectului indus de TNF-α.Expunerea neuronilor pentru o perioadă scurtă de timp (2-4 ore) la TNF-α nu aatenuat toxicitatea mediată de glutamat. In schimb, expunerea la TNF-α a neuronilorpentru cel puţin 6-8 ore a indus protejarea neuronilor.

Studii recente au arătat că tratamentul neuronilor pentru 24 ore cu TNF-α aprovocat fosforilarea protein kinazei B (PKB/Akt). In general, fosforilarea PKB/Akt-ului ı̂n neuroni este asociată cu o viabilitate celulară ridicată. In capitolul 2 se descriecinetica activării PKB/Akt-ului ı̂n urma expunerii neuronilor la TNF-α. DeoarecePTEN este principalul regulator negativ al PKB/Akt-ului, s-a investigat şi expresiaPTEN-ului ı̂n timpul tratamentului cu TNF-α. Multiple studii au asociat expresiaridicată de PTEN cu moartea celulară. In această teză, se arată că tratamentulneuronilor cu TNF-α pentru 2-4 ore induce expresia PTEN-ului şi produce scădereafosforilării PKB/Akt-ului. In schimb, tratamentul neuronilor pentru o durată maimare de timp (6-24 ore) suprimă expresia PTEN-ului şi induce creşterea fosforilăriiPKB/Akt-ului.

Pentru a determina contribuţia receptorilor TNF-α-ului ı̂n mecanismele de neuro-protecţie ale TNF-α, s-a studiat expresia PKB/Akt-ului şi PTEN-ului ı̂n neuroniiknockout pentru TNF-receptor 1 (TNF-R1) şi TNF-receptor 2 (TNF-R2). S-a obser-vat că activarea PKB/Akt-ului este detectabilă după 6-8 ore de expunere la TNF-αı̂n neuronii TNF-R1-/-, deşi ı̂n neuronii TNF -R2-/- fosforilarea PKB/Akt-ului scadeı̂n funcţie de timpul de expunere a neuronilor la TNF-α.

PKB/Akt se găseşte ı̂n sistemul nervos central sub formă de 3 izoforme:

163

PKBα/Akt1, PKBβ/Akt2 şi PKBγ/Akt3. Până ı̂n prezent nu se cunoaşte care dintrecele trei izoforme ale PKB/Akt este importantă pentru mecanismele neuroprotectivemediate de TNF-α. In capitolul 2 al acestei teze, folosind probe specifice de siRNApentru a inhiba expresia PKBα/Akt1, PKBβ/Akt2 sau PKBγ/Akt3, s-a constatat căPKBα/Akt1 şi PKBγ/Akt3 sunt esenţiale pentru neuroprotecţia indusă de TNF-α.

Aceste rezultate sugerează că TNF-α, prin activarea PKB/Akt, poate minimizaconsecinţele toxice induse de cantităţi ridicate de glutamat.

Activarea mecanismelor induse de PKB/Akt poate fi modulată de cAMP. In capi-tolul 3 se investighează efectele produse de 2 molecule a căror activitate este iniţiatăde cAMP. Aceste molecule sunt protein kinaza A (PKA) şi proteinele de schimbactivate direct de cAMP (Epac1 şi Epac2). In neuroni, activarea PKA conduce ladiminuarea fosforilării proteinei PKB/Akt, iar activarea proteinelor Epac induce fos-forilarea proteinelor PKB/Akt. PKA, PKB/Akt şi Epacs s-au găsit complexate cukinaza A de ancorare neuronală (AKAP150). Adiţional, activarea proteinei Epac2produce fosforilarea proteinei PKB/Akt complexate cu AKAP150.

In această teză s-a demonstrat implicarea proteinelor TNF-R2, PKB/Akt şi afactorului nuclear de transcripţie kappa B (NF-κB) ı̂n mecanismul de neuroprotecţieindus de TNF-α. In capitolul 4 s-a investigat acţiunea canalelor de potasiu acti-vate de Ca2+ intracelular (canalele SK) ca şi potenţial downstream target al TNF-αdeoarece NF-κB reglează activitatea canalelor SK. Aceste canale de potasiu modu-lează excitabilitatea sinaptică şi activitatea neuronală. In capitolul 4 s-a arătat căagoniştii specifici pentru canalele SK (NS309 şi CyPPA) produc protecţie neuronalăiar antagoniştii canalelor SK inhibă acţiunea de protecţie indusă de TNF-α.

Recent s-a descoperit că lovastatina, un medicament folosit pentru reducerea co-lesterolului şi pentru prevenirea infarctului miocardic, poate induce expresia recepto-rului TNF-R2 ı̂n celulele endoteliale. Lovastatina poate fi un agent neuroprotectiv ı̂ndiverse boli degenerative. Administrarea profilactică de statine poate ı̂mbunătăţi me-moria pacienţilor de Alzheimer aflaţi ı̂n stadiul incipient sau moderat al bolii. Deşi s-astudiat independent acţiunea neuroprotectivă a lovastatinei sau a TNF-α-ului, nu s-ainvestigat până acum dacă există puncte commune ı̂n mecanismele de neuroprotecţie.In capitolul 5 s-a demonstrat că lovastatina poate induce expresia receptorului TNF-R2 ı̂n neuroni şi că NF-κB este responsabil pentru acest efect.

Capitolul 6 consolidează rolul proteinei PKB/Akt ı̂n mecanismele de neuropro-tecţie ale lovastatinei. Folosind un model in vivo de studiu, NMDA a fost injectatı̂n nucleul bazal al lui Meynert, localizat ı̂n complexul cholinergic din forebrain-ulbazal. NMDA produce moartea neuronilor din nucleul bazal dar şi deterioarea fibre-lor corticale ascendente ce provin din nucleul bazal. Aceste proiecţii includ şi fibreleascendente colinergice cu traseu spre hipocamp (regiune implicată ı̂n procesele de me-morie şi ı̂nvătare) şi cortex. S-a investigat acţiunea administrării lovastatinei la nive-lul fibrelor colinergice corticale şi s-a constatat că tratamentul cu lovastatină induceprotecţia fibrelor colinergice prin intermediul acţiunii proteinei PKB/Akt. Adiţional,s-a demonstrat că tratamentul cu lovastatină a redus deficitul de memorie observat

164 Sumarul tezei

ı̂n animalele tratate cu NMDA.In concluzie, studiile efectuate ı̂n această teză sugerează potenţialul de manipulare

terapeutică al mecanismelor TNF-α-ului ı̂n tratarea bolilor degenerative.