Estudio de la eritropoyetina como agente neuroprotector

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La eritropoyetina (Epo) es una hormona cuya función mas conocida es su participación en el proceso de eritropoyesis, aunque, cada vez adquieren mas trascendencia otras funciones. En particular, a través de una acción antiapoptótica, aseguraría la supervivencia para que las células eritroides puedan...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal:	Pregi, Nicolás
Otros Autores:	Nesse, Alcira
Formato:	Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:	Español
Publicado:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2008
Materias:	ERITROPOYETINA APOPTOSIS TNF-ALFA SH-SY5Y P13K NF-KB ERYTHROPOIETIN
Acceso en línea:	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4227_Pregi
Aporte de:	Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires

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description	La eritropoyetina (Epo) es una hormona cuya función mas conocida es su participación en el proceso de eritropoyesis, aunque, cada vez adquieren mas trascendencia otras funciones. En particular, a través de una acción antiapoptótica, aseguraría la supervivencia para que las células eritroides puedan cumplir con su programa de diferenciación. Una actividad similar cumpliría en otros tejidos. Así, el efecto de Epo a nivel del sistema nervioso central tendría un efecto neurotrófico y neuroprotector, previniendo la muerte de las neuronas ante el estimulo hipoxico o de shock. Aunque el mecanismo por el cual Epo ejercería el efecto neuroprotector no se conoce con exactitud, han sido implicados distintos mecanismos de activación celular. En el presente trabajo de tesis buscamos dilucidar algunos de los caminos de señalización de la actividad antiapoptotica atribuida al a Epo. Para ello, se estudio la acción de la hormona en modelos de apoptosis en una linea celular de origen neuronal, así como también algunas de sus potenciales vías de acción, a nivel de procesos que involucran la inactivación de caspasas, la modulación de factores de la familia Bcl-2 y de receptores de muerte y caminos mediados por JAK/STAT y PI3K7Akt. En este estudio se evaluó, inicialmente, una potencial acción protectora de la Epo en la linea celular SH-SY5Y inducida a diferenciación con staurosporina (STP), sustancia que, ademas, constituye un potente agente proapoptótico. El pretratamiento de las células con Epo previno el desarrollo de células apoptoticas por mecanismos mediados por la regulación positiva de la expresión de receptores de Epo (REpo) y la inducción de Bcl-XL. La Epo ha sido también postulada como factor anti inflamatorioo, ya que existen evidencias que le adjudican un efecto deneutralizaciónn de los efectos de algunas citoquinaspro inflamatorias.. En base a estos hallazgos, y una vez demostrada la acción antiapoptotica de la Epo en nuestro modelo celular, enfocamos la siguiente etapa a describir una potencial accion protectora frente al daño celular inducido por la citoquina pro inflamatoria TNF-α. Observamos un efecto proapoptotico de la citoquina con resultados cuali y cuantitativos coincidentes entre la aparición de células apocalípticasas, lcondensaciónón de cromatina, ldegradaciónón del ADNasísí como el aumento de la actividad de las caspasas 8 y 3 y ldegradaciónon de PARP. La sensibilidad de las células a la acción del TNF-α se encontró relacionada con un aumento de la expresión del receptor 1 de TNF. Cuando las células fueron incubadas en presencia de Epo previo a la inducción de apoptosis por TNF-α, se observó un efecto protector similar al encontrado en ensayos con STP. La Epo impidió la modulación positiva de los receptores de muerte e inhibió la activación de caspasas por mecanismos que involucran caminos de señalización mediados por JAK/STAT y PI3K, e inducen aumento de Bcl-2 y activación de NF-κB. La activación de este ultimo también fue inducida por acción de TNF-α, aunque este efecto no alcanzo para impedir el efecto proapoptotico de la citoquina. En conclusión, en el presente trabajo se describen mecanismos relacionados con el efecto antiapoptotico de la Epo frente a la muerte celular programada de células de origen neuronal inducida por STP y por TNF-α. Además, se detectó posible cross-talk entre caminos de señalización mediadores de la activacion de NF-κB que involucran tanto a receptores de muerte como la activacion por Epo/REpo. Los resultados sugieren que la sensibilidad celular a la apoptosis inducida por receptores de muerte puede ser regulada por diversos factores y que modificaciones del balance llevarían a supervivencia o muerte celular. El estudio realizado sustenta la capacidad de la Epo en su acción como factor anti inflamatorio, lo que podría marcar un rol muy importante como agente neuroprotector.
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Aunque el mecanismo por el cual Epo ejercería el efecto neuroprotector no se conoce con exactitud, han sido implicados distintos mecanismos de activación celular. En el presente trabajo de tesis buscamos dilucidar algunos de los caminos de señalización de la actividad antiapoptotica atribuida al a Epo. Para ello, se estudio la acción de la hormona en modelos de apoptosis en una linea celular de origen neuronal, así como también algunas de sus potenciales vías de acción, a nivel de procesos que involucran la inactivación de caspasas, la modulación de factores de la familia Bcl-2 y de receptores de muerte y caminos mediados por JAK/STAT y PI3K7Akt. En este estudio se evaluó, inicialmente, una potencial acción protectora de la Epo en la linea celular SH-SY5Y inducida a diferenciación con staurosporina (STP), sustancia que, ademas, constituye un potente agente proapoptótico. El pretratamiento de las células con Epo previno el desarrollo de células apoptoticas por mecanismos mediados por la regulación positiva de la expresión de receptores de Epo (REpo) y la inducción de Bcl-XL. La Epo ha sido también postulada como factor anti inflamatorioo, ya que existen evidencias que le adjudican un efecto deneutralizaciónn de los efectos de algunas citoquinaspro inflamatorias.. En base a estos hallazgos, y una vez demostrada la acción antiapoptotica de la Epo en nuestro modelo celular, enfocamos la siguiente etapa a describir una potencial accion protectora frente al daño celular inducido por la citoquina pro inflamatoria TNF-α. Observamos un efecto proapoptotico de la citoquina con resultados cuali y cuantitativos coincidentes entre la aparición de células apocalípticasas, lcondensaciónón de cromatina, ldegradaciónón del ADNasísí como el aumento de la actividad de las caspasas 8 y 3 y ldegradaciónon de PARP. La sensibilidad de las células a la acción del TNF-α se encontró relacionada con un aumento de la expresión del receptor 1 de TNF. Cuando las células fueron incubadas en presencia de Epo previo a la inducción de apoptosis por TNF-α, se observó un efecto protector similar al encontrado en ensayos con STP. La Epo impidió la modulación positiva de los receptores de muerte e inhibió la activación de caspasas por mecanismos que involucran caminos de señalización mediados por JAK/STAT y PI3K, e inducen aumento de Bcl-2 y activación de NF-κB. La activación de este ultimo también fue inducida por acción de TNF-α, aunque este efecto no alcanzo para impedir el efecto proapoptotico de la citoquina. En conclusión, en el presente trabajo se describen mecanismos relacionados con el efecto antiapoptotico de la Epo frente a la muerte celular programada de células de origen neuronal inducida por STP y por TNF-α. Además, se detectó posible cross-talk entre caminos de señalización mediadores de la activacion de NF-κB que involucran tanto a receptores de muerte como la activacion por Epo/REpo. Los resultados sugieren que la sensibilidad celular a la apoptosis inducida por receptores de muerte puede ser regulada por diversos factores y que modificaciones del balance llevarían a supervivencia o muerte celular. El estudio realizado sustenta la capacidad de la Epo en su acción como factor anti inflamatorio, lo que podría marcar un rol muy importante como agente neuroprotector. Since apoptosis appears to be related to neurodegenerative processes, neuroprotection has been involved in investigation of therapeutic approaches focused upon pharmacological agents to prevent neuronal programmed cell death. In this regard, erythropoietin (Epo) seems to play a critical role. Initially, the present work was focused on the study of Epo protective effects upon human neuroblastoma SH-SY5Y cells subjected to differentiation by staurosporine. Under this condition, profuse neurite outgrowth due to cell differentiation was associated to programmed cell death induced by staurosporine (STP) A previous treatment with recombinant human Epo prevented apoptosis and this effect proved to be acccompanied by an increased expression of the specific receptor for Epo (REpo) and the induction of Bcl-XL. It has been reported that Epo is capable of dealing with cellular inflammation by inhibition of several proinflammatory cytokines. Therefore, it was attractive to investigate the Epo potential antiapoptotic ability in the presence of these cytokines. We looked further into the possibility that cell death would be also triggered by the inflammatory cytokine TNF-alfa , a potent cytokine that exerts pleiotropic functions related to immunity, inflammation, and apoptosis. We have identified apoptosis as the type of cell death induced by TNF-alfa . Congruent results were found among qualitative and quantitative data, such as those detecting chromatin condensation and DNA fragmentation, as well as activation of caspases 8 and 3, and PARP degradation. Similar Epo protective effect as that observed in assays of apoptosis induced by STP was also detected when SH-SY5Y cells were preincubated with Epo before cultured in the presence of TNF-alfa. In order to gain further insight into the mechanisms involved in this antiapoptotic effect of Epo, modulation of death receptors and expression of transcription factors have been evaluated. A significant Epo-prevention of the TNFR1 expression upregulation induced by TNF-alfa coincided with an attenuated deleterious effect of the proinflammatory cytokine. This means that the sensitivity shown by SH-SY5Y cells to TNF-alfa may be due to the increase in TNFR1 expression after cell incubation with the cytokine. Therefore, at least one mechanism leading to the Epo neuroprotective effect may be related to prevention of the increase in number sites of this receptor. On the other hand, JAK/STAT and PI3K signalling pathways were found to be involved in the Epo protective action on SH-SY5Y cells induced to apoptosis. As regards the regulation of antiapoptotic factors induced by Epo neuroprotection, we detected upregulation of Bcl-2 and nuclear translocation of NF-kappa B. It is known that the proinflammatory cytokine TNF plays a key role in a wide variety of physiological processes, and that it is capable of activating two pathways simultaneously, leading to both the induction of apoptosis and the activation of NF-kappa B. We found increased nuclear localization of NF- B not only due to cell activation by Epo but also caused by the presence of TNF-alfa . Moreover, additivenuclear levels of NF-kappa B were observed when cell cultures were developed in the presence of both factors, Epo and TNF-alfa . Nevertheless, the protective effect of NF- B was not enough to impede the TNF-alfa-induced apoptosis of the SH-SY5Y cell line. In conclusion, we have described mechanisms related to the antiapoptotic effect of Epo against STP- and TNF-alfa -induced cell death as well as cross-talk between death receptor and Epo/EpoR signalling pathways. The results let us suggest that cell sensitivity to death receptor-induced apoptosis can be regulated by several factors and their balance might decide between survival and death of the cell. That is why, in our experimental design, the incubation of SH-SY5Y cells with TNF-alfa leads to apoptosis in spite of the cytokine ability to induce NF-kappa B nuclear translocation. The high expression of TNF receptor 1 and the lack of contribution of the Bcl-2 family members may explain cell sensitivity to TNF-alfa . On the other hand, cell activation by Epo becomes resistant to cell death through mechanisms that prevent upregulation of death receptors, block caspase activation and induce high expression of protective factors, such as Bcl-2 and NF-kappa B. This study underlined the Epo capacity as an anti-inflammatory factor which may play a significant role in stimulating neuroprotection. Fil: Pregi, Nicolás. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2008 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4227_Pregi

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