Estudi dels mecanismes de mort cel·lular induïts per un model d’isquèmia cerebral in vitro: implicació dels antagonistes dels receptors de mortJosé Rodríguez Álvarez

Abstract

L’ictus o accident cerebrovascular és la segona causa de mort en els països industrialitzats i constitueix la primera causa de discapacitat en adults. L’únic tractament aprovat en l’actualitat és el trombolític activador del plasminògen tissular (tPA), el qual només es pot aplicar en un nombre molt reduït de pacients i dintre d’una estreta finestra terapèutica. Els mecanismes de mort cel·lular en la isquèmia cerebral són amplis i venen provocats per l’interrupció del flux sanguini al cervell, el qual provoca una mort ràpida i eminentment necròtica en el nucli de la zona afectada i una mort de caràcter apoptòtic i més lenta al voltant, en la zona de penombra. El gran impacte socio-econòmic de la malaltia i l’existència d’una mort programada dil·latada en el temps han fet que es posin grans esforços en la búsqueda de mecanismes per salvar la zona de penombra. Tenint en compte aquests fets, el present treball s’ha centrat en l’estudi dels mecanismes de mort cel·lular involucrats en la isquèmia cerebral. Per fer-ho, s’ha utilitzat un model de privació d’oxigen i glucosa (OGD) en cultius corticals mixtes d’embrions de rata. Utilitzant aquest model d’isquèmia s’ha observat neuroprotecció pel bloqueig dels receptors NMDA, principal responsable de l’entrada massiva de calci, i l’activació de la caspasa-3, una proteasa encarregada del desmantellament cel·lular durant l’apoptosis. A més, s’ha estudiat el paper dels antagonistes dels receptors de mort en l’OGD. Aquests receptors són responsables de l’activació de la via apoptòtica extrínseca. S’ha observat que l’OGD indueix la degradació dels antagonistes FLIPL i IAP2 i modula l’expressió de FAIML a través de la via de les MAP cinases. Per altre banda, s’ha observat que el silenciament o la sobrexpressió de FAIML mitjançant vectors lentivirals no afecta la viabilitat dels cultius així com tampoc la morfologia nuclear apoptòtica ni els nivells de caspasa-3 activa en les neurones sotmeses a l’insult isquèmic. En conjunt aquests resultats han servit per aprofundir en els mecanismes moleculars implicats en la isquèmia cerebral i poden servir de base per futurs estudis que ajudin al disseny de noves estrategies terapèutiques.

Stroke is the second cause of death in industrialized countries and is the leading cause of disability in adults. The only currently approved treatment is the thrombolytic tissue plasminogen activator (tPA), which can be applied only in a very small number of patients and within a narrow therapeutic window. The mechanisms of cell death in brain ischemia are numerous and are caused by the interruption of the blood flow to the brain, which causes a quick necrotic death in the core of the affected area and a slow apoptotic-like death around, in the ischemic penumbra. The major socio-economic impact of the disease and the existence of a programmed cell death that stretches through time explain the effort that is being done to find new strategies to save the penumbra. Given these facts, the present work has focused on studying the mechanisms of cell death involved in brain ischemia. To do this, we used a model of oxygen and glucose deprivation (OGD) in mixed cortical cultures from rat embryos. Using this model of ischemia we observed neuroprotection by blocking NMDA receptor, the primarily responsible for the massive influx of calcium during ischemia, and activation of caspase-3, a protease responsible for dismantling the cell during apoptosis. In addition, we studied the role of death receptor antagonists in OGD. These receptors are responsible for the activation of the extrinsic apoptotic pathway. It has been observed that OGD induces degradation of the antagonists FLIPL and IAP2 and modulate the expression of FAIML through the MAP kinase pathway. On the other hand, we observed that the overexpression or silencing of FAIML using lentiviral vectors did not affect the viability of the cultures nor the apoptotic nuclear morphology or the levels of active caspase-3 in the neurons subjected to the ischemic insult. Together these results have served to study the molecular mechanisms involved in brain ischemia and may provide the basis for future studies that will help to design new therapeutic strategies.