Identificació i caracterització dels executors de la mort cel·lular per isquèmia en els cardiomiòcits

Abstract

L'objectiu principal d'aquest treball ha estat la caracterització del procés de<br/>mort cel·lular en la isquèmia en els cardiomiòcits. En el nostre estudi hem demostrat<br/>que l'expressió de les principals proteïnes reguladores de la mort cel·lular dependent<br/>de caspases es reprimeix durant el desenvolupament cardíac. En correlació amb<br/>aquest fet hem observat que la mort cel·lular induïda per isquèmia és dependent de<br/>caspases als cardiomiòcits embrionals, mentre que els cardiomiòcits postmitòtics<br/>moren de forma independent de caspases. En el nostre treball també hem demostrat<br/>que Endonucleasa G (EndoG) és la principal nucleasa responsable de la degradació<br/>de l'ADN, i en particular del senyal positiu de TUNEL, als cardiomiòcits postnatals<br/>durant la isquèmia, mentre que Apoptosis-inducing Factor (AIF) podria protegir la<br/>supervivència dels cardiomiòcits durant la reoxigenació. La rellevància d'ambdues<br/>molècules correlaciona amb els nostres resultats en què AIF i EndoG augmenten la<br/>seva expressió durant el desenvolupament cardíac. Per últim, hem determinat que<br/>BNIP3, membre de la família de Bcl2, controla el procés de degradació d'ADN<br/>dependent d'EndoG en la isquèmia cardíaca sense impedir l'alliberament d'aquesta<br/>proteïna del mitocondri<br/>Fa més d'una dècada que es va suggerir per primera vegada la rellevància de<br/>la mort apoptòtica al cor en contraposició a la mort necròtica. Tot i que s'ha suggerit<br/>la implicació de la via apoptòtica dependent de receptors de mort, així com la via<br/>mitocondrial i, fins i tot s'ha descartat la implicació de caspases en la mort<br/>isquèmica, avui en dia encara es desconeixen molts dels mecanismes involucrats en<br/>aquests procés. En aquest context el nostre treball és rellevant perquè: descarta la<br/>implicació de les caspases en la mort cardíaca durant la isquèmia, identifica a<br/>Endonucleasa G com a un executor de mort durant la isquèmia cardíaca i identifica a<br/>BNIP3 com a proteïna mitocondrial que indueix aquest mecanisme de mort. Les<br/>nostres dades poden ajudar a interpretar la sortida de citocrom c i el senyal positiu de<br/>TUNEL, ja que hem determinat que Endonucleasa G origina el senyal de TUNEL en<br/>els cardiomiòcits i que la sortida de citocrom c no activa mort dependent de caspases<br/>en els cardiomiòcits postnatals.

El objetivo principal de este trabajo ha sido la caracterización del proceso de<br/>muerte celular en cardiomiocitos durante la isquemia. En nuestro estudio hemos<br/>demostrado que la expresión de las principales proteínas reguladoras de muerte<br/>celular dependiente de caspasas se reprime durante el desarrollo cardíaco. En<br/>correlación con este hecho hemos observado que la muerte celular inducida por<br/>isquemia es dependiente de caspasas en cardiomiocitos embrionales, mientras que los<br/>cardiomiocitos postmitóticos mueren de forma independiente de caspasas. En nuestro<br/>trabajo hemos demostrado también que Endonucleasa G (EndoG) es la principal<br/>nucleasa responsable de la degradación de ADN en los cardiomiocitos postnatales<br/>durante la isquemia, y en particular de la señal positiva de TUNEL, mientras que<br/>Apoptosis-inducing factor (AIF) podría proteger la supervivencia de los<br/>cardiomiocitos durante la reoxigenación. La relevancia de ambas moléculas<br/>correlaciona con nuestros resultados en los que EndoG y AIF aumentan su expresión<br/>durante el desarrollo cardíaco. Por último, hemos determinado que BNIP3, miembro<br/>de la familia de Bcl2, induce el proceso de degradación de ADN dependiente de<br/>EndoG durante la isquemia cardiaca sin impedir la salida de esta proteína de la<br/>mitocondria.<br/>Hace más de una década que se sugirió por primera vez la relevancia de la<br/>muerte apoptótica en el corazón en contraposición a la muerte necrótica. A pesar de<br/>que se ha sugerido la implicación de la vía apoptótica dependiente de receptores de<br/>muerte, así como de la vía mitocondrial, e incluso se ha descartado la implicación de<br/>caspasas en la muerte isquémica, hoy en día aún se desconocen muchos de los<br/>mecanismos implicados en este proceso. Dentro de este contexto nuestro trabajo es<br/>relevante porque: descarta la implicación de las caspasas en la muerte cardiaca<br/>durante la isquemia, identifica a Endonucleasa G como a un ejecutor de muerte<br/>durante la isquemia cardiaca e identifica a BNIP3 como a una proteína mitocondrial<br/>que puede controlar este mecanismo de muerte. Nuestros datos pueden ayudar a<br/>interpretar la salida de citocromo c y la señal positiva de TUNEL, ya que hemos<br/>determinado que Endonucleasa G origina la señal de TUNEL en los cardiomiocitos y<br/>que la salida de citocromo c no activa muerte dependiente de caspasas en<br/>cardiomiocitos postnatales.

Our main objective has been the characterization of the cell death mechanism<br/>in cardiomyocytes under ischemic conditions. In our research we demonstrated that<br/>the whole caspase-dependent pathway is silenced during heart development. In<br/>correlation to these results, we showed that ischemia-induced cell death is caspasedependent<br/>in embryonic cardiomyocytes, yet postmitotic cardiomyocytes die in a<br/>caspase-independent manner. Our work also disclosed that Endonuclease G (EndoG)<br/>is the main nuclease responsible for DNA degradation in postnatal cardiomyocytes<br/>and induces the TUNEL-positive labeling, while Apoptosis-Inducing Factor (AIF)<br/>plays a prosurvival role in cardiomyocytes during reoxygenation. The relevance of<br/>both molecules correlates with the observation that AIF and EndoG are upregulated<br/>during heart development contrary to the genes involved in caspase-dependent cell<br/>death. Finally, our results show that BNIP3, a pro-death Bcl2 family member,<br/>induces EndoG-dependent DNA degradation without preventing EndoG release from<br/>mitochondria during ischemia.<br/>More than one decade ago, the relevance of apoptotic cell death was<br/>suggested in heart in opposition to necrotic cell death. Death receptors and the<br/>mitochondrial intrinsic pathway have been suggested to be involved in ischemiainduced<br/>cell death. Several authors have refused the implication of caspases in<br/>ischemic cell death. However most of the mechanisms involved in that process are<br/>still unknown. In that context our study is relevant because: it discards the<br/>involvement of caspases in ischemia-induced cardiac cell death, it identifies<br/>Endonuclease G as a cell death executor during cardiac ischemia, and it identifies<br/>BNIP3 as a mitochondrial protein controlling this cell death mechanism. Our data<br/>contribute to understand cytochrome c release and TUNEL-positive labeling, as we<br/>have determined that Endonuclease G produces TUNEL labeling in cardiomyocytes<br/>and that cytochrome c release doesn't activate caspase-dependent cell death in<br/>postmitotic cardiomyocytes.