Implication of pro-NGF in the neurodegeneration: characterization of the underlying physiological mechanisms in Alzheimer´s Disease

Abstract

El presente trabajo está centrado en la posible relación entre la form<br/>precursora del Factor de Crecimiento de Neuronas (pro-NGF) y la muerte<br/>celular inducida durante el patogénesis de la Enfermedad de Alzheimer (EA).<br/>Hemos estudiado el efecto fisiológico de pro-NGF aislado de cerebro<br/>humano, utilizando diversos modelos celulares expresores de p75NTR. En<br/>presencia de pro-NGF aislado de cerebro afectado por EA (hbi-pro-NGF) se<br/>observa una fuerte inducción de apoptosis. El pro-NGF aislado de cerebros<br/>humanos control no es capaz de inducir muerte celular en los modelos<br/>estudiados.<br/>P75 NTR esta descrito como receptor especifico para pro-NGF.<br/>Hemos observado niveles aumentados de su producto de procesamiento p75<br/>ICD en tejido de cerebro afectado de EA.<br/>En los modelos celulares estudiados, la inducción de apoptosis es<br/>posterior al procesamiento de p75NTR con liberación de su dominio intracelular<br/>(ICD). La liberación de p75NTR ICD depende de &#947;-Secretasa. La actividad de<br/>&#947;-Secretasa es imprescindible para la inducción de apoptosis. El fragmento ICD<br/>liberado se transloca hacia el núcleo. Hbi-pro-NGF aislado de cerebro control<br/>no es capaz de inducir procesamiento de p75NTR, ni translocación de su ICD.<br/>Los niveles de modificaciones post-tranductionales no enzimáticos de<br/>pro-NGF en hippocampo y en cortex entorhinal, se muestran aumentados en<br/>los cerebros humanos afectados por EA.<br/>Pro-NGF modificado in vitro por glyoxal y methylglyoxal demuestra una<br/>aumentada resistencia al procesamiento por furina y por consíguente una<br/>capacidad más elevada de inducir muerte celular por p75NTR. Ratones<br/>inyectados en ventrículo cerebral con este pro-NGF modificado presentan<br/>dificultades significativas en procesos de aprendizaje comparados con los<br/>ratones inyectados con pro-NGF no modificado y con ratones inyectados con<br/>BSA modificado de misma manera.<br/>Los resultados descritos hasta ahora abren una posible vía de<br/>interpretación de los efectos de pro-NGF en cerebro humano durante desarrollo<br/>de EA pudiendo ser causantes de neurodegeneración a través de una via<br/>dependiente de &#947;-Secretasa y activación de p75NTR.

The aim of the present work is to investigate a possible relationship<br/>between the pro-form of the Neurotrophic Growth Factor (pro-NGF) and the cell<br/>death induced during pathogenesis of Alzheimer Disease (AD).<br/>We studied the physiological effect of pro-NGF isolated from human<br/>brain (hbi-pro-NGF) in different cell models that express p75NTR. We show that<br/>hbi-pro-NGF is a potent pro-apoptotic agent. Interestingly, the hbi-pro-NGF<br/>isolated from control human brain was shown to be unable to induce cell death<br/>in the used models.<br/>The specific receptor of pro-NGF was described to be p75NTR. We<br/>describe that higher amounts of its processing products - p75NTR ICD, are<br/>observed in brain tissue affected from AD.<br/>In the cellular models that we used, the induction of apoptosis was<br/>preceded by processing of p75NTR with liberation of its ICD. p75NTR<br/>processing is &#947;-Secretase dependent. The induction of pro-apoptotic effect was<br/>shown to be entirely dependent of &#947;-Secretase activity. Released p75NTR ICD<br/>is shown to be translocated to nuclei. Hbi-pro-NGF isolated from control brain is<br/>not able to induce processing of p75NTR neither translocation of its ICD.<br/>The levels of non enzymatic post-translational modifications of pro-NGF<br/>in the hippocampus and enthorinal cortex increase in AD affected brains. This<br/>can explain the greater stability and elevated physiological activity of pro-NGF<br/>isolated from human brains affected with AD.<br/>The in vitro modified pro-NGF by glyoxal and methylglyoxal shows<br/>greater resistance against the furine cleavage and consequently greater ability<br/>to induce cell death trough p75NTR. Mice intracerebroventricularly injected with<br/>this modified rh-pro-NGF present significant learning difficulties compared with<br/>controls intracerebroventricularly injected with non modified pro-NGF and even<br/>greater differences compared with modified BSA.<br/>The results that we describe suggest the possibility that highest levels of<br/>non enzymatic modifications of pro-NGF in human brain during the progress of<br/>AD could lead to neuron loss by a &#947;-Secretase dependent activation of<br/>p75NTR.