Implication of TNF superfamily receptors and their functional antagonists in neuronal apoptotic cell death

L'apoptosi pot ser induïda a través de nombrosos estímuls, entre els quals hi ha elsreceptors de mort. Per induir apoptosi TNFα necessita la participació d'inhibidors de latranscripció d'ARN o de la síntesi proteica, com són ActD i CHX. En aquest estudidemostrem com la citotoxicitat de TNFα en cèl·lules PC12 i en neurones corticalssensibilitzades amb ActD es dóna a través de l'activació de la caspasa iniciadora 8, dela generació de tBid i de la conseqüent activació de les pro-caspases-9 i -3. A més, eltractament amb TNFα/ActD no indueix diferències detectables en l'expressió deproteïnes involucrades en el complex de senyalització de TNFα. L'anàlisi de lesprincipals proteïnes antiapoptòtiques, com són FLIP, IAPs i els membres de la famíliade Bcl-2, demostra que Bcl-xL endogen és capaç de regular l'apoptosi induïda perTNFα, sense afectar l'activació de la via del factor de transcripció NF-κB. Lasobreexpressió de Bcl-xL dóna resistència a la mort promoguda per TNFα i ActD, i lareducció dels seus nivells indueix mort cel·lular per mitjà de TNFα, a través del'activació de JNK. Per confirmar la rellevància de Bcl-xL en el senyal promogut perTNFα, es va avaluar l'efecte de la reducció dels nivells basals de proteïnesantiapoptòtiques com Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-w i Mcl-1, en el model cel·lular HeLa, onaquestes s'hi troben expressades de forma fisiològica, contràriament al que passa enles cèl·lules PC12, demostrant que Bcl-xL és la proteïna antiapoptòtica més rellevanten la protecció de la mort induïda per TNFα.Per altra banda, l'apoptosi induïda per TNFα pot ser deguda a l'acumulació d'elevatsnivells de hemo lliure. El grup hemo sensibilitza les cèl·lules Hepa a l'acció citotòxicade TNFα a través de la inducció d'estrès oxidatiu, que provoca un dany cel·lular queporta a l'activació de la via de JNK y de pro-caspasa-3. La producció de ROS i el danyinduït per estrès oxidatiu, així com la mort induïda per TNFα, conjuntament ambelevats nivells del grup hemo lliure, poden inhibir-se amb l'expressió de proteïnesprotectores com HO-1 y H-Ferritina.La apoptosis puede ser inducida a través de numerosos estímulos, entre los cuales losreceptores de muerte. Para promover la apoptosis, TNFα necesita la colaboración deinhibidores de la trascripción del RNA o de la síntesis proteica, como ActD y CHX. Eneste estudio demostramos como la citotoxicidad de TNFα en células PC12 y enneuronas corticales sensibilizadas con ActD ocurre a través de la activación de lacaspasa iniciadora 8, la generación de tBid y la activación de las pro-caspasas-9 y -3.Además no se detectan diferencias de expresión, inducidas por TNFα/ActD, deproteínas involucradas en la formación del complejo de señalización de TNFα. Elanálisis de las principales proteínas antiapoptóticas, como FLIP, IAPs y miembros dela familia de Bcl-2, demuestra que Bcl-xL es la molécula endógena capaz de regular laapoptosis promovida por TNFα, sin afectar la activación de la vía del factor detrascripción NF-κB. La sobre-expresión de Bcl-xL confiere resistencia a la muerteapoptótica mediada por TNFα y ActD, y su disminución forzada es capaz de inducirmuerte celular únicamente tratando con TNFα por activación de JNK. Para confirmar larelevancia de Bcl-xL en la señal promovida por TNFα, la represión de proteínas antiapoptóticascomo Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-w y Mcl-1 ha sido evaluada en el modelo de célulasHeLa, donde estas se expresan fisiológicamente al contrario que en las células PC12,demostrando que Bcl-xL es la proteína anti-apoptótica más importante en la protecciónde la muerte inducida por TNFα.Por otra parte, la apoptosis mediada por TNFα puede ser promovida por laacumulación de elevados niveles del grupo hemo libre. El grupo hemo sensibiliza lascélulas Hepa a la acción citotóxica de la citoquina TNFα a través de la inducción deestrés oxidativo, cuyo daño resulta en la activación de la vía de JNK y de pro-caspasa-3. La producción de ROS y el daño inducido por estrés oxidativo, así como la muerteinducida por elevados niveles del grupo hemo libre y de TNFα, pueden inhibirse por lasobre-expresión de proteínas protectoras como HO-1 y H-Ferritina.Apoptotic cell death is triggered by several different stimuli, among which deathreceptors. To induce apoptosis, TNFα needs the cooperation of RNA transcription orprotein synthesis inhibitor, i.e. ActD and CHX. In this study we demonstrate that ActDrenders rat PC12 cells and primary mouse cortical neurons susceptible to the cytotoxiceffect of TNFα by the activation of the initiator caspase 8, generation of tBid andactivation of pro-caspase-9 and -3. Proteins involved in TNFα receptor signalingcomplex are not affected by TNFα/ActD stimulation. However, the analysis of antiapoptoticproteins, e.g. FLIP, IAPs and Bcl-2 family members, demonstrates that Bcl-xLis the endogenous regulator of neuronal sensitivity to TNFα-induced apoptosis and thatit operates in a NF-κB-independent manner. Bcl-xL overexpression completely protectsagainst TNFα/ActD-induced apoptosis, whereas its endogenous decrease sensitizes toTNFα cytotoxic effect promoting JNK-dependent cell death. To point out the relevanceof Bcl-xL in TNFα signaling pathway, endogenous decrease of the main anti-apoptoticBcl-2 family members, e.g. Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-w and Mcl-1, was performed in HeLa cellline in which, contrarily to PC12, these proteins are expressed. The results obtaineddemonstrate that Bcl-xL is the most important Bcl-2-cytoprotective protein in regulatingTNFα cytotoxicity.Moreover, TNFα-induced cell death is promoted by high levels of free hemeaccumulation. Heme sensitizes Hepa cell line to TNFα-triggered apoptosis enhancingROS production and ROS-mediated damage. This results in JNK and pro-caspase-3activation. Oxidative stress-promoted apoptosis induced by heme/TNFα treatment isinhibited by the overexpression of HO-1 and H-Ferritin cytoprotective proteins