Rol de la vía autofágica-lisosomal en la muerte celular inducida por manganeso en células gliales

• Autores: Gorojod, Roxana Mayra
• Año de publicación: 2014
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Kotler, Mónica Lidia
• Materia: ASTROCITOS; APOPTOSIS; AUTOFAGIA; CATEPSINAS; CELULAS C6; MANGANESO; MANGANISMO; LISOSOMAS; PERMEABILIZACION DE LA MEMBRANA LISOSOMAL; ASTROCYTES; APOPTOSIS; AUTOPHAGY; CATHEPSINS; C6 CELLS; MANGANESE; MANGANISM; LYSOSOMES; LYSOSOMAL MEMBRANE PERMEABILIZATION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El manganismo es un desorden neurodegenerativo originado por la sobreexposición crónica a Mn, cuyo cuadro clínico y vías de señales se asemejan a los de la Enfermedad de Parkinson Idiopática. El Mn se acumula preferentemente en los ganglios basales y en particular, en las mitocondrias y lisosomas, donde puede generar especies reactivas de oxígeno y afectar las membranas de estas organelas. La permeabilización de la membrana lisosomal (PML) conduce a la liberación de hidrolasas al citosol y a la apoptosis y puede también comprometer la degradación autofágica. En el presente trabajo se investigó el daño lisosomal inducido por Mn y el impacto de este evento en la muerte de las células C6 de glioma de rata. Parte de los resultados obtenidos fueron trasladados a un modelo in vivo de intoxicación aguda con Mn. Por lo tanto, el enfoque estuvo dirigido al estudio de la posible participación de la vía lisosomal en la apoptosis inducida por Mn y al rol potencial de la autofagia en este contexto celular. Los ensayos in vitro se realizaron empleando células expuestas a MnCl2 en distintas condiciones de incubación. Se demostró que el Mn induce un aumento en el tamaño de las vesículas ácidas que puede ser totalmente prevenido por preincubación con antioxidantes. Asimismo, la exposición al metal genera PML y liberación de Catepsina D (CatD) al citosol, procesos que tienen lugar rio arriba de la injuria a la mitocondria. El estudio del rol de las catepsinas en la vía de muerte celular apoptótica demostró que las CatD y B regulan los niveles de expresión de FasL, intervienen en el clivaje de caspasa-8 y Bid y en la activación de la vía de muerte mitocondrial. En este contexto, el Mn activó la autofagia como un mecanismo de supervivencia celular. Los estudios in vivo sugieren que los efectos tóxicos del Mn resultan en un daño a los astrocitos del striatum y en la alteración de los niveles de expresión de la CatD en las neuronas de ciertos ganglios basales involucrados en el manganismo. En conjunto, nuestros resultados demuestran por primera vez que los lisosomas constituyen un blanco estratégico de la toxicidad del Mn, integrando la cascada de señales implicadas en la apoptosis. En este escenario, la autofagia se desencadena en un intento de rescatar a las células de la muerte. Estos hallazgos contribuyen al conocimiento de los mecanismos de daño posiblemente activados en el manganismo y probablemente en otras enfermedades neurodegenerativas.
Manganism is a neurodegenerative disorder caused by chronic Mn overexposure whose symptoms and signaling pathways resemble those of idiopathic Parkinson's disease. Mn accumulates within the basal ganglia, particularly in mitochondria and lysosomes. Hence, Mn- induced reactive oxygen species may disrupt the integrity of these organelles. Lysosomal membrane permeabilization (LMP) causes the release of cathepsins and other hydrolases from the lysosomal lumen to the cytosol leading to apoptotic cell death. Moreover, LMP may induce alterations in the autophagic degradation pathway. In the present study, Mn-induced lysosomal damage and its impact on C6 rat glioma cell death were investigated. Some of these results were validated in an acute Mn intoxication in vivo model. Our approach was to study the possible involvement of the lisosomal pathway in manganese-induced apoptosis and the potential role of autophagy in this cellular context. For in vitro assays, cells were exposed to MnCl2 in different incubation conditions. We found that Mn induces an increase in acidic vesicles size, which is completely prevented by antioxidants. Moreover, Mn exposure generates PML and the release of cathepsin D (CatD) to the cytosol, both processes taking place upstream to the mitochondrial damage. CatD and B are involved in both caspase-8 and Bid cleavage, leading to the activation of the mitochondrial apoptotic pathway. Moreover, they regulate FasL expression levels. In this context, autophagy is activated as a survival pathway. In vivo studies suggested that the toxic effects of Mn result in both striatal astrocyte damage and altered expression of CatD in neurons of the basal ganglia. Taken together, our results demonstrate for the first time that lysosomes are a strategic target for Mn toxicity, integrating the signal cascades involved in apoptosis. In this scenario, autophagy is triggered as an attempt to rescue the cells from death. These findings contribute to the understanding of the damage mechanisms possibly activated in manganism and probably in other neurodegenerative diseases.
Fil: Gorojod, Roxana Mayra. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.