Ruolo dello scambiatore Na+/Ca2+ nella neurotossità mediata dalla citochina proapototica/proinfiammatoria TNFSF10

Role of the Na+/Ca2+ exchanger in the neurotoxicity mediated by cytokine proapoptotic/proinflammatory TNFSF10 Tumor Necrosis Factor Related Apoptosis Inducing Ligand (TRAIL) is a pro-apoptotic cytokine belonging to the tumor necrosis factor (TNF) superfamily, characterized by prominent neurotoxicity. Disruption of neuronal calcium homeostasis results in injury. The protein Na+/Ca2+ exchanger isoform 3(NCX3), which plays a relevant role as regulator of intracellular Ca2+ levels, protects neurons from lethal damage. Following aberrant proteolytic cleavage of NCX3, neuroprotective function of the former is significantly reduced thus contributing to neurodegeneration. NCX3 expression is induced by nerve growth factor (NGF) which binds the tyrosine kinase receptor TrkA and activates downstream kinases. The hypothesis whether the loss of NCX3 function was related to increased activity of TRAIL was verified in neuronal cell cultures. Differentiated human neuroblastoma SH-SY5Y cells were incubated with TRAIL and NGF up to 48 h. NCX3 protein expression, along with those of pTrkA, pErk1/2 and pAkt, was studied by means of Western blot analysis on cell lysates collected after 6, 16, 24 and 48 h of incubation. NCX3 expression decreased in a time-dependent fashion in the presence of TRAIL. This doesn’t happen in the presence of NGF. Moreover, protein analysis of the phosphorylated forms of TrkA, Erk1/2 and Akt, revealed that p-TrkA expression was initially increased in SH-SY5Y cells treated with TRAIL after 6 and 16h, whilst it declined thereafter, until it almost disappeared after 48h. A similar pattern was observed for both p-Erk1/2 and p-Akt. Results indicate that the increase of TRAIL expression occurring during neuronal damage correlates with substantial attenuation of NCX3 expression. Neuroprotective properties of NCX3 are significantly reduced. The TRAIL system could represent a potential target for the treatment of neural damage related to dysfunction of NCX3.

Ruolo dello scambiatore Na+/Ca2+ nella neurotossicità mediata dalla citochina proapoptotica/proinfiammatoria TNFSF10 TRAIL (Tumor Necrosis Factor Related Apoptosis Inducing Ligand) è una citochina proapoptotica con attività neurotossica, appartenente alla superfamiglia TNF (tumor necrosis factor). Alterazioni dell’omeostasi del Ca2+ a livello neuronale favoriscono la neurodegenerazione. Lo scambiatore Na+/Ca2+ isoforma 3(NCX3) svolge un ruolo chiave come regolatore dei livelli intracellulari di Ca2+ e protegge i neuroni dal danno letale. In seguito a taglio proteolitico dello scambiatore NCX3, la sua funzione neuroprotettiva è notevolmente ridotta, contribuendo così al processo neurodegenerativo. L’espressione della proteina NCX3 è indotta da NGF,che lega il recettore TrkA e porta all’attivazione della cascata delle chinasi. L'ipotesi è che la perdita della funzione di NCX3 sia legata ad un aumento dell’attività della citochina TRAIL. Le cellule SH-SY5Y differenziate di neuroblastoma umano sono state incubate con TRAIL e NGF fino a 48 h. E’ stata valutata l’espressione delle proteine NCX3, p-TrkA, p-ERK 1/2 e p-Akt, attraverso analisi Western blot su lisati cellulari raccolti dopo 6, 16, 24 e 48 h di incubazione. L’espressione di NCX3 si reduce, tempo dipendente, in presenza di TRAIL. Questo non accade dopo incubazione con NGF. L'analisi delle proteine TrkA, Erk1/2 e Akt mostra che l'espressione di p-TrkA aumenta dopo 6 e 16 h, in seguito diminuisce fino a scomparire dopo 48 h. Un modello simile è stato osservato per le proteine p-ERK 1/2 e p-Akt. I risultati mostrano che, durante il danno neuronale, si verifica un aumento dell’espressione di TRAIL. Questo è correlato con la riduzione dell’espressione di NCX3. Così, la proprietà neuroprotettiva di NCX3 è significativamente ridotta. TRAIL e il suo sistema a cascata potrebbe rappresentare un potenziale bersaglio per il trattamento del processo neurodegenerative legato alla riduzione dell’attività di NCX3.