RESUMEN
SUMMARY Introduction: Parkinson's disease (PD) is a neurological disorder associated with the selective loss of dopaminergic (DAergic) neurons. Clinical data suggest that oxidative stress (OS) and dysregulation of glucose (G) metabolism are early events in PD. However, no data are available to explain the molecular connection between glucose metabolism, OS, and neuronal demise in PD. Human lymphocytes share a similar dopaminergic signaling mechanism with DAergic neurons. Further, rotenone (ROT) is a mitochondrial complex I inhibitor that selectively induces apoptosis through OS in dopaminergic neurons and lymphocytes. Thus, to test the hypothesis that G metabolism and OS are linked in dopaminergic system toxicity and PD, human lymphocytes were cultured with ROT in the presence or absence of various concentrations of glucose. Objective: This study examines the response of human lymphocytes to glucose (11, 55, 166, 277, 555 mM G) in the absence or presence of ROT (250 microM). Methods: Light and fluorescence microscopy and immunocytochemistry techniques were used to evaluate morphological and biochemical changes in human lymphocytes. Results: 55 mM G was effective in suppressing ROT-induced apoptosis in lymphocytes via 5 pathways: (i) pentose phosphate pathway (PPP), (ii) glutathione (GSH) pathway, (iii) superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) antioxidant systems, and (iv) Phosphoinositide 3-kinase (PI3-K) signaling. Additionally, we report for the first time that G rescued lymphocytes from ROT-induced apoptosis by (v) activating NF-kB and down-regulating p53 and caspase-3. Signaling (e.g., LY294002) and metabolic inhibitors of these pathways (e.g., dehydroepiandrosterone (DHEA), L-buthioninesulfoximine (BSO), 1,3-Bis (2-chloroethyl)-1-nitrosourea (BCNU), mercaptosuccinic acid (MS), 3-amino-1,2,4- triazole (AT), sodium diethyldithiocarbamate (DDC)) only partially reversed the protective effect of 55 mM G on lymphocytes exposed to ROT. Conclusion: These data suggest that high G simultaneously triggers cellular signaling and antioxidant systems to ensure global cell protection against stressful conditions in DAergic.
RESUMEN Introducción: la enfermedad de Parkinson (EP) es un trastorno neurológico asociado con la pérdida selectiva de neuronas dopaminérgicas (DAérgicas). Datos clínicos sugieren que el estrés oxidativo (EO) y la desregulación del metabolismo de la glucosa (G) son eventos tempranos en la EP. Sin embargo, no existe información que explique la posible asociación molecular entre el metabolismo de la glucosa, el EO y la muerte neuronal. Los linfocitos humanos comparten mecanismos de señalización DAérgicos comunes. Más aún, la rotenona (ROT) es un inhibidor que selectivamente induce apoptosis vía EO en neuronas DAérgicas y linfocitos. Para evaluar la hipótesis que el metabolismo de la G y el EO están asociados con la toxicidad del sistema DAérgicas y EP, se cultivaron linfocitos humanos con ROT en presencia o ausencia de varias concentraciones de G. Objetivo: este estudio examina la respuesta de los linfocitos a G (11, 55, 166, 277, 555 mM) en ausencia o presencia de ROT (250 microM). Métodos: se utilizaron técnicas de microscopía de luz y fluorescencia e inmunocitoquímica para evaluar los cambios morfológicos y bioquímicos de los linfocitos. Resultados: la G 55 mM fue eficaz en suprimir la apoptosis en linfocitos inducida por ROT vía activación de 5 rutas metabólicas: (i) la vía pentosa fosfato, (ii) la vía glutatión; (iii) los sistemas antioxidantes superóxido dismutasa (SOD) y catalasa (CAT); (iv) fosfoinositol 3 cinasa (PI3-K). Además, se observó por primera vez que la G rescata linfocitos de la apoptosis inducida por ROT vía (v) activación del factor nuclear kappa-B (NFkB) y por regulación a la baja de p53 y de la caspasa-3. Se demostró que los inhibidores de señalización (v.gr. LY294002) e inhibidores metabólicos (v.gr. DHEA, BSO, BCNU, MS, DCC) revierten parcialmente los efectos citoprotectores de la G 55 mM en linfocitos expuestos a ROT. Conclusión: estos hallazgos sugieren que la alta concentración de G induce simultáneamente sistemas de señalización y antioxidantes para asegurar la protección global de la célula contra condiciones estresantes en células DAérgicas.
RESUMO Introdução: a doença de Parkinson (PD) é uma desordem neurológica associada a perda seletiva de neurônios dopaminérgicos (Daergicas). Dados clínicos sugerem que o estresse oxidativo (EO) e a desregulação do metabolismo da glicose (G) são eventos iniciais no PD. No entanto, não há nenhuma informação que explica a possível associação molecular entre o metabolismo da glicose, EO e morte neuronal. Linfócitos humanos compartilham comum Daergicos mecanismos de sinalização. Além disso, a rotenona (ROT) é um inibidor que seletivamente induz apoptose através de EO nos neurônios Daergicas e linfócitos. Para avaliar a hipótese de que o metabolismo do G e EO estão associadas com a toxicidade do Daergicas e sistema de EP, linfócitos humanos com ROT foram cultivados na presença ou ausência de várias concentrações de G. Objetivo: este estudo analisa a resposta dos linfócitos a G (55 11, 166, 277, 555 mM) na ausência ou presença de podridão (250 microM). Métodos: luz e imunocitoquímica, microscopia de fluorescência foram utilizadas técnicas para avaliar as alterações morfológicas e bioquímicas de linfócitos. Resultados: a 55mM G foi eficaz em suprimir a apoptose em linfócitos induzidos por (ROT) a través da ativação de 5 vias metabólicas: (i) a través do fosfato de pentose, (ii) a través de glutationa; (iii) a superóxido dismutase de antioxidante (SOD) e catalase (CAT) sistemas; (iv) Phosphoinositide 3 cinase (PI3-K). Além disso, foi observada pela primeira vez que o G resgata a apoptose de linfócitos induzida por (ROT) via ativação (v) por fator nuclear kappa-B, (NF-kB) e por regulação por baixo de p53 e Caspase-3. Mostrou que inibidores (por exemplo, LY294002), inibidores de sinalização e metabólicos (por exemplo, DHEA, BSO, BCNU, MS, DCC) reverteu parcialmente os efeitos dos tilacoides do G 55 mM de linfócitos expostos à (ROT). Conclusão: estes resultados sugerem que a alta concentração de G induz simultaneamente antioxidantes e sistemas de sinalização para garantir a proteção global da célula de condições estressantes nas células Daergicas.
Asunto(s)
Humanos , Enfermedad de Parkinson , Linfocitos , Glucosa , Enfermedades del Sistema Nervioso , MicroscopíaRESUMEN
Los organismos con tejidos renovables tuvieron que evolucionar mecanismos que le permitieran prevenir el desarrollo de tumores. Entre esos mecanismos está la senescencia celular y la apoptosis o muerte celular programada. El primero impide de forma irreversible el crecimiento de células propensas a sufrir transformaciones neoplásicas; el segundo, mata células dañadas, que posean mutaciones y que puedan resultar peligrosas para el organismo. En trabajos recientes se ha demostrado cómo la pérdida de la apoptosis repercute en la iniciación del tumor, la progresión y el desarrollo de las metástasis. Por otra parte, se ha estudiado la complejidad del fenotipo senescente y su influencia sobre el organismo. Ambos mecanismos pudieran constituir ejemplos de pleiotropismo antagónico y la profundización en el balance que existe entre sus propiedades supresoras de tumores y sus aportes al fenotipo envejecido será esencial en el desarrollo de estrategias racionales para prevenir el cáncer y el proceso de envejecimiento.
Organisms with renewable tissues had to evolve mechanisms that would allow them to prevent the development of tunors. Cellular senescence and apoptosis or programmed cell death are among those mechanisms. The first irreversibly prevents the growth of cells prone to suffer neoplastic transformations. The second kills damaged cells that have mutations and that may be dangerous for the organism. In recent papers it has been proved how the loss of the apotopsis has a repercussion on the initiation of the tumor, the progression and the development of metastasis. On the other hand, the complexity of the senescent phenotype ant its influence on the organism has been studied. Both mechanisms could be examples of antagonistic pleiotropy and the deepening in the balance existing between its tumor- suppressing properties and its contributions to the aged phenotype will be esential in the development of rational strategies to prevent cancer and the aging process.