Regulación del calcio por SERC-A antes de la enfermedad de Alzheimer y durante la misma / Calcium regulation by SERC-A before and during Alzheimer disease

Hay muchos factores implicados en la incidencia de la enfermedad de Alzheimer que, en combinación, terminan por impedir o dificultar las funciones neuronales normales. Actualmente, poco se conoce sobre la regulación del calcio, antes de la enfermedad y durante la misma. La inestabilidad interna de los niveles de calcio se asocia a un mayor riesgo vascular, condición prevalente en un gran número de individuos ya comprometidos por la enfermedad de Alzheimer. Esta revisión proporciona una reevaluación de los mecanismos moleculares de la ATPasa dependiente de Ca2+ del retículo sarcoendoplásmico (SERC-A) en la enfermedad y analiza los aspectos más destacados de la función de los canales de calcio dependientes de voltaje; de esta manera, se podrán abrir nuevas alternativas de tratamiento. Estos mecanismos de regulación son clínicamente relevantes, ya que se ha implicado la función irregular de SERC-A en diversas alteraciones de la función cerebral.

There are many factors involved in the incidence of Alzheimer's disease that, in combination, impede or hinder normal neuronal functions. Little is currently known about calcium regulation before and during the disease. Internal instability of calcium levels is associated with increased vascular risk, a prevalent condition in a high number of individuals already compromised by Alzheimer's disease. This review provides a reevaluation of the molecular mechanism of the sarcoendoplasmic reticulum calcium ATPase (SERC-A) in the disease and discusses salient aspects of voltage-gated calcium channel function; in these way new alternatives could be open for its treatment. These regulation mechanisms are clinically relevant since the irregular functions of SERC+A has been implicated in pathologies of brain function.

Activación de sensores del estrés del retículo endoplásmico por dietas asociadas a enfermedades metabólicas y COVID-19 / Activation of endoplasmic reticulum stress sensors by metabolic disease-associated diets and COVID-19

El retículo endoplásmico es un organelo abundante, dinámico y sensor de energía. Sus abundantes membranas, rugosa y lisa, se encuentran distribuidas en diferentes proporciones dependiendo del linaje y requerimiento celular. Su función es llevar a cabo la síntesis de proteínas y lípidos, y es el almacén principal de Ca2+ intracelular. La sobrecarga calórica y la glucolipotoxicidad generada por dietas hipercalóricas provoca la alteración del retículo endoplásmico, activando la respuesta a proteínas mal plegadas (UPR, Unfolded Protein Response, por sus siglas en inglés) como reacción al estrés celular relacionado con el retículo endoplásmico y cuyo objetivo es restablecer la homeostasis del organelo al disminuir el estrés oxidante, la síntesis de proteínas y la fuga de Ca2+. Sin embargo, durante un estrés crónico, la UPR induce formación de especies reactivas de oxígeno, inflamación y apoptosis, exacerbando el estado del retículo endoplásmico y propagando un efecto nocivo para los demás organelos. Es por ello que el estrés del retículo endoplásmico se ha considerado un inductor del inicio y desarrollo de enfermedades metabólicas, incluido el agravamiento de COVID-19. Hasta el momento, existen pocas estrategias para reestablecer la homeostasis del retículo endoplásmico, las cuales son dirigidas a los sensores que desencadenan la UPR. Por tanto, se justifica con urgencia la identificación de nuevos mecanismos y terapias novedosas relacionadas con mitigar el impacto del estrés del retículo endoplásmico y las complicaciones asociadas.

The endoplasmic reticulum is an abundant, dynamic and energy-sensing organelle. Its abundant membranes, rough and smooth, are distributed in different proportions depending on the cell lineage and requirement. Its function is to carry out protein and lipid synthesis, and it is the main intracellular Ca2+ store. Caloric overload and glycolipotoxicity generated by hypercaloric diets cause alteration of the endoplasmic reticulum, activating the Unfolded Protein Response (UPR) as a reaction to cellular stress related to the endoplasmic reticulum and whose objective is to restore the homeostasis of the organelle by decreasing oxidative stress, protein synthesis and Ca2+ leakage. However, during chronic stress, the UPR induces reactive oxygen species formation, inflammation and apoptosis, exacerbating the state of the endoplasmic reticulum and propagating a deleterious effect on the other organelles. This is why endoplasmic reticulum stress has been considered an inducer of the onset and development of metabolic diseases, including the aggravation of COVID-19. So far, few strategies exist to reestablish endoplasmic reticulum homeostasis, which are targeted to sensors that trigger UPR. Therefore, the identif ication of new mechanisms and novel therapies related to mitigating the impact of endoplasmic reticulum stress and associated complications is urgently warranted.

Efecto de la ausencia de suero fetal bovino sobre la morfología y organelas de células fibroblásticas / Effect of the absence of fetal bovine serum on the morphology and organelles of fibroblast cells

RESUMEN Los fibroblastos son células constituyentes de los tejidos conectivo. Los fibroblastos gingivales (FGs), células responsables de la síntesis de la matriz extracelular (MEC) en el tejido conectivo gingival, participan en la regulación de los procesos de cicatrización y de reparación de la encía. Debido a su potencial regenerativo, los FGs podrían ser células capaces de contribuir a mejorar los procesos de cicatrización, a nivel local y sistémico e, incluso, ser utilizadas como un modelo celular útil en la comprensión de los aspectos fisiopatológicos de la cavidad oral. El objetivo del presente trabajo fue describir el impacto de la concentración del suero fetal bovino (SFB), en la supervivencia, el crecimiento y la expresión de marcadores celulares en los FGs. Cultivos celulares de FGs fueron realizados durante 7 días, utilizando medio de cultivo DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's médium), en ausencia y presencia de 10% de SFB. Análisis morfológicos e inmunohistoquímicos de la actina, mitocondrias, lisosomas y retículo endoplasmático (RE) fueron usados para evaluar el impacto de la concentración del SFB sobre los FGs. Los resultados indican que los FGs cultivados en presencia de 10% de SFB tuvieron una tasa de crecimiento más elevada en comparación con los FGs, cultivados en ausencia de SFB. El marcaje de los elementos celulares indica la ausencia de alteraciones en las organelas celulares de los FGs, cuando son cultivados en ausencia de SFB. En conclusión, los FGs son capaces de sobrevivir, proliferar y conservar sus características morfológicas, cuando son cultivados en presencia y ausencia de SFB.

ABSTRACT Fibroblasts are constituent cells of connective tissues. Gingival fibroblasts (GFs), cells responsible for the synthesis of the extracellular matrix (ECM) in the gingival connective tissue, participate in the regulation of healing and repair processes of the gingiva. Due to their regenerative potential, GFs could be cells capable of contributing to improve the healing processes at the local and systemic level and even be used as a useful cellular model in understanding of the physiopathological aspects of the oral cavity. The aim of the present work was to describe the impact of the concentration of fetal bovine serum (FBS) on the survival, growth and expression of cell markers in GFs. Cell cultures of GFs were performed for 7 days using DMEM culture medium (Dulbecco's Modified Eagle's medium) in the absence and presence of 10% FBS. Morphological and immunohistochemistry analyzes of actin, mitochondria, lysosomes and endoplasmic reticulum (ER) were used to evaluate the impact of FBS concentration on GFs. The results indicate that GFs cultured in the presence of 10% FBS had a higher growth rate compared to GFs cultured in the absence of FBS. The marking of the cellular elements indicates the absence of alterations in the cellular organelles of the GFs when they are cultured in the absence of FBS. In conclusion, GFs are capable to surviving, proliferating and conserving their morphological characteristics when they are cultured in the presence and absence of FBS.

Expression of enamel proteins in rough endoplasmic reticulum and golgi complex in human dental germs / Expresión de proteínas del esmalte en retículo endoplásmico rugoso y complexo golgiensis en gérmenes dentales humanos

Tooth enamel is the hardest tissue in the body. The organic matrix configuration is provided by the main proteins amelogenin, ameloblastin and enamelysin (MMP20), an enzyme that helps to shape the matrix. The aim of this study was to determine by histochemistry the expression of amelogenin and enamelysin through the rough endoplasmic reticulum in the late stages of amelogenesis, and its expression in the Complexus golgiensis (Golgi complex / Golgi apparatus) in the early stages in human fetuses. In early stages a colocalization of both proteins inside the Golgi apparatus was found, being more evident the relationship between Golgi and amelogenin (99.92 %). In the late stage, a colocalization of both proteins and rugged endoplasmic reticulum was found. With enamelysin being more evident in relation with rough endoplasmic reticulum (99.95 %). Our findings demonstrated the presence of amelogenin and enamelysin in odontoblast and ameloblast. However, the presence of these two proteins in odontoblast remains unknown.

El esmalte dental es el tejido más duro del cuerpo. La configuración de la matriz orgánica es proporcionada por las proteínas principales amelogenina, ameloblastina y enamelisina (MMP20), una enzima que ayuda a dar forma a la matriz. El objetivo de este estudio fue determinar mediante histoquímica la expresión de amelogenina y enamelisina a través del retículo endoplasmático rugoso en las últimas etapas de la amelogénesis , y su expresión en el Complexo golgiensis en las primeras etapas de formación en fetos humanos. En las primeras etapas se observó colocalización de ambas proteínas en el interior del Complexo golgiensis, siendo más evidente la relación entre Golgi y amelogenina (99,92 %). En la última etapa, se identificó una colocalización de ambas proteínas y retículo endoplásmico rugoso. Resulto más evidente la enamelisina en relación con el retículo endoplasmático rugoso (99,95 %). Nuestros resultados demostraron la presencia de amelogenina y enamelisina en odontoblastos y ameloblastos, sin embargo se desconoce la presencia de estas dos proteínas en odontoblastos.

Actualización en la fisiopatología de la preeclampsia: update

La preeclampsia constituye una de las complicaciones más frecuentes y a la vez más serias de la gestación y contribuye de manera significativa a la mortalidad materna y perinatal. No obstante los avances en el estudio de la preeclampsia, aún no está del todo esclarecido su mecanismo fisiopatológico. En este capítulo, intentamos revisar nuevas teorías propuestas acerca de su fisiopatología. Los aspectos genéticos y angiogénicos serán revisados en otros capítulos de este simposio.

Preeclampsia is one of the most frequent and serious disorders of pregnancy. It is a significant contributor of maternal and perinatal mortality worldwide. An important amount of research has been devoted in the research of preeclampsia in the recent years; nonetheless, its pathophysiology is yet to be completely understood. In this review, we will discuss new proposed theories on the pathophysiology of preeclampsia. Genetic and angiogenic aspects of preeclampsia will be reviewed elsewhere in this issue.

El retículo endoplasmático liso en hepatocitos estimulados con distintas dosis de láser infrarrojo / The smooth endoplasmic reticulum in hepatocytes stimulated with different doses of infrared laser

Veinticuatro ratas hembras Sprague Dawley de 4 meses de vida con peso aproximado de 250 g, fueron divididas en cuatro grupos (A, B, C y D), donde el grupo A (control) no recibió estimulación infrarroja, B se irradió con láser infrarrojo 4 J/cm², C con dosis de 8 J/cm² y D con 16 J/cm². La estimulación infrarroja se realizó diariamente, por 15 días ininterrumpidos. Las ratas fueron sacrificadas y se extrajeron muestras tanto de hígado normal (control) como estimulado con las distintas dosis infrarrojas, las que fueron procesadas para microscopía electrónica de transmisión. De los hepatocitos normales y estimulados, se obtuvieron microfotografías con aumentos finales de hasta 36.500 X, que fueron sometidas a estudios morfométricos para determinar fracciones volumétricas con especial énfasis en el retículo endoplásmico liso (REL) y de los siguientes componentes celulares: retículo endoplasmático rugoso (RER), mitocondrias, glicógeno, eu y heterocromatina. De igual manera se cuantificaron las áreas celulares y nucleares. Del análisis de los resultados entre hepatocitos normales y estimulados con diferentes dosis infrarrojas, se visualiza que existen notables diferencias en todos los componentes celulares cuantificados particularmente el REL. Se concluye que las estimulaciones infrarrojas provocan una drástica transformación en la ultraestructura y morfología de los hepatocitos, lo que provocaría una variación funcional, representando de esta manera el efecto que estas estimulaciones provocan en este tipo celular.

A total of 24 female Sprague-Dawley rats aged 4 months and weighing approximately 250 g, were divided into four groups labeled A, B, C and D. Group A received no infrared stimulation and served as control. Group B was radiated with a dose of 4 J/cm² of infrared laser, Group C with doses of 8 J/cm² and Group D with 16 J/cm². This infrared stimulation was carried out daily for 15 days uninterrupted. The rats were then sacrificed and samples of both normal-control liver and liver stimulated with the different infrared doses were extracted for immediate processing via transmission electron microscopy. Transmission electron microphotographs were obtained at magnifications of 21300X from both normal and stimulated hepatocytes; these were subjected to morphometric studies to determine volumetric fractions with special emphasis on the smooth endoplasmic reticulum (SER) and the following cell components: rough endoplasmic reticulum (RER), mitochondria, glycogen, eu and heterochromatin. Likewise, cell and nuclear areas were quantified. Analysis of the results of normal and stimulated hepatocytes with different infrared doses showed considerable differences in all the quantified cell components and particularly from the SER it is concluded that the effects of these stimulations bring about a drastic transformation in the ultrastructure and morphology of the hepatocytes, which may ultimately translate into a functional variation, thus representing the effect that these stimulations cause in this cell type.

La liberación de calcio de los depósitos intracelulares promueve la secreción de serotonina en terminales sinápticas / Calcium release from intracellular stores promotes serotonin secretion at synaptic terminals

En este trabajo se estudió la participación que tiene la liberación de calcio del retículo endoplásmico en la liberación de serotonina en terminales sinápticas. Los experimentos se llevaron a cabo en sinapsis formadas en cultivo entre neuronas serotonérgicas de Retzius y neuronas mecanosensoriales sensibles a presión, aisladas del Sistema Nervioso Central de la sanguijuela. En esta preparación la estimulación con pares de impulsos produjo facilitación sináptica. La estabilización de los receptores de rianodina en un estado de sub-conductancia por la incubación con rianodina 100 μM produjo un alargamiento del potencial sináptico en respuesta a impulsos presinápticos, sugiriendo que el calcio liberado por estos canales puede alcanzar las vesículas y promover la secreción. En contraste, el vaciamiento de los depósitos intracelulares de calcio con tapsigargina 500 nM produjo una disminución gradual de la facilitación sináptica ante impulsos presinápticos pareados y abolió la liberación extrasináptica en el axón neuronal en respuesta a trenes de impulsos. Todo esto ocurrió sin cambios en las propiedades de la membrana postsináptica, lo cual sugiere que la liberación de calcio intracelular participa en un mecanismo de retroalimentación positiva que promueve la liberación presináptica y perisináptica en las neuronas serotonérgicas.

This work analyses the role of intracellular calcium pools in serotonin release from nerve terminals. Experiments were carried out in synapses formed in culture between serotonergic Retzius neurones and pressure mechanosensory neurons, isolated from the Central Nervous System of the leech. In this configuration, serotonin is released from clear vesicles at synapses or from extrasynaptic dense core vesicles. Locking ryanodine receptors in a subconductance state by incubation with 100 μM ryanodine caused an elongation of the synaptic potential in response to a presynaptic action potential or to trains of them, suggesting that calcium released from the endoplasmic reticulum through these channels reaches the synaptic vesicles and may promote their fusion with the plasma membrane. By contrast, depletion of intracellular calcium pools by incubation with 500 nM thapsigargin gradually decreased paired-pulse synaptic facilitation and abolished extrasynaptic axonal serotonin release in response to trains of impulses. All this occurred without changes in the properties of the postsynaptic membrane, indicating that intracellular calcium release participates in a feedback mechanism that enhances presynaptic and perisynaptic release in serotonergic neurons.