Tumour necrosis factor alpha-induced neuronal loss is mediated by microglial phagocytosis

This is the final published version of the article. It originally appeared in FEBS Letters at http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014579314004360.Tumour necrosis factor-α (TNF-α) is a pro-inflammatory cytokine, expressed in many brain pathologies and associated with neuronal loss. We show here that addition of TNF-α to neuronal–glial co-cultures increases microglial proliferation and phagocytosis, and results in neuronal loss that is prevented by eliminating microglia. Blocking microglial phagocytosis by inhibiting phagocytic vitronectin and P2Y6 receptors, or genetically removing opsonin MFG-E8, prevented TNF-α induced loss of live neurons. Thus TNF-α appears to induce neuronal loss via microglial activation and phagocytosis of neurons, causing neuronal death by phagoptosis.This work was supported by the Wellcome Trust [084645/Z/08/Z]. UN was supported by St John’s College (University of Cambridge), Department of Biochemistry (University of Cambridge) and the Cambridge Trust

Dual TNFα-induced effects on NRF2 mediated antioxidant defence in astrocyte-rich cultures: role of protein kinase activation

Tumor necrosis factor-α (TNFα) is a pleiotropic molecule that can have both protective and detrimental effects in neurodegeneration. Here we have investigated the temporal effects of TNFα on the inducible Nrf2 system in astrocyte-rich cultures by determination of glutathione (GSH) levels, γglutamylcysteine ligase (γGCL) activity, the protein levels of Nrf2, Keap1, the catalytic and modulatory subunit of γGCL (γGCL-C and γGCL-M respectively). Astrocyte-rich cultures were exposed for 24 or 72 h to different concentrations of TNFα. Acute exposure (24 h) of astrocyte-rich cultures to 10 ng/mL of TNFα increased GSH, γGCL activity, the protein levels of γGCL-M, γGCL-C and Nrf2 in parallel with decreased levels of Keap1. Antioxidant responsive element (ARE)-mediated transcription was blocked by inhibitors of ERK1/2, JNK and Akt whereas inactivation of p38 and GSK3β further enhanced transcription. In contrast treatment with TNFα for 72 h decreased components of the Nrf2 system in parallel with an increase of Keap1. Stimulation of the Nrf2 system by tBHQ was intact after 24 h but blocked after 72 h treatment with TNFα. This down-regulation after 72 h correlated with activation of p38 MAPK and GSK3β, since inhibition of these signalling pathways reversed this effect. The upregulation of the Nrf2 system by TNFα (24 h treatment) protected the cells from oxidative stress through elevated γGCL activity whereas the down-regulation (72 h treatment) caused pronounced oxidative toxicity. One of the important implications of the results is that in a situation where Nrf2 is decreased, such as in Alzheimer’s disease, the effect of TNFα is detrimental.Fil: Correa, Fernando Gabriel. University Goteborg; Suecia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Mallard, Carina. University Goteborg; SueciaFil: Nilsson, Michael. University Goteborg; SueciaFil: Sandberg, Mats. University Goteborg; Sueci

Regulation of cytoplasmic RNA stability: lessons from drosophila

The process of RNA degradation is a critical level of regulation contributing to the control of gene expression. In the last two decades a number of studies have shown the specific and targeted nature of RNA decay and its importance in maintaining homeostasis. The key players within the pathways of RNA decay are well conserved with their mutation or disruption resulting in distinct phenotypes as well as human disease. Model organisms including Drosophila melanogaster have played a substantial role in elucidating the mechanisms conferring control over RNA stability. A particular advantage of this model organism is that the functions of ribonucleases can be assessed in the context of natural cells within tissues in addition to individual immortalised cells in culture. Drosophila RNA stability research has demonstrated how the cytoplasmic decay machines, such as the exosome, Dis3L2 and Xrn1, are responsible for regulating specific processes including apoptosis, proliferation, wound healing and fertility. The work discussed here has begun to identify specific mRNA transcripts that appear sensitive to specific decay pathways representing mechanisms through which the ribonucleases control mRNA stability. Drosophila research has also contributed to our knowledge of how specific RNAs are targeted to the ribonucleases including AU rich elements, miRNA targeting and 3’ tailing. Increased understanding of these mechanisms is critical to elucidating the control elicited by the cytoplasmic ribonucleases which is relevant to human disease

La sobre-expresión crónica del factor de necrosis tumoral alfa en la substantia nigra induce neurodegeneración y síntomas motores

La neuroinflamación es considerada una característica neuropatológica de la enfermedad de Parkinson. Se ha observado activación de microglía y niveles elevados de citoquinas pro-inflamatorias, entre las que se encuentra el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), en la substantia nigra, una de las principales regiones del cerebro afectadas en esta enfermedad. Sin embargo, el rol funcional de la activación microglial y la sobre-expresión de TNF-α no es claro en la enfermedad de Parkinson. El objetivo de este trabajo fue determinar los efectos de la sobre-expresión crónica de TNF-α en la substantia nigra, e identificar moléculas candidatas a mediar ese efecto. Para ello, se inyectó en la substantia nigra de ratas adultas un adenovector que expresa TNF-α (AdTNFα), pudiendo detectarse la citoquina recombinante hasta 14 días p.i. La expresión crónica de TNF-α indujo una pérdida progresiva de neuronas en la substantia nigra, que comenzó el día 14 y se acentuó a los 21 y 28 días p.i., comparado con animales controles inyectados con un adenovector que expresa β- galactosidasa (Adβgal). La sobre-expresión de TNF-α produjo la aparición de síntomas motores a los 14 días p.i.; y la activación de la microglía y/o reclutamiento de macrófagos de la periferia desde el día 7 luego de la inoculación. No se pudo detectar inducción de IL-1β ni evidencias de apoptosis. En cambio, se observó un aumento en los niveles de ciclooxigenasa tipo 2 (COX-2) y en la actividad de la óxido nítrico sintasa (NOS) en los animales que sobre-expresan TNF-α, por lo que dichas moléculas podrían estar participando de la muerte neuronal inducida por la citoquina. Por otro lado, se llevó a cabo un estudio de los genes regulados por TNF-α utilizando la técnica de microarrays. Entre los genes que se encontraron diferencialmente expresados entre los animales tratados con AdTNFα y Adβgal, estaban significativamente representados procesos relacionados con la respuesta inmune y el metabolismo. Se validó por RT- PCR en tiempo real la expresión disminuida de la proteína quinasa C tipo delta (nPKC- delta) y el regulador de la señalización por proteína G 3 (RGS3) en los animales que sobre-expresan TNF-α con respecto a los controles. En conclusión, podemos decir que la expresión prolongada de niveles pro- inflamatorios de TNF-α es suficiente para producir un efecto tóxico en las neuronas de la substantia nigra, con la aparición de síntomas motores y una respuesta glial característica. Los niveles y la duración de la expresión de esta citoquina son variables importantes para que ejerza un efecto neurodegenerativo. Se generó un modelo animal que permite estudiar los mediadores del efecto tóxico de TNF-α como lo demuestran los resultados de genómica funcional, sentando las bases para estudios futuros que puedan identificar blancos para una posible terapia contra la enfermedad de Parkinson

Chronic overexpression of tumor necrosis factor alpha in the substantia nigra elicits progressive neurodegeneration and motor symptoms

La neuroinflamación es considerada una característica neuropatológica de la enfermedad de Parkinson. Se ha observado activación de microglía y niveles elevados de citoquinas pro-inflamatorias, entre las que se encuentra el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), en la substantia nigra, una de las principales regiones del cerebro afectadas en esta enfermedad. Sin embargo, el rol funcional de la activación microglial y la sobre-expresión de TNF-α no es claro en la enfermedad de Parkinson. El objetivo de este trabajo fue determinar los efectos de la sobre-expresión crónica de TNF-α en la substantia nigra, e identificar moléculas candidatas a mediar ese efecto. Para ello, se inyectó en la substantia nigra de ratas adultas un adenovector que expresa TNF-α (AdTNFα), pudiendo detectarse la citoquina recombinante hasta 14 días p.i. La expresión crónica de TNF-α indujo una pérdida progresiva de neuronas en la substantia nigra, que comenzó el día 14 y se acentuó a los 21 y 28 días p.i., comparado con animales controles inyectados con un adenovector que expresa β- galactosidasa (Adβgal). La sobre-expresión de TNF-α produjo la aparición de síntomas motores a los 14 días p.i.; y la activación de la microglía y/o reclutamiento de macrófagos de la periferia desde el día 7 luego de la inoculación. No se pudo detectar inducción de IL-1β ni evidencias de apoptosis. En cambio, se observó un aumento en los niveles de ciclooxigenasa tipo 2 (COX-2) y en la actividad de la óxido nítrico sintasa (NOS) en los animales que sobre-expresan TNF-α, por lo que dichas moléculas podrían estar participando de la muerte neuronal inducida por la citoquina. Por otro lado, se llevó a cabo un estudio de los genes regulados por TNF-α utilizando la técnica de microarrays. Entre los genes que se encontraron diferencialmente expresados entre los animales tratados con AdTNFα y Adβgal, estaban significativamente representados procesos relacionados con la respuesta inmune y el metabolismo. Se validó por RT- PCR en tiempo real la expresión disminuida de la proteína quinasa C tipo delta (nPKC- delta) y el regulador de la señalización por proteína G 3 (RGS3) en los animales que sobre-expresan TNF-α con respecto a los controles. En conclusión, podemos decir que la expresión prolongada de niveles pro- inflamatorios de TNF-α es suficiente para producir un efecto tóxico en las neuronas de la substantia nigra, con la aparición de síntomas motores y una respuesta glial característica. Los niveles y la duración de la expresión de esta citoquina son variables importantes para que ejerza un efecto neurodegenerativo. Se generó un modelo animal que permite estudiar los mediadores del efecto tóxico de TNF-α como lo demuestran los resultados de genómica funcional, sentando las bases para estudios futuros que puedan identificar blancos para una posible terapia contra la enfermedad de Parkinson.Neuroinflammation is regarded as a neuropathological characteristic of Parkinson’s disease. Microglia activation and high levels of pro-inflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor alpha (TNF-α), have been reported in the substantia nigra, one of the main brain regions affected in this disease. The aim of this study was to determine the effects of the chronic overexpression of TNF-α in the substantia nigra, and to identify candidates to mediate that effect. To achieve this, an adenovector expressing TNF-α (AdTNFα) was injected in the substantia nigra of adult rats. We have been able to detect the recombinant protein until 14 days p.i. The chronic expression of TNF-α induced a progressive loss of neurons in the substantia nigra, which started 14 days p.i. and was more evident at 21 and 28 days p.i., compared to control animals injected with an adenovector expressing β-galactosidase (Adβgal). Chronic overexpression of TNF-α caused motor symptoms, appearing at 14 days p.i.; and activation of microglia and/or recruitment of macrophages form the periphery from day 7 after adenoviral inoculation. We could not detect induction of IL-1β expression, or evidences of apoptosis. On the other hand, we could observe increased levels of cyclooxygenase type-2 (COX-2) and increased activity of nitric oxide synthase (NOS) in animals overexpressing TNF-α, which suggests that these molecules could participate in the neuronal death induced by the cytokine. On the other hand, we studied the genes regulated by TNF-α using microarrays technology. We found that processes related to immune response and metabolism were significantly represented among de genes differentially expressed in AdTNFα and Adβgal injected animals. Using real time RT-PCR, we validated the downregulation of protein kinase C delta type (nPKC-delta) and regulator of G-protein signaling 3 (RGS3) in animals over-expressing TNF-α, compared to controls. Thus, we conclude that long-lasting expression of pro-inflammatory levels of TNF-α is sufficient to produce a toxic effect on neurons in the substantia nigra, as well as motor symptoms and a characteristic glial response. Levels and duration of TNF-α expression are important variables to establish its neurodegenerative effect. This study provides an animal model to study the mediators of the toxic effect of TNF-α as shown by the results of functional genomics, laying the foundations for future studies with the final objective of identifying possible therapeutic targets for Parkinson’s disease.Fil:De Lella Ezcurra, Ana Laura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Hydroxylation and translational adaptation to stress: some answers lie beyond the STOP codon

Regulation of protein synthesis contributes to maintenance of homeostasis and adaptation to environmental changes. mRNA translation is controlled at various levels including initiation, elongation and termination, through post-transcriptional/translational modifications of components of the protein synthesis machinery. Recently, protein and RNA hydroxylation have emerged as important enzymatic modifications of tRNAs, elongation and termination factors, as well as ribosomal proteins. These modifications enable a correct STOP codon recognition, ensuring translational fidelity. Recent studies are starting to show that STOP codon read-through is related to the ability of the cell to cope with different types of stress, such as oxidative and chemical insults, while correlations between defects in hydroxylation of protein synthesis components and STOP codon read-through are beginning to emerge. In this review we will discuss our current knowledge of protein synthesis regulation through hydroxylation of components of the translation machinery, with special focus on STOP codon recognition. We speculate on the possibility that programmed STOP codon read-through, modulated by hydroxylation of components of the protein synthesis machinery, is part of a concerted cellular response to stress.Fil: Katz, Maximiliano Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Gándara, Lautaro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: de Lella Ezcurra, Ana Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Wappner, Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular; Argentin

Role of RNA structures present at the 3′UTR of dengue virus on translation, RNA synthesis, and viral replication

We have developed a dengue virus replicon system that can be used to discriminate between translation and RNA replication. Using this system, we analyzed the functional role of well-defined RNA elements present at the 3'UTR of dengue virus in mammalian and mosquito cells. Our results show that deletion of individual domains of the 3'UTR did not significantly affect translation of the input RNA but seriously compromised or abolished RNA synthesis. We demonstrated that complementarity between sequences present at the 5' and 3' ends of the genome is essential for dengue virus RNA synthesis, while deletion of domains A2 or A3 within the 3'UTR resulted in replicons with decreased RNA amplification. We also characterized the vaccine candidate rDEN2Delta30 in the replicon system and found that viral attenuation is caused by inefficient RNA synthesis. Furthermore, using both the replicon system and recombinant viruses, we identified an RNA region of the 3'UTR that enhances dengue virus replication in BHK cells while is dispensable in mosquito cells.Fil: Alvarez, Diego Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: de Lella Ezcurra, Ana Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Fucito, Silvana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Gamarnik, Andrea Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin

El rol del instituto sobre religion y democracia en la ofensiva neoconservadora La jerarquia catolica nicaraguense y U.S.A. contra la revolucion sandinista

Centro de Informacion y Documentacion Cientifica (CINDOC). C/Joaquin Costa, 22. 28002 Madrid. SPAIN / CINDOC - Centro de Informaciòn y Documentaciòn CientìficaSIGLEESSpai

miR-190 Enhances HIF-Dependent Responses to Hypoxia in Drosophila by Inhibiting the Prolyl-4-hydroxylase Fatiga

Cellular and systemic responses to low oxygen levels are principally mediated by Hypoxia Inducible Factors (HIFs), a family of evolutionary conserved heterodimeric transcription factors, whose alpha- and beta-subunits belong to the bHLH-PAS family. In normoxia, HIFα is hydroxylated by specific prolyl-4-hydroxylases, targeting it for proteasomal degradation, while in hypoxia the activity of these hydroxylases decreases due to low oxygen availability, leading to HIFα accumulation and expression of HIF target genes. To identify microRNAs required for maximal HIF activity, we conducted an overexpression screen in Drosophila melanogaster, evaluating the induction of a HIF transcriptional reporter. miR-190 overexpression enhanced HIF-dependent biological responses, including terminal sprouting of the tracheal system, while in miR-190 loss of function embryos the hypoxic response was impaired. In hypoxic conditions, miR-190 expression was upregulated and required for induction of HIF target genes by directly inhibiting the HIF prolyl-4-hydroxylase Fatiga. Thus, miR-190 is a novel regulator of the hypoxia response that represses the oxygen sensor Fatiga, leading to HIFα stabilization and enhancement of hypoxic responses.Fil: de Lella Ezcurra, Ana Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bertolin, Agustina Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Kim, Kevin. Harvard Medical School; Estados UnidosFil: Katz, Maximiliano Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Gándara, Lautaro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Misra, Tvisha. Universitat Zurich; Suiza. University of Münster; AlemaniaFil: Luschnig, Stefan. Universitat Zurich; SuizaFil: Perrimon, Norbert. Harvard Medical School; Estados UnidosFil: Melani, Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Wappner, Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Fisiología y Biología Molecular; Argentin

Hypoxic induction of miR-190.

<p>Embryos were exposed to 5% O₂ for 4 h or maintained in normoxia, and expression of <b>(A)</b> miR-190, <b>(B)</b> pre-miR-190, <b>(C)</b> <i>rhea</i> and <b>(D)</b> <i>fgaB</i> transcript levels were assessed by real time RT-PCR. miR-190, pre-miR-190 and <i>rhea</i> were induced in hypoxia in a Sima-independent manner. The <i>fgaB</i> transcript, used as a positive control for Sima-dependent regulation, was strongly induced in hypoxia, and induction was reduced in embryos expressing <i>sim</i>a RNAi. *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001; one-way ANOVA, followed by Fisher's least significant difference (LSD) <i>post hoc</i> test (in B data were transformed using the reciprocal number to fulfill variance homogeneity criteria). Error bars represent SD; n ≥ 3 per group.</p