Morphological and biochemical studies on developmental cell death and hypoxia induced cell death in developing CNS

Abstract

Los eventos de hipoxia tienen consecuencias nocivas que se manifiestan de múltiples formas en el SNC durante el desarrollo. El presente estudio analiza los daños generados en el tectum óptico por una hipoxia aguda normobárica sobre embriones de aves. Encontramos que tanto la vulnerabilidad diferencial como el retraso temporal de la muerte celular son dos fenómenos producto del evento hipóxico. Dicho daño se caracteriza por ser independiente de aferencias de la retina y por presentar una muerte celular mediada por la vía apoptótica intrínseca. Esto fue determinado ultraestructuralmente y bioquimicamente mediante la inmunomarcación de proteínas involucradas en la cascada apoptótica. Por otro lado, se determinó que la muerte celular propia del desarrollo presenta un perfil morfológico y bioquímico apoptótico similar al observado en condiciones de hipoxia. Frente a la evidente semejanza entre estos dos procesos de muerte postulamos que la hipoxia en nuestro modelo genera un desequilibrio transitorio en la homeostasis del tectum óptico, incrementando la muerte celular propia del desarrollo. Además, observamos una disminución transitoria en la actividad de la vía de supervivencia PI3K/Akt durante el evento hipóxico. Los resultados preliminares derivados de la administración de drogas que logran estimular esta vía de supervivencia en cultivos de embriones ex ovo, sugieren un rol ejecutor de esta vía en la muerte hipóxica. Por último, hemos determinado que la administración de estradiol posterior al evento hipóxico presenta efectos neuroprotectores a través de la unión a receptores y posiblemente mediante acciones no genómicas a través de PI3K/Akt.Hypoxic insults during CNS development have multiple deleterious outcomes. In the present thesis, we analize the cell death evolution in the chick optic tectum layers after an acute normobaric hypoxia, showing two important features: differential vulnerability of optic tectum layers and delayed neuronal death. Our results show that hypoxic cell death is independent of retinal inputs and we found that this cell death is mediated by the apoptotic intrinsic pathway. This was determined by ultrastructural analysis and immunofluorescence against apoptotic pathway proteins. With minor differences, developmental cell death itself presents a morphological and biochemical apoptotic profile. The similarity between these two cell death processes lead us to postulate that hypoxia generates a temporary imbalance in the homeostasis of the optic tectum, increasing developmental cell death. In addition, we observed a transient decrease in the activity of the PI3K/Akt survival pathway during the hypoxic event, suggesting an important role as executor of hypoxic cell death. This is supported by the results obtained from the administration of drugs in a model of cultured ex ovo embryos, where the stimulation of pAkt levels reverts the hipoxic cell death. Finally, we have determined that administration of estradiol after the hypoxic event exerts neuroprotective effects through estrogen-estrogen receptor interaction and possibly through nongenomic actions via PI3K/Akt pathway.Fil:Pozo Devoto, Victorio Martín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina