Regulación de la apolipoproteína E sobre la vía PI3K/AKT en un contexto excitotóxico: efecto sobre el metabolismo y la autofagia neuronal

Abstract

La apolipoproteína E4 (ApoE4) es el principal riesgo genético para la enfermedad de Alzheimer (EA). Elevados niveles de glutamato han sido reportados en la EA, pero es aún desconocido el papel de las isoformas de ApoE en la muerte celular excitótoxica y las vías de señalización involucradas. Nosotros estudiamos el efecto de las isoformas de ApoE junto con el tratamiento de glutamato, el rol de las vías PTEN-Akt y la autofagia neuronal, empleando las células SHSY5Y. El metabolismo mitocondrial fue analizado con el ensayo de MTT, y la muerte celular con la liberación de LDH. La expresión de proteínas fue determinada mediante Western Blot. La autofagia fue analizada usando microscopia de fluorescencia para LC3. La ubicación de ApoE recombinante fue identificada usando microscopia confocal. Solamente ApoE4 incrementa significativamente la actividad de MTT, sin inducir un incremento en la liberación de LDH. El tratamiento con glutamato generó un incremento en la liberación de LDH asociado con una fosforilación marcada de PTEN (Ser380), una disminución de la fosforilación de Akt (Ser473). Las diferentes isoformas de ApoE protegen contra la toxicidad del glutamato, pero las isoformas ApoE3 y ApoE4 lo hacen de manera asociada con un incremento en el número de autofagosomas a diferencia de ApoE2. Las isoformas de ApoE están localizadas entre las redes mitocondriales. Estos resultados sugieren que ApoE4 incrementa el metabolismo celular, induciendo un estrés metabólico. Las isoformas ApoE3 y ApoE4 reducen la muerte celular inducida por glutamato en asociación de un incremento de la autofagia y de manera independiente de la activación de Akt; mientras que la protección de ApoE2 es independiente de estos cambios.

Abstract. The Apolipoprotein E4 (ApoE4) is the major genetic risk factor for Alzheimer's disease (AD). High glutamate levels have been reported in AD, but still unknown is the role of the ApoE isoforms in the excitotoxic cell death and the involved signalling pathways. We studied the effect of ApoE isoforms on glutamate treatment and the role of the PTEN-Akt pathways and neuronal autophagy, employing SHSY5Y cells. Mitochondrial metabolism determined by Western Blot. Autophagy was analysed using LC3 stain. Localization of recombinant ApoE was identified using confocal microscopy. Only ApoE4 increases significantly MTT activity, without inducing an increase in the release of LDH. Glutamate treatment induced an increase in the release of LDH associated with higher phosphorylation of PTEN (Ser380), a decrease of Akt phosphorylation (Ser473). The different isoforms of ApoE protect against glutamate toxicity, but ApoE3 and ApoE4 isoforms do so associated with an increase in the number of autophagosomes, in contrast to ApoE2. ApoE isoforms are localized between mitochondrial networks. These results suggest that ApoE4 increases cellular metabolism, inducing metabolic stress. ApoE3 and ApoE4 isoforms reduce cell death induced by glutamate in a form dependent on autophagy induction and independent of Akt activation; while the protection mediated by ApoE2 is independent of these changes.