Retrograde-induced cell death : role of proNGF

Abstract

Proneurotrophins are believed to play an important biological role in the nervous system. At first, proneurotrophins were thought to be simple inactive precursors, only responsible for promoting the folding of the mature domain and the regulation of the neurotrophin secretory pathway. However, recent evidences showed that proneurotrophins can be secreted to the extracellular space, binding with high affinity to the p75NTR-sortilin receptor complex and inducing cell death in different neuronal populations. The release of proNGF is known to play a pivotal role in neuronal death. There are evidences suggesting that upon injury there is an increase of proNGF levels in the extracellular environment, which might lead to the activation of the apoptotic machinery in smooth muscle cells, oligodendrocytes and neurons. However, neurons are highly polarized cells characterized by a complex network of processes and the spatial and temporal action of proneurotrophins is still not fully understood. In the present work we investigated the localized action of proNGF on DRG neurons. Using microfluidic chambers, small devices capable of physically and fluidically isolate neuronal subcompartments, proNGF elicited axonal fragmentation when added specifically to the axons. Moreover, the axonal degeneration induced by proNGF override the survival factors present in the cell body. These results present the first evidence that a local insult with proNGF can induce axonal degeneration, raising the possibility that a retrograde death signal might be generated in distal axons.

Acredita-se que as proneurotrofinas têm um importante papel biológico no sistema nervoso. Inicialmente, as proneurotrofinas eram consideradas simples precursores inactivos, responsáveis apenas por promover o folding do domínio maduro e pela regulação da via de secreção das neurotrofinas. Contudo, evidências recentes demonstram que as proneurotrofinas podem ser secretadas para o espaço extracelular, ligando-se com grande afinidade ao complexo de receptores p75NTR-sortilina e induzindo morte celular em diferentes populações neuronais. Sabe-se que a libertação do proNGF tem um papel central na morte neuronal. Diferentes indícios sugerem que após um insulto existe um aumento dos níveis de proNGF no meio extracelular, o que pode levar à activação da maquinaria apoptótica em células do músculo liso, oligodendrócitos e neurónios. Contudo, os neurónios são células altamente polarizadas, caracterizadas por uma rede complexa de prolongamentos e a acção temporal e espacial das proneurotrofinas não é totalmente compreendida. No presente trabalho investigou-se a acção localizada do proNGF em neurónios de DRG. Utilizando câmaras microfluídicas, pequenos dispositivos capazes de isolar fisicamente e fluidicamente subcompartimentos neuronais, o proNGF induziu fragmentação axonal quando especificamente adicionado ao compartimento axonal. Além disso, a degeneração axonal induzida pelo proNGF sobrepôs-se aos factores de sobrevivência presentes no corpo celular. Estes resultados constituem a primeira 3 evidência de que um insulto localizado com proNGF pode induzir degeneração axonal, levantando à hipótese de que um sinal de morte retrógrado possa ser gerado nos axónios distais.