生後4日目と7日目のラット小脳におけるbid, tBid, Bax:tBid相互作用に対するエタノールの効果の違い

Differential effects of ethanol on bid, tBid, and Bax:tBid interactions in postnatal day 4 and postnatal day 7 rat cerebellum.

• Marieta B Heaton
• Michael Paiva
• Stacey Kubovec

抄録

背景:

中枢神経系（CNS）の発達中にエタノール（EtOH）への曝露は、広く胎児のアルコールスペクトル障害の分類の下にサブマージされた神経解剖学的、行動学的、および認知異常の広い配列につながる可能性があります。正常な発生プログラムにおけるEtOHによる干渉の1つのモードは、生存制御タンパク質のBcl-2ファミリーによって媒介されるアポトーシスプロセスの誘導を介して表示されます。今回の一連の研究では、Bcl-2に関連したアポトーシスを起こすBidタンパク質と、そのアポトーシス活性断片であるtBidが、発生期のEtOH神経毒性においてどのような役割を果たしているのかを調べました。

BACKGROUND: Exposure to ethanol (EtOH) during central nervous system (CNS) development can lead to a wide array of neuroanatomical, behavioral, and cognitive abnormalities, broadly subsumed under the fetal alcohol spectrum disorder classification. One mode of EtOH-induced interference in the normal developmental program appears to be through induction of apoptotic processes mediated by the Bcl-2 family of survival-regulatory proteins. The present series of studies investigated the role of the Bcl-2-related, pro-apoptotic Bid protein, and its truncated, apoptotically active fragment, tBid, in developmental EtOH neurotoxicity.

方法:

新生児ラット小脳、蒸気吸入によるEtOH曝露後の基底Bid、BidおよびtBidについて、この領域におけるEtOH感受性のピーク年齢（生後4日目[P4]）および相対的な抵抗性のピーク年齢（P7）において、酵素結合免疫吸着アッセイ（ELISA）を用いてタンパク質分析を行った。また、アポトーシス機能に不可欠なBaxを活性化するプロセスであるBax:tBidヘテロダイマーのELISA分析も行った。最後に、tBidのEtOH神経毒性に対する重要性のin vitro評価は、培養小脳顆粒細胞において、特異的なtBid阻害剤を用いて行われた。

METHODS: Protein analyses were made via enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) in neonatal rat cerebellum, of basal Bid, and of Bid and tBid, following EtOH exposure via vapor inhalation, at an age of peak EtOH sensitivity in this region (postnatal day 4 [P4]) and a later age of relative resistance (P7). ELISA analyses were also made of Bax:tBid heterodimers, a process which activates Bax, essential for its apoptotic functioning. Finally, in vitro assessments of the importance of tBid to EtOH neurotoxicity were made in cultured cerebellar granule cells, using a specific tBid inhibitor.

結果:

Bidの基底レベルはP4でP7と比較して高かったが、これは感度の違いに寄与している可能性がある。EtOH曝露は、P4では細胞質BidとミトコンドリアtBidのさらなる増加を誘発したが、P7では増加しなかった。Bax:tBidヘテロ二量体は、P4においてEtOH曝露によって著しく増加し、その増加は治療終了後2時間後にも持続した。同様の効果はP7では認められなかった。in vitroでの解析により、tBidの阻害はEtOH誘発細胞死に対する完全な保護を提供し、EtOH媒介のチトクロム-c放出を抑制することが明らかになった。

RESULTS: Basal levels of Bid were higher at P4 compared to P7, possibly contributing to the differential sensitivity. EtOH exposure elicited further increases in cytosolic Bid and mitochondrial tBid when administration was at P4, but not at P7. Bax:tBid heterodimers were markedly increased by EtOH exposure on P4, an increase which persisted even 2 hours after termination of treatment. Similar effects were not seen at P7. The in vitro analyses revealed that tBid inhibition provided complete protection against EtOH-induced cell death and depressed EtOH-mediated cytochrome-c release.

結論:

これらの結果は、Bid/tBidが中枢神経系の発生過程においてEtOHを介した神経毒性の重要な要素であることを示唆しています。今回明らかになった分子過程と相互作用は、これらの壊滅的な影響を最小限に抑えるための治療戦略を設計するための研究において、標的となりうる重要なポイントを示している可能性があります。

CONCLUSIONS: These results suggest that Bid/tBid may be important elements in EtOH-mediated neurotoxicity during CNS development. The molecular processes and interactions revealed may represent critical points which can be targeted in studies concerned with designing possible therapeutic strategies for minimizing these devastative effects.

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