Blockade of the apoptotic machinery by cyclosporin A redirects cell death toward necrosis in arterial endothelial cells: regulation by reactive oxygen species and cathepsin D

2003 ◽  
Vol 17 (3) ◽  
pp. 1-18 ◽  
Author(s):  
Marc‐André Raymond ◽  
Luigina Mollica ◽  
Normand Vigneault ◽  
Anik Désormeaux ◽  
John S.D. Chan ◽  
...  
Author(s):  
А.Г. Кутихин ◽  
Д.К. Шишкова ◽  
Р.А. Мухамадияров ◽  
Е.А. Великанова

Введение. Кальций-фосфатные бионы (КФБ) формируются в организме человека при перенасыщении сыворотки ионами кальция и фосфора и вызывают дисфункцию эндотелия, однако молекулярные механизмы нарушения функционирования эндотелия при воздействии КФБ не ясны. Цель исследования - выяснение роли кальций-фосфатных бионов различной формы в развитии окислительного стресса в артериальных эндотелиальных клетках (ЭК) человека. Методика. Для детекции окислительного стресса к конфлюэнтным культурам первичных ЭК коронарной и внутренней грудной артерии человека добавляли равные концентрации КФБ сферической или игольчатой формы (СКФБ и ИКФБ соответственно) с последующим культивированием в течение 1 и 4 ч, добавлением флюоресцентных индикаторов окислительного стресса MitoSOX Red и CellROX Green и конфокальной микроскопией. Измеряли концентрацию продуктов перекисного окисления липидов в культуральной жидкости через 24 ч экспозиции эндотелиальных клеток КФБ. Анализ нейтрализации цитотоксических эффектов перекисного окисления липидов проводили путем добавления к ЭК супероксиддисмутазы и каталазы на 4 или 24 ч (одновременно с КФБ). Для сравнения механизмов клеточной гибели при воздействии СКФБ и ИКФБ анализировали цитотоксичность обоих типов бионов при одновременном воздействии лизосомального ингибитора бафиломицина А1. Результаты. Значимого увеличения генерации активных форм кислорода (АФК) в результате экспозиции СКФБ (независимо от линии ЭК и продолжительности экспозиции) не было выявлено. В то же время наблюдалось повышение генерации супероксида через 4 ч, а иных свободных радикалов через 1 ч после добавления ИКФБ к ЭК. Предварительная нейтрализация АФК супероксиддисмутазой и каталазой частично защищала ЭК от индуцируемой ИКФБ гибели. При этом добавление бафиломицина А1 к ЭК частично защищало их от гибели только при воздействии СКФБ, но не ИКФБ. Заключение. Гибель ЭК при воздействии СКФБ происходит в результате первичного повреждения лизосом, а при воздействии ИКФБ - в первую очередь вследствие окислительного стресса. Background. Calcium phosphate bions (CPB) form in the human blood upon its supersaturation with calcium and phosphate and provoke endothelial dysfunction; however, the molecular mechanisms of these pathological processes remain unclear. Aim. To elucidate the role of differently shaped CPBs in induction of oxidative stress in human arterial endothelial cells (Ecs). Methods. For detection of oxidative stress, equal concentrations of spherical CPB (CPB-S) or needle-shaped CPB (CPB-N) were added to confluent cultures of primary human coronary artery and internal thoracic artery ECs for 1 and 4 h; this was followed by MitoSOX Red and CellROX Green staining and subsequent confocal microscopy. Concentration of thiobarbituric acid-reactive substances was measured in the EC culture supernatant at 24 h of the CPB exposure. The lipid peroxidation cytotoxicity was neutralized by adding superoxide dismutase and catalase to ECs for 4 or 24 h. To compare cell death subroutines induced by CPB-S and CPB-N, the effect of bafilomycin A1, a lysosomal inhibitor, on CRB cytotoxicity was studied. Results. No increase in reactive oxygen species generation was observed in the CPB-S exposure, regardless of the EC line and exposure duration. However, addition of CPB-N to ECs increased the production of superoxide and other free radicals after four- and one-hour exposure, respectively. Prior neutralization of reactive oxygen species with superoxide dismutase and catalase partially protected ECs from CPB-N- but not CPB-S-induced death while bafilomycin A1, vice versa, protected ECs from CPB-S- but not CPB-N-induced death. Conclusion. CPB-S cause cell death due to primary damage of lysosomes whereas CPB-N induce apoptosis due to oxidative stress.


1998 ◽  
Vol 56 (12) ◽  
pp. 1615-1624 ◽  
Author(s):  
Bernd Lorenz ◽  
Thomas Schlüter ◽  
Ralf Bohnensack ◽  
Gabriela Pergande ◽  
Werner E.G Müller

1995 ◽  
Vol 182 (2) ◽  
pp. 367-377 ◽  
Author(s):  
N Zamzami ◽  
P Marchetti ◽  
M Castedo ◽  
D Decaudin ◽  
A Macho ◽  
...  

Programmed cell death (PCD) is a physiological process commonly defined by alterations in nuclear morphology (apoptosis) and/or characteristic stepwise degradation of chromosomal DNA occurring before cytolysis. However, determined characteristics of PCD such as loss in mitochondrial reductase activity or cytolysis can be induced in enucleated cells, indicating cytoplasmic PCD control. Here we report a sequential disregulation of mitochondrial function that precedes cell shrinkage and nuclear fragmentation. A first cyclosporin A-inhibitable step of ongoing PCD is characterized by a reduction of mitochondrial transmembrane potential, as determined by specific fluorochromes (5,5',6,6'-tetrachloro-1,1',3,3'-tetraethylbenzimidazolcarbocyanine++ + iodide; 3,3'dihexyloxacarbocyanine iodide). Cytofluorometrically purified cells with reduced mitochondrial transmembrane potential are initially incapable of oxidizing hydroethidine (HE) into ethidium. Upon short-term in vitro culture, such cells acquire the capacity of HE oxidation, thus revealing a second step of PCD marked by mitochondrial generation of reactive oxygen species (ROS). This step can be selectively inhibited by rotenone and ruthenium red yet is not affected by cyclosporin A. Finally, cells reduce their volume, a step that is delayed by radical scavengers, indicating the implication of ROS in the apoptotic process. This sequence of alterations accompanying early PCD is found in very different models of apoptosis induction: glucocorticoid-induced death of lymphocytes, activation-induced PCD of T cell hybridomas, and tumor necrosis factor-induced death of U937 cells. Transfection with the antiapoptotic protooncogene Bcl-2 simultaneously inhibits mitochondrial alterations and apoptotic cell death triggered by steroids or ceramide. In vivo injection of fluorochromes such as 5,5',6,6'-tetrachloro-1,1',3,3'-tetraethylbenzimidazolcarbocyanine iodide; 3,3'dihexyloxacarbocyanine iodide; or HE allows for the detection of cells that are programmed for death but still lack nuclear DNA fragmentation. In particular, assessment of mitochondrial ROS generation provides an accurate picture of PCD-mediated lymphocyte depletion. In conclusion, alterations of mitochondrial function constitute an important feature of early PCD.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document