12-kDa FK 506-vážící protein zapojený do neuroprotektivního účinku dantrolenu v mozkové kůře potkanů po ischemicko-reperfuzním postižení

English version

Autoři: Zhao-Hui Guo ^*; Feng Li ^*; Yan-Mei Zhu; Jin Fu; Ming Yang; Zhi-Yong San; Wei-Zhi Wang
Působiště autorů: Department of Neurology, the Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University, China ; Contributed equally to this research ^*
Vyšlo v časopise: Cesk Slov Neurol N 2011; 74/107(1): 49-53
Kategorie: Přehledný referát

Souhrn

Cíl studie:
Zhodnotit neuroprotektivní účinek dantrolenu a jeho mechanizmus.

Materiál a metodologie:

Byl vytvořen model okluze střední mozkové tepny (middle cerebral artery occlusion, MCAO) a pomocí dvojitého fluorescenčního barvení zhodnocena exprese proteinu vážícího 12-kDa FK506 (FKBP12) a ryanodinového receptoru (RyR). Objem nekrotické tkáně byl zhodnocen pomocí barvení trifenyltetrazolium chloridem (TTC) a toluidinovou modří.

Výsledky:
Studie prokázala upregulaci FKBP12 ve skupině s dantrolenem ve srovnání s kontrolní skupinou ve všech časových bodech; RyR se exprimoval společně s FKBP12, přestože se mezi hodinou 1 a 24 jeho zbarvení zvýšilo jen mírně. Rovněž jsme zjistili, že léčba dantrolenem (1 hod a 4 hod po MCAO) nesnížila objem infarktové tkáně (p > 0,05); léčba dantrolenem (24 hod po MCAO) snížila objemy nekrotické tkáně a měla významný vliv na objem infarktové tkáně (p < 0,05); což naznačuje, že inhibice ryanodinového receptoru (RyR) vede k cytoprotekci.

Závěr:
FKBP12 může hrát důležitou roli v procesu neuronálního přežití a smrti po mozkové ischemii, a neuroprotektivní účinky dantrolenu mohou být dány upregulací FKBP12 a snížením objemu infarktové tkáně.

Klíčová slova:
FKBP12 – ryanodinový receptor – dantrolen – mozková ischemie

Zdroje

1. Hossmann KA. Pathophysiology and therapy of experimental stroke. Cell Mol Neurobiol 2006; 26(7–8): 1057–1083.

2. Guo ZH, Li F, Wang WZ. The mechanisms of brain ischemic insult and potential protective interventions. Neurosci Bull 2009; 25(3): 139–152.

3. Tauskela JS, Morley P. On the role of Ca²⁺ in cerebral ischemic preconditioning. Cell Calcium 2004; 36(3–4): 313–322.

4. Lo EH, Moskowitz MA, Jacobs TP. Exciting, radical, suicidal: how brain cells die after stroke. Stroke 2005; 36(2): 189–192.

5. Bano D, Nicotera P. Ca²⁺ signals and neuronal death in brain ischemia. Stroke 2007; 38 (Suppl 2): 674–676.

6. Xiong ZG, Chu XP, Simon RP. Acid sensing ion channels – novel therapeutic targets for ischemic brain injury. Front Biosci 2007; 12:1376–1386.

7. Hernández-Fonseca K, Massieu L. Disruption of endoplasmic reticulum calcium stores is involved in neuronal death induced by glycolysis inhibition in cultured hippocampal neurons. J Neurosci Res 2005; 82(2): 196–205.

8. Bull R, Finkelstein JP, Gálvez J, Sánchez G, Donoso P, Behrens MI et al. Ischemia enhances activation by Ca²⁺ and redox modification of ryanodine receptor channels from rat brain cortex. J Neurosci 2008; 28(38): 9463–9472.

9. Nozaki H, Tanaka K, Gomi S, Mihara B, Nogawa S,Nagata E et al. Role of the ryanodine receptor in ischemic brain damage – localized reduction of ryanodine receptor binding during ischemia in hippocampus CA1. Cell Mol Neurobiol 1999; 19(1): 119–131.

10. Mitani A, Yanase H, Sakai K, Wake Y, Kataoka K. Origin of intracellular Ca²⁺ elevation induced by in vitro ischemia-like condition in hippocampal slices. Brain Res 1993; 601(1–2): 103–110.

11. Wei H, Perry DC. Dantrolene is cytoprotective in two models of neuronal cell death. J Neurochem 1996; 67(6): 2390–2398.

12. Muehlschlegel S, Sims JR. Dantrolene: mechanisms of neuroprotection and possible clinical applications in the neurointensive care unit. Neurocrit Care 2009; 10(1): 103–115.

13. Brillantes AB, Ondrias K, Scott A, Kobrinsky E, Ondriasová E, Moschella MC et al. Stabilization of calcium release channel (ryanodine receptor) function by FK506-binding protein. Cell 1994; 77(4): 513–523.

14. Scaramello CB, Muzi-Filho H, Zapata-Sudo G, Sudo RT, Cunha VM. FKBP12 depletion leads to loss of sarcoplasmic reticulum Ca(2+) stores in rat vas deferens. J Pharmacol Sci 2009; 109(2): 185–192.

15. Li F, Omori N, Hayashi T, Jin G, Sato K, Nagano I et al. Protection against ischemic brain damage in rats by immunophilin ligand GPI-1046. J Neurosci Res 2004; 76(3): 383–389.

16. Li F, Hayashi T, Jin G, Deguchi K, Nagotani S, Nagano I et al. The protective effect of dantrolene on ischemic neuronal cell death is associated with reduced expression of endoplasmic reticulum stress markers. Brain Res 2005; 1048(1–2): 59–68.

17. Zhang L, Andou Y, Masuda S, Mitani A, Kataoka K. Dantrolene protects against ischemic, delayed neuronal death in gerbil brain. Neurosci Lett 1993; 158(1): 105–108.

18. Bers DM. Macromolecular complexes regulating cardiac ryanodine receptor function. J Mol Cell Cardiol 2004; 37(2): 417–429.

19. Jayaraman T, Brillantes AM, Timerman AP, Fleischer S, Erdjument-Bromage H et al. FK506 binding protein associated with the calcium release channel (ryanodine receptor). J Biol Chem 1992; 267(14): 9474–9477.

20. Timerman AP, Ogunbumni E, Freund E, Wiederrecht G, Marks AR, Fleischer S. The calcium release channel of sarcoplasmic reticulum is modulated by FK-506-binding protein. Dissociation and reconstitution of FKBP-12 to the calcium release channel of skeletal muscle sarcoplasmic reticulum. J Biol Chem 1993; 268(31): 22992–22999.

21. Zhang Y, Huang ZJ, Dai DZ, Feng Y, Na T, Tang XY et al. Downregulated FKBP12.6 expression and upregulated endothelin signaling contribute to elevated diastolic calcium and arrhythmogenesis in rat cardiomyopathy produced by l-thyroxin. Int J Cardiol 2008; 130(3): 463–471.

22. Bielefeldt K, Sharma RV, Whiteis C, Yedidag E, Abboud FM. Tacrolimus (FK506) modulates calcium release and contractility of intestinal smooth muscle.Cell Calcium 1997; 22(6): 507–514.

23. Kristián T, Siesjö BK. Calcium in ischemic cell death. Stroke 1998; 29(3): 705–718.

24. Jurkovicova D, Kopacek J, Stefanik P, Kubovcakova L, Zahradnikova A jr, Zahradnikova A et al. Hypoxia modulates gene expression of IP₃ receptors in rodent cerebellum. Pflugers Arch 2007; 454(3): 415–425.

25. Thibault O, Gant JC, Landfield PW. Expansion of the calcium hypothesis of brain aging and Alzheimer’s disease: minding the store. Aging Cell 2007; 6(3): 307–317.