Solution structure of DFF40 and DFF45 N-terminal domain complex and mutual chaperone activity of DFF40 and DFF45

Apoptotic DNA fragmentation is mediated by a caspase-activated DNA fragmentation factor (DFF)40. Expression and folding of DFF40 require the presence of DFF45, which also acts as a nuclease inhibitor before DFF40 activation by execution caspases. The N-terminal domains (NTDs) of both proteins are homologous, and their interaction plays a key role in the proper functioning of this two-component system. Here we report that the NTD of DFF45 alone is unstructured in solution, and its folding is induced upon binding to DFF40 NTD. Therefore, folding of both proteins regulates the formation of the DFF40/DFF45 complex. The solution structure of the heterodimeric complex between NTDs of DFF40 and DFF45 reported here shows that the mutual chaperoning includes the formation of an extensive network of intermolecular interactions that bury a hydrophobic cluster inside the interface, surrounded by intermolecular salt bridges.

CD95/Fas induces cleavage of the GrpL/Gads adaptor and desensitization of antigen receptor signaling

The balance between cell survival and cell death is critical for normal lymphoid development. This balance is maintained by signals through lymphocyte antigen receptors and death receptors such as CD95/Fas. In some cells, ligating the B cell antigen receptor can protect the cell from apoptosis induced by CD95. Here we report that ligation of CD95 inhibits antigen receptor-mediated signaling. Pretreating CD40-stimulated tonsillar B cells with anti-CD95 abolished B cell antigen receptor-mediated calcium mobilization. Furthermore, CD95 ligation led to the caspase-dependent inhibition of antigen receptor-induced calcium mobilization and to the activation of mitogen-activated protein kinase pathways in B and T cell lines. A target of CD95-mediated caspase 3-like activity early in the apoptotic process is the adaptor protein GrpL/Gads. GrpL constitutively interacts with SLP-76 via its C-terminal SH3 domain to regulate transcription factors such as NF-AT. Cleavage of GrpL removes the C-terminal SH3 domain so that it is no longer capable of recruiting SLP-76 to the membrane. Transfection of a truncated form of GrpL into Jurkat T cells blocked T cell antigen receptor-induced activation of NF-AT. These results suggest that CD95 signaling can desensitize antigen receptors, in part via cleavage of the GrpL adaptor.

Matrix-independent Survival of Human Keratinocytes through an EGF Receptor/MAPK-Kinase-dependent Pathway

Normal epithelial cells undergo apoptosis when they are denied contact with the extracellular matrix, in a process termed “anoikis.” Conversely, malignant epithelial cells typically acquire anchorage independence, i.e., the capacity to survive and grow in the absence of matrix interaction. Here we asked the question whether anoikis is affected by signaling through the EGF receptor (EGFR). We focused on the EGFR because EGFR signaling is frequently deregulated in malignant epithelial cells. We demonstrate that EGFR activation markedly alleviated the requirement of matrix engagement for survival of primary and immortalized human keratinocytes in suspension culture. Protection of epithelial cells through EGFR activation against anoikis was associated with and required sustained MAPK phosphorylation during the early phase of suspension culture. Interestingly, high levels of MAPK phosphorylation were not only required for EGFR-mediated protection against anoikis but also occurred as a consequence of caspase activation at later stages of suspension culture. These results demonstrate that EGFR activation contributes to anchorage-independent epithelial cell survival and identify MAPK activation as an important mechanism in this process.

l-Arginine-dependent suppression of apoptosis in Trypanosoma cruzi: Contribution of the nitric oxide and polyamine pathways

Until recently, a capacity for apoptosis and synthesis of nitric oxide (⋅NO) were viewed as exclusive to multicellular organisms. The existence of these processes in unicellular parasites was recently described, with their biological significance remaining to be elucidated. We have evaluated l-arginine metabolism in Trypanosoma cruzi in the context of human serum-induced apoptotic death. Apoptosis was evidenced by the induction of DNA fragmentation and the inhibition of [3H]thymidine incorporation, which were inhibited by the caspase inhibitor Ac-Asp-Glu-Val-aspartic acid aldehyde (DEVD-CHO). In T. cruzi exposed to death stimuli, supplementation with l-arginine inhibited DNA fragmentation, restored [3H]thymidine incorporation, and augmented parasite ⋅NO production. These effects were inhibited by the ⋅NO synthase inhibitor Nω-nitroarginine methyl ester (l-NAME). Exogenous ⋅NO limited DNA fragmentation but did not restore proliferation rates. Because l-arginine is also a substrate for arginine decarboxylase (ADC), and its product agmatine is a precursor for polyamine synthesis, we evaluated the contribution of polyamines to limiting apoptosis. Addition of agmatine, putrescine, and the polyamines spermine and spermidine to T. cruzi sustained parasite proliferation and inhibited DNA fragmentation. Also, the ADC inhibitor difluoromethylarginine inhibited l-arginine-dependent restoration of parasite replication rates, while the protection from DNA fragmentation persisted. In aggregate, these results indicate that T. cruzi epimastigotes can undergo programmed cell death that can be inhibited by l-arginine by means of (i) a ⋅NO synthase-dependent ⋅NO production that suppresses apoptosis and (ii) an ADC-dependent production of polyamines that support parasite proliferation.

Involvement of p38 in Apoptosis-associated Membrane Blebbing and Nuclear Condensation

The stress-activated protein kinase p38 is often induced by cytotoxic agents, but its contribution to cell death is ill defined. In Rat-1 cells, we found a strong correlation between activation of p38 and induction of c-Myc–dependent apoptosis. In cells with deregulated c-Myc expression but not in control cells, cis-diamminedichloroplatinum induced p38 activity and typical features of apoptosis, including internucleosomal DNA degradation, induction of caspase activities, and both nuclear (nuclear condensation and fragmentation) and extranuclear (cell blebbing) morphological alterations. The pan-caspase inhibitor N-benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp-fluoromethylketone did not block p38 activation and the p38 inhibitor SB203580 had no detectable effect on the activation of caspases or the in vivo cleavage of several caspase substrates, suggesting that p38 and caspase activation can contribute distinct features of apoptosis. Accordingly, we found that cell blebbing was independent of caspase activity and, rather, depended on p38-sensitive changes in microfilament dynamics likely mediated by heat shock protein 27 phosphorylation. Furthermore, p38 activity contributed to both caspase-dependent and caspase-independent nuclear condensation and fragmentation, suggesting a role in an early event triggering both mechanisms of apoptosis or sensitizing the cells to the action of both types of apoptosis executioners. Inhibiting p38 also resulted in a significant enhancement in cell survival estimated by colony formation. This capacity to modulate the sensitivity to apoptosis in cells with deregulated c-Myc expression suggests an important role for p38 in tumor cell killing by chemotherapeutic agents.

Investigação da atividade apoptótica na abertura luminal dos ductos das glândulas salivares: análise comparativa entre modelo animal e humano

As glândulas salivares são estruturas essenciais para a manutenção da homeostase da cavidade oral pela síntese e secreção do fluido salivar. A disfunção ou perda permanente das glândulas salivares causadas por radioterapia, doenças inflamatórias ou desordens congênitas elevam principalmente o risco de infecções da mucosa oral e de estruturas dentárias, além de potencialmente prejudicar funções fisiológicas como fala, mastigação e paladar, diretamente interferindo na qualidade de vida dos indivíduos afetados. Os tratamentos atualmente disponíveis são apenas paliativos, ressaltando a necessidade de se compreender melhor os processos embriogênicos a fim de desenvolver novas estratégias terapêuticas capazes de regenerar as glândulas salivares. O princípio da formação das glândulas salivares baseia-se na coordenação de diversos processos morfogenéticos, e este trabalho foca particularmente em investigar a formação do espaço luminal do sistema de ductos, uma vez que a adequada abertura dos lumens é um processo essencial para a secreção salivar. Relata-se que a remoção das células centrais dos cordões sólidos epiteliais por morte celular apoptótica é o principal mecanismo de abertura do espaço luminal dos futuros ductos glandulares em camundongos. Porém, pouco se sabe sobre o controle temporal da apoptose durante o desenvolvimento glandular e sobre seu comportamento em glândulas salivares humanas. Neste trabalho, o perfil de expressão de diversas proteínas envolvidas na cascata apoptótica em glândulas salivares fetais humanas foi analisado de acordo com cada estágio morfogenético por imunoistoquímica (Bax, Bak, Bad, Bid, Bcl-2, Bcl-x, Bcl-xL, caspase-3 clivada, caspases-6, -7 e -9, apaf-1, survivina e citocromo c). As análises semi-qualitativas resultaram em negatividade apenas para as proteínas Bcl-2, Bad, Bid e caspase-3 clivada em todas as fases de desenvolvimento. A expressão nuclear de Bax e Bak foi identificada em presumidos espaços luminais em estágios precoces, enquanto Bcl-xL foi o fator antiapoptótico da família Bcl-2 que exibiu expressão nuclear mais importante. Caspases-6, -7 e -9 foram positivas em todas as fases, e a ausência de caspase-3 clivada sugere caspase-7 como principal caspase efetora da apoptose em desenvolvimento de glândulas salivares humanas. Ambos os componentes do complexo apoptossomo foram positivos durante o desenvolvimento glandular, e o inibidor survivina demonstrou mais positividade nuclear em estágios mais avançados. Ao observar a expressão de reguladores apoptóticos durante o desenvolvimento glandular humano, foram realizados experimentos funcionais com culturas de tecido glandular de camundongos para avaliar o papel das caspases durante a formação desta estrutura. Inicialmente detectou-se a atividade apoptótica em glândulas salivares de camundongos albinos no centro dos cordões epiteliais primários a partir de estágios precoces de desenvolvimento através de TUNEL e caspase-3 clivada. A partir disso, foi realizada a inibição apoptótica funcional in vitro durante o mesmo período, que resultou em ductos significativamente mais amplos e em defeitos morfológicos importantes nas estruturas luminal e acinar. Este trabalho evidenciou portanto atividade apoptótica durante a formação de glândulas salivares humanas e de camundongo, expressando-se em fases mais precoces do que reportadas anteriormente. Além disso, a ausência de Bad e Bid indica que a via intrínseca está mais ativa que a extrínseca, e distintos perfis de expressão da maioria das moléculas sugere adicionais funções não-apoptóticas durante a morfogênese glandular.

Ototoxicidade

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Effet des acides gras polyinsaturés EPA et DHA dans un modèle d’infarctus du myocarde

Plusieurs études montrent que les acides gras (AG) oméga-3 sont bénéfiques pour la santé cardiovasculaire. Une étude antérieure dans notre laboratoire a montré que l’administration des acides gras oméga-3 réduit la taille de l'infarctus du myocarde (IM). Cependant, la question demeure de savoir si les deux principaux acides gras oméga-3 à longue chaîne, l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA) possèdent la même efficacité à réduire la taille de l'infarctus. Le but de ce projet sera de déterminer l’efficacité relative de chacun de ces acides gras oméga-3 à protéger le cœur dans un modèle d’ischémie/reperfusion et d’étudier certaines voies de cardioprotection. Des rats mâles adultes Sprague-Dawley ont été nourris pendant 14 jours avec une diète comprenant l'un: 1- aucun AG oméga-3; 2- 5 g d'EPA / kg de nourriture; 3- 5 g de DHA / kg de nourriture; 4- 2,5 g de chaque oméga-3 AG / kg de nourriture; 5- 5 g chaque AG oméga-3 / kg de nourriture. Par la suite, les animaux ont été soumis à une ischémie pendant 40 minutes, causée par l'occlusion de l'artère coronaire gauche descendante. Au bout de 24 heures de reperfusion, la taille de l'infarctus est déterminée. Dans un sous-groupe d'animaux, l'activité d’Akt et des caspase-3 sont mesurées dans la région ischémique après 30 minutes de reperfusion. Finalement, à 15 minutes de reperfusion, l'ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale mPTP est déterminée dans un autre sous-groupe. Les résultats indiquent que les diètes EPA ou DHA réduisent de manière significative la taille de l'infarctus par rapport à la diète sans AG oméga-3, tandis que la combinaison de deux acides gras oméga-3 n'a pas montré de diminution de la taille de l'infarctus. L'activité de la caspase-3 est réduite pour le groupe DHA puis, l'activité d'Akt est augmentée avec les diètes EPA et DHA seules. Finalement, en présence d’une diète enrichie uniquement de DHA, l'ouverture des mPTP est retardée comparativement aux autres diètes.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Mechanisms of negative regulation of inflammasome activation

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Steatosis and liver cell apoptosis in chronic hepatitis C: A mechanism for increased liver injury

Steatosis is increasingly recognized as a cofactor influencing the progression of fibrosis in chronic hepatitis Q however, the mechanisms by which it contributes to liver injury remain uncertain. We studied 125 patients with chronic hepatitis C to assess the effect of steatosis on liver cell apoptosis and the expression of Bcl-2, Bd-x(L), Bax, and tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) and the relationship between liver cell apoptosis and disease severity. A significant increase in liver cell apoptosis was seen in liver sections with increasing grade of steatosis (r = 0.42; P < .0001). Hepatic steatosis and previous heavy alcohol consumption were the only two variables independently associated with the apoptotic index. Increasing steatosis was associated with decreased Bcl-2 mRNA levels and an increase in the proapoptotic Bax/Bcl-2 ratio (r = -0.32, P = .007; and r = 0.27, P = .02, respectively). In the absence of steatosis, increased liver cell apoptosis was not associated with stellate cell activation or fibrosis (r = 0.26, P = .11; r = 0.06, P = .71, respectively). In contrast, in the presence of steatosis, increasing apoptosis was associated with activation of stellate cells and increased stage of fibrosis (r = 0.35, P = .047; r = 0.33, P = .03, respectively), supporting the premise that the steatotic liver is more vulnerable to liver injury. In patients with hepatitis C virus genotype 3, there was a significant correlation between TNF-α mRNA levels and active caspase-3 (r = 0.54, P = .007). In conclusion, these observations suggest a mechanism whereby steatosis contributes to the progression of liver injury in chronic hepatitis C. Further investigation will be required to determine the molecular pathways responsible for the proapoptotic effect of steatosis and whether this increase in apoptosis contributes directly to fibrogenesis.

The role of neurotransmission and the Chopper domain in p75 neurotrophin receptor death signaling

The role of p75 neurotrophin receptor (p75(NTR)) in mediating cell death is now well charaterized, however, it is only recently that details of the death signaling pathway have become clearer. This review focuses on the importance of the juxtamembrane Chopper domain region of p75(NTR) in this process. Evidence supporting the involvement of K+ efflux, the apoptosome (caspase-9, apoptosis activating factor-1, APAF-1, and Bcl-(xL)), caspase-3, c-jun kinase, and p53 in the p75(NTR) cell death pathway is discussed and regulatory roles for the p75(NTR) ectodomain and death domain are proposed. The role of synaptic activity is also discussed, in particular the importance of neutrotransmitter-activated K+ channels acting as the gatekeepers of cell survival decisions during development and in neurodegenerative conditions.

Pontosubicular apoptosis ("necrosis") in human neonates with intrauterine growth retardation and placental infarction

In a previous study of 37 autopsied stillbirths with non-dysmorphic intrauterine growth retardation ( IUGR), 26 cases were associated with placental infarction, a morphologic marker of uteroplacental insufficiency. Nine of the 26 cases with both IUGR and placental infarction, where archival tissue was available, had grey matter ischaemic lesions that were subsequently identified as pontosubicular necrosis. This lesion is now regarded as a localized form of apoptosis. A further eight third trimester stillbirth cases with both IUGR and placental infarction were ascertained prospectively. Sixteen of these 17 cases showed pontosubicular apoptosis, identified morphologically and verified using activated caspase-3 and TUNEL. Five of the 17 cases showed apoptosis in the frontal or temporal cortex as well. In this current study, pontosubicular apoptosis was strongly associated with IUGR and placental infarction in third trimester stillborns, suggesting that uteroplacental insufficiency leading to chronic fetal hypoxaemia may cause cerebral apoptosis.

Thapsigargin modulates osteoclastogenesis through the regulation of RANKL-induced signaling pathways and reactive oxygen species production

Introduction: Apoptosis and differentiation are among the consequences of changes in intracellular Ca2+ levels. In this study, we investigated the effects of the endoplasmic reticular Ca2+-ATPase inhibitor, thapsigargin (TG), on osteoclast apoptosis and differentiation. Materials and Methods: Both RAW264.7 cells and primary spleen cells were used to examine the effect of TG on RANKL-induced osteoclastogenesis. To determine the action of TG on signaling pathways, we used reporter gene assays for NF-kappa B and activator protein-1 (AP-1) activity, Western blotting for phosphoextracellular signal-related kinase (ERK), and fluorescent probes to measure changes in levels of intracellular calcium and reactive oxygen species (ROS). To assess rates of apoptosis, we measured changes in annexin staining, caspase-3 activity, and chromatin and F-actin microfilament structure. Results: At concentrations that caused a rapid rise in intracellular Ca2+, TG increased caspase-3 activity and promoted apoptosis in osteoclast-like cells (OLCs). Low concentrations of TG, which were insufficient to measurably alter intracellular Ca2+, unexpectedly suppressed caspase-3 activity and enhanced RANKL-induced osteoclastogenesis. At these lower concentrations, TG potentiated ROS production and RANKL-induced NF-kappa B activity, but suppressed RANKL-induced AP-1 activity and had little effect on ERK phosphorylation. Conclusion: Our novel findings of a biphasic effect of TG are incompletely explained by our current understanding of TG action, but raise the possibility that low intensity or local changes in subcellular Ca2+ levels may regulate intracellular differentiation signaling. The extent of cross-talk between Ca2+ and RANKL-mediated intracellular signaling pathways might be important in determining whether cells undergo apoptosis or differentiate into OLCs.