α-トコトリエノールは、酸化ストレスを介した海馬初代神経細胞におけるBcl-xLの翻訳後切断を抑制します

Alpha-Tocotrienol Prevents Oxidative Stress-Mediated Post-Translational Cleavage of Bcl-xL in Primary Hippocampal Neurons.

• Han-A Park
• Nelli Mnatsakanyan
• Katheryn Broman
• Abigail U Davis
• Jordan May
• Pawel Licznerski
• Kristi M Crowe-White
• Kimberly H Lackey
• Elizabeth A Jonas

抄録

B-cell lymphoma-extra large (Bcl-xL) は、タンパク質の Bcl2 ファミリーの抗アポトーシスメンバーであり、ミトコンドリア機能を改善することでニューライトの成長と神経伝達をサポートします。しかし、興奮刺激を受けるとBcl-xLは翻訳後に切断されて∆N-Bcl-xLへと変化し、∆N-Bcl-xLが蓄積するとミトコンドリア機能障害や神経細胞死を引き起こすことが知られている。本研究では、興奮障害時の活性酸素の発生が∆N-Bcl-xLの形成につながると仮説を立てた。さらに、α-トコトリエノール（TCT）のような神経保護作用を持つ抗酸化剤を適用することで、抗酸化作用を介して∆N-Bcl-xLによるミトコンドリア機能障害を防止できることを提案した。海馬の初代ニューロンをα-TCT、グルタミン酸、またはその両方の組み合わせで処理した。この研究では、このような研究者の研究成果をもとに、海馬の初代ニューロンにグルタミン酸を投与したところ、細胞内活性酸素とミトコンドリア活性酸素が有意に増加し、∆N-Bcl-xLレベルが上昇した。α-TCTは∆N-Bcl-xLを過剰発現させた海馬ニューロンにおいてミトコンドリア膜電位の低下を抑制したが、これは∆N-Bcl-xLが興奮毒性条件下でミトコンドリア機能の低下を引き起こしたことを示唆している。我々のデータは、活性酸素の産生が∆N-Bcl-xL形成の重要な原因であり、活性酸素の産生を防止することが、∆N-Bcl-xLが介在するミトコンドリア機能障害を防止し、神経細胞の生存を促進するための有効な戦略である可能性を示唆している。

B-cell lymphoma-extra large (Bcl-xL) is an anti-apoptotic member of the Bcl2 family of proteins, which supports neurite outgrowth and neurotransmission by improving mitochondrial function. During excitotoxic stimulation, however, Bcl-xL undergoes post-translational cleavage to ∆N-Bcl-xL, and accumulation of ∆N-Bcl-xL causes mitochondrial dysfunction and neuronal death. In this study, we hypothesized that the generation of reactive oxygen species (ROS) during excitotoxicity leads to formation of ∆N-Bcl-xL. We further proposed that the application of an antioxidant with neuroprotective properties such as α-tocotrienol (TCT) will prevent ∆N-Bcl-xL-induced mitochondrial dysfunction via its antioxidant properties. Primary hippocampal neurons were treated with α-TCT, glutamate, or a combination of both. Glutamate challenge significantly increased cytosolic and mitochondrial ROS and ∆N-Bcl-xL levels. ∆N-Bcl-xL accumulation was accompanied by intracellular ATP depletion, loss of mitochondrial membrane potential, and cell death. α-TCT prevented loss of mitochondrial membrane potential in hippocampal neurons overexpressing ∆N-Bcl-xL, suggesting that ∆N-Bcl-xL caused the loss of mitochondrial function under excitotoxic conditions. Our data suggest that production of ROS is an important cause of ∆N-Bcl-xL formation and that preventing ROS production may be an effective strategy to prevent ∆N-Bcl-xL-mediated mitochondrial dysfunction and thus promote neuronal survival.