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Cytoprotective role of intracellular iron on serum-starved PC12 cells under NGF

Title
Cytoprotective role of intracellular iron on serum-starved PC12 cells under NGF
Authors
최소영
Issue Date
2001
Department/Major
대학원 생물과학과
Keywords
PC12NGFCytoprotective roleintracellular iron
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Abstract
It is well known for nerve growth factor (NGF) to prevent PCl2 cells from being degenerated by serum-withdrawal. However, interestingly, my laboratory found that serum-starved PCl2 cells cultured on plastic dishes coated with poly-L-lysine maintained their viability only for a couple of days even in the presence of NGF. NGF is known to produce nitric oxide (NO) in PCl2 cells, and an iron-NO complex such as dinitro-iron complex (DNIC) was found to keep the cells from apoptosis by inhibiting their caspase activation. Therefore, I examined whether any increase of intracellular iron in serum-starved PCl2 cells could block the cell death occurring in the presence of NGF (N-death) we observed. The N-death was successfully prevented by iron when its cytoplasmic levels were increased either by the use of iron-chelator complexes or by direct incubation with FeCl_(2). Oxy-hemoglobin, an NO scavenger, could also block the N-death and expressions of nNOS were decreased by iron treatment. All these results apparently support that the N-death could be due to the accumulated NO generated by NGF and iron could inhibit the N-death by forming an iron-NO complex for the inhibition of caspase activation. However, neither NOS inhibitors nor a caspase inhibitor could block the N-death significantly. Also, iron did not exert any oxidizing effect of caspases, suggesting that any oxidation of caspases such as S-nitrosylation might not be responsible for the iron block of N-death. Interestingly, iron decreased TrkA activation without altering p75NTR expression, Therefore, taken from all these observations, I tentatively conclude here that iron can keep PCl2 cells from N-death probably through the modifications of an No-independent NGF-signaling pathway, although the possibility for the iron block of N-death by NO removal cannot be completely excluded;Nerve growth factor (NGF) 는 혈청이 없음으로써 일어나는 PCl2 세포사멸을 막아준다고 알려져 있다. 그러나 흥미롭게도 PCl2 세포를 poly-L-lysine 으로 처리한 plastic dish 에 배양했을 때 NGF가 있음에도 불구하고 우리 실험실에서는 세포 생존률이 이틀이상 유지되기 어려움을 알게 되었다. NGF 는 PCl2세포에서 nitric oxide (NO)를 생성시킨다고 알려져 있으며 dinitro-iron complex(DNIC) 와 같은 iron-N0 complex 가 caspase 활성을 억제함으로써 apoptosis를 막는다는 것이 잘 알려져 있다. 그렇기 때문에 혈청이 빠진 PCl2 세포에서 세포 내 철 이온을 증가시켜주면 우리가 관찰한 세포사멸 (N-death)을 억제할 가능성이 있는지 연구해 보았다. Iron-chelator complexes 를 처리하거나 FeCl2 를 직접 가해줌으로써 세포 내 철 이온 양을 증가시켰더니 이러한 N-death 가 억제됨을 알 수 있었다. NO scavenger 인 oxy-hemoglobin 역시 N-death를 억제 시켰고 철 이온을 처리했을 때 nNOS의 발현이 감소되었다. 이러한 결과들은 N-death 가 NGF 에 의해 생성 축적된 NO 에 의한 것이며 철 이온이 caspase 활성을 억제할 수 있는 iron-NO complex 를 형성함으로써 N-death 를 억제할 수 있다는 것을 반영한다. 그러나 NOS 억제제와 caspase 억제제는 N-death를 전혀 막지 못했으며 또한 철 이온은 S-nitrosylation과 같은 caspase 의 산화작용에 관여하지 않는 것으로 판명되었다. 흥미롭게도, iron은 p75NTR 의 발현은 변화시키지 않으면서 TrkA 의 활성화를 감소시켰다. 이러한 결과로부터 이 논문에서는, 비록 철 이온이 NO 를 제거함으로써 N-death 를 억제할 가능성을 완전히 배제할 수는 없지만, 철 이온이 NO 와는 무관한 NGF-signaling 경로를 조절함으로써 N-death 를 막아주는 것으로 잠정적인 결론을 내리고자 한다.;It is well known for nerve growth factor (NGF) to prevent PCl2 cells from being degenerated by serum-withdrawal. However, interestingly, my laboratory found that serum-starved PCl2 cells cultured on plastic dishes coated with poly-L-lysine maintained their viability only for a couple of days even in the presence of NGF. NGF is known to produce nitric oxide (NO) in PCl2 cells, and an iron-NO complex such as dinitro-iron complex (DNIC) was found to keep the cells from apoptosis by inhibiting their caspase activation. Therefore, I examined whether any increase of intracellular iron in serum-starved PCl2 cells could block the cell death occurring in the presence of NGF (N-death) we observed. The N-death was successfully prevented by iron when its cytoplasmic levels were increased either by the use of iron-chelator complexes or by direct incubation with FeCl_(2). Oxy-hemoglobin, an NO scavenger, could also block the N-death and expressions of nNOS were decreased by iron treatment. All these results apparently support that the N-death could be due to the accumulated NO generated by NGF and iron could inhibit the N-death by forming an iron-NO complex for the inhibition of caspase activation. However, neither NOS inhibitors nor a caspase inhibitor could block the N-death significantly. Also, iron did not exert any oxidizing effect of caspases, suggesting that any oxidation of caspases such as S-nitrosylation might not be responsible for the iron block of N-death. Interestingly, iron decreased TrkA activation without altering p75NTR expression, Therefore, taken from all these observations, I tentatively conclude here that iron can keep PCl2 cells from N-death probably through the modifications of an No-independent NGF-signaling pathway, although the possibility for the iron block of N-death by NO removal cannot be completely excluded;Nerve growth factor (NGF) 는 혈청이 없음으로써 일어나는 PCl2 세포사멸을 막아준다고 알려져 있다. 그러나 흥미롭게도 PCl2 세포를 poly-L-lysine 으로 처리한 plastic dish 에 배양했을 때 NGF가 있음에도 불구하고 우리 실험실에서는 세포 생존률이 이틀이상 유지되기 어려움을 알게 되었다. NGF 는 PCl2세포에서 nitric oxide (NO)를 생성시킨다고 알려져 있으며 dinitro-iron complex(DNIC) 와 같은 iron-N0 complex 가 caspase 활성을 억제함으로써 apoptosis를 막는다는 것이 잘 알려져 있다. 그렇기 때문에 혈청이 빠진 PCl2 세포에서 세포 내 철 이온을 증가시켜주면 우리가 관찰한 세포사멸 (N-death)을 억제할 가능성이 있는지 연구해 보았다. Iron-chelator complexes 를 처리하거나 FeCl2 를 직접 가해줌으로써 세포 내 철 이온 양을 증가시켰더니 이러한 N-death 가 억제됨을 알 수 있었다. NO scavenger 인 oxy-hemoglobin 역시 N-death를 억제 시켰고 철 이온을 처리했을 때 nNOS의 발현이 감소되었다. 이러한 결과들은 N-death 가 NGF 에 의해 생성 축적된 NO 에 의한 것이며 철 이온이 caspase 활성을 억제할 수 있는 iron-NO complex 를 형성함으로써 N-death 를 억제할 수 있다는 것을 반영한다. 그러나 NOS 억제제와 caspase 억제제는 N-death를 전혀 막지 못했으며 또한 철 이온은 S-nitrosylation과 같은 caspase 의 산화작용에 관여하지 않는 것으로 판명되었다. 흥미롭게도, iron은 p75NTR 의 발현은 변화시키지 않으면서 TrkA 의 활성화를 감소시켰다. 이러한 결과로부터 이 논문에서는, 비록 철 이온이 NO 를 제거함으로써 N-death 를 억제할 가능성을 완전히 배제할 수는 없지만, 철 이온이 NO 와는 무관한 NGF-signaling 경로를 조절함으로써 N-death 를 막아주는 것으로 잠정적인 결론을 내리고자 한다.
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일반대학원 > 생명·약학부 > Theses_Master
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