O envolvimento do cálcio e das junções gap na secreção de S100B em astrócitos de ratos

Abstract

A S100B, uma proteína ligante de cálcio de 21 kDa, possui muitos alvos intracelulares envolvidos no ciclo celular e na regulação do citoesqueleto em astrócitos. Além disso, essa proteína é secretada e possui efeitos autócrinos e parácrinos na glia, plasticidade sináptica e microglia. A expressão de S100B, particularmente a S100B extracelular, é usada como um parâmetro de ativação e/ou morte glial em diversas situações de dano cerebral. Existem muitos imunoensaios para a dosagem de S100B, que diferem em relação à especificidade, sensibilidade, aplicação das amostras e custo. Nós padronizamos dois protocolos para a dosagem de S100B (variando em sensibilidade de 1,9 pg a 10 ng/mL) em amostras de humanos e de ratos, de tecido cerebral, tecido adiposo, soro, líquor, urina e amostras de cultura de células. Muitos secretagogos de S100B já foram identificados, mas o mecanismo de secreção dessa proteína ainda é desconhecido e envolve um mecanismo do tipo não-clássico de secreção. Nós investigamos o papel do Ca2+ na secreção de S100B em cultura primária de astrócitos. Nossos resultados mostraram que o DMSO é um potente secretagogo da S100B. A secreção de S100B induzida por DMSO foi dependente da mobilização de cálcio do retículo endoplasmático, mas não de reorganização do citoesqueleto. A propriedade do DMSO em induzir a secreção de S100B deve ser adicionada à lista de aplicações terapêuticas desse composto, especialmente considerando os efeitos neuroprotetores que têm sido observados da S100B em situações de dano cerebral agudo. Além disso, a utilidade do DMSO como uma ferramenta para investigar a mobilização de cálcio intracelular deve ser levada em consideração. Sabe-se que os astrócitos sentem, interagem e respondem a estímulos gerados pelos neurônios ou pelo dano neuronal e essa resposta envolve a comunicação por junção gap. A vulnerabilidade neuronal a danos é aumentada quando co-culturas de astrócitos e neurônios são expostas a inibidores de junção gap. Entretanto, a inibição das junções gap pode limitar a extensão de uma lesão. Nós investigamos uma possível relação entre a comunicação por junção gap e a secreção de S100B. Nossos dados indicam que o bloqueio das junções gap estimula a secreção de S100B em cultura de astrócitos, bem como em fatias agudas hipocampais. A secreção de S100B foi observada com o uso de diferentes tipos de bloqueadores de junção gap e o resultado foi dependente do tempo, da natureza do inibidor, de seu possível alvo intracelular e/ou do tipo de preparação celular utilizada. Fisiologicamente, um bloqueio local da comunicação por junção gap associado com a liberação de S100B em uma situação de dano favorece a idéia da existência de um mecanismo comum para limitar a extensão da lesão e, simultaneamente, aumentar as chances de sobrevivência celular.

S100B, a calcium-binding protein of 21 kDa, has many putative intracellular targets involved in cell cycle and cytoskeleton regulation in astrocytes. In addition, this protein is also secreted and has autocrine and paracrine effects on glia, synaptic plasticity and microglia. S100B expression, particularly extracellular S100B, is used as a parameter of glial activation and/or death in several situations of brain injury. Several immunoassays for S100B measurement are available, which differ with regard to specificity, sensitivity, sample application, and, of course, economic costs. We standardized two protocols for S100B measurement (range between 1,9 pg and 10 ng/mL) in human and rat samples from brain and adipose tissues, blood serum, cerebrospinal fluid, urine and cell culture. Many S100B secretagogues have been identified, but the underlying mechanism of secretion remains unknown and involves a non-classic export. Herein, we investigate the role of Ca2+ in S100B secretion in primary cultured astrocytes. Results indicate that DMSO is a powerful S100B secretagogue. DMSO induced S100B secretion was dependent on increased intracellular Ca2+ mobilization from endoplasmatic reticulum and independent of cytoskeleton reorganization. Furthermore, the S100B-secreting property of DMSO should be added to the list of therapeutic applications of this compound, particularly considering the neuroprotective effects of S100B that have been observed in acute brain damage. In addition, the usefulness of DMSO per se as a tool to investigate intracellular calcium mobilization should be taken into consideration. Astrocytes sense, integrate, and respond to stimuli generated by neurons or neural injury; this response involves gap junction (GJ) communication. Neuronal vulnerability to injury increased when cocultures of astrocytes and neurons were exposed to GJ inhibitors. However, GJ uncoupling could limit the extension of a lesion. We investigated a possible link between GJ communication and S100B secretion. Our data indicate that GJ blocking stimulates S100B secretion in astrocyte cultures and acute hippocampal slices. S100B secretion was observed with different types of GJ inhibitors; the resulting event was dependent on time, the nature of the inhibitor, its putative molecular target of GJ blocking, and/or the cell preparation used. Physiologically, a local GJ closure associated with release of S100B in injury conditions favors the idea of a common mechanism available to limit the extension of lesion and increase the chances of cell survival.