Διερεύνηση του ρόλου της MSK1 κατά το οξειδωτικό στρες στην καρδιά:
Creators: name: Μελλίδης, Κυριάκος Αντωνίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: καρδιομυοκύτταρα
ενδοκυτταρική σηματοδότηση
οξειδωτικό στρες
cardiomyocytes
intracellular signaling
oxidative stress

description: Το οξειδωτικό στρες αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες που ενοχοποιούνται για την εκδήλωση καρδιακών παθήσεων. Η παραγωγή των ενεργών ειδών οξυγόνου (ROS) τόσο κατά την ισχαιμία όσο και κατά την επαναιμάτωση οδηγεί τα καρδιομυοκύτταρα σε υπερτροφία ή κυτταρικό θάνατο (απόπτωση, νέκρωση, αυτοφαγία). Η απόκριση αυτή των καρδιομυοκυττάρων έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση πολύπλοκων σηματοδοτικών μονοπατιών που περιλαμβάνουν ενεργοποίηση κινασών, μεταγραφικών παραγόντων και μεταγραφή γονιδίων. Μια από τις κινάσες που ενεργοποιούνται κατά το οξειδωτικό στρες είναι η MSK1 (κινάση ενεργοποιημένη από στρες και μιτογόνα), η οποία θεωρείται σημείο σύγκλισης δυο διαφορετικών σηματοδοτικών μονοπατιών, των ERK1/2 και p38 MAPK. H MSK1 εντοπίζεται στον πυρήνα διαφόρων κυτταρικών τύπων και η ενεργότητα της ρυθμίζεται μέσω πολλαπλών φωσφορυλιώσεων. Ο φυσιολογικός ρόλος της κινάσης δεν έχει πλήρως αποσαφηνιστεί αν και υπάρχουν δεδομένα που υποστηρίζουν την εμπλοκή της στην φλεγμονώδη απόκριση αλλά σε μηχανισμούς κυτταρικής επιβίωσης. Παρόλα αυτά τα δεδομένα για τον ρόλο της στην καρδιά είναι ελάχιστα. Στόχος της παρούσας εργασίας ήταν η αποσαφήνιση του ρόλου της κινάσης MSK1 στην απόκριση των καρδιομυοκυττάρων κατά το οξειδωτικό στρες. Χρησιμοποιήθηκαν απομονωμένα καρδιομυοκύτταρα από αρσενικούς ενήλικες επίμυες, τα οποία υποβλήθηκαν σε οξειδωτικό στρες είτε με επώαση σε διάλυμα προσομοίωσης ισχαιμίας είτε με H2O2 (0.02, 0.1mM). Διερευνήθηκε η ενεργοποίηση μέσω φωσφορυλίωσης της MSK1 στα ερεθίσματα αυτά καθώς και τα σηματοδοτικά μονοπάτια που την ενεργοποιούν. Στη συνέχεια με την χρήση του ειδικού αναστολέα SB747651A της MSK1 προσδιορίστηκε ο ρόλος της στη βιωσιμότητα των καρδιομυοκυττάρων, στην επαγωγή της απόπτωσης και στην έκφραση της αντιαποπτωτικής πρωτείνης Bcl2. Επίσης διερευνήθηκε η ενεργοποίηση της σε εμποτισμένες καρδιές επίμυων έπειτα από πρόκληση ισχαιμίας παρουσία ή μη του ειδικού αναστολέα καθώς και η συσχέτιση της με την ενεργοποίηση του μεταγραφικού παράγοντα CREB και τα επίπεδα έκφρασης της Bcl2. Διαπιστώθηκε ότι για την ενεργοποίηση της MSK1 κατά την ισχαιμία είναι απαραίτητα τα σηματοδοτικά μονοπάτια των ERK1/2 και p38 MAPK. Επίσης η αναστολή του μορίου κατά το οξειδωτικό στρες προκάλεσε μείωση της βιωσιμότητας των καρδιομυοκυττάρων, αύξηση των επιπέδων απόπτωσης και μείωση των επιπέδων έκφρασης της Bcl2. Επίσης διαπιστώθηκε για πρώτη φορά πως η MSK1 ενεργοποιείται κατά την ισχαιμία σε εμποτισμένη καρδία, ενώ η αναστολή της μειώνει την έκφραση της Bcl2 και την φωσφορυλίωση του CREB. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα η ενεργοποίηση της MSK1 κατά το οξειδωτικό στρες που προκαλείται έπειτα από ισχαιμία έχει καρδιοπροστατευτικό ρόλο. Ο προστατευτικός της ρόλος διαμεσολαβείται με την ενεργοποίηση της αντιαποπτωτικής πρωτείνης Bcl2 μέσω φωσφορυλίωσης του CREB χωρίς όμως να αποκλείεται και η συμμετοχή άλλων κινασών.
description: Oxidative stress is one of major contributing factors in the development of heart diseases. The production of reactive oxygen species (ROS) during ischemia and reperfusion leads to either cardiomyocyte hypertrophy or death (apoptosis, necrosis, autophagy). This response triggers complex signaling pathways that include activation of kinases, transcription factors and gene expression. MSK1 (mitogen and stress activated kinase 1), one of the many kinases that participate in the cellular response against oxidative stress, is considered as a convergence point downstream of two different signaling pathways, ERK1/2 and p38 MAPK. MSK1 localizes in the nucleus of various cellular types and its activation is regulated through multiple phosphorylations. The physiological role of this kinase is still under investigation, although data support its implication in the inflammatory response and in cell survival mechanisms. The role of MSK1 in the heart remains to be elucidated. We sought to investigate the potential role of MSK1 in the response of cardiomyocytes to oxidative stress. Isolated cardiomyocytes from adult male rat were subjected to oxidative stress either by simulated ischemia, or by H2O2 (0.02, 0.1mM). The phosphorylation and the signaling pathways potentially linked to MSK1 activation were investigated. Using the MSK1 specific inhibitor SB747651A, the role of the kinase in the viability of cardiomyocytes, the induction of apoptosis and the expression of the anti-apoptotic protein Bcl-2 was determined. MSK1 activation was also examined in perfused rat hearts. Phosphorylation of the transcription factor CREB and the levels of Bcl-2 were determined in perfused hearts subjected to ischemia with or without inhibition of MSK1. The results demonstrate that activation of MSK1 during ischemia is mediated through both ERK1/2 and p38 MAPK signaling pathways in cadiomyocytes. In addition, inhibition of MSK1 during oxidative stress led to a decrease in cell viability, increased apoptosis and reduction of Bcl-2 levels. Furthermore, it is shown for the first time that MSK1 is activated during ischemia in perfused heart, whereas its inhibition reduces both the expression of Bcl-2 and CREB phosphorylation. In conclusion, MSK1 activation during oxidative stress seems to be cardioprotective. Its protective role is possibly mediated by activation of the anti-apoptotic protein Bcl-2 through CREB phosphorylation, without excluding the potential contribution of other kinases as well.