Neurones cérébelleux granule (SCT) sont bien caractérisés en culture et ont servi comme un modèle efficace pour étudier la mort neuronale et développement 1,2,3,4,5, 6. l’expression précoce des récepteurs N-méthyl-D-aspartate (NMDA) en CGN cultures in vitro rend un modèle attrayant pour étudier NMDA induite par la signalisation. L’activation de ces récepteurs NMDA en conjonction avec la dépolarisation de la membrane est utilisée pour modéliser la stimulation de l’activité neuronale physiologiques et a permis pour la recherche sur les mécanismes de la plasticité synaptique 7,8. Au contraire, une stimulation excessive de ces récepteurs par ligand NMDA peut être utilisée pour modéliser l’excitotoxicité, des principaux mécanismes de la perte neuronale dans l’aigu des lésions cérébrales et neurodégénératives maladies 9. Un mécanisme pour l’induction de l’excitotoxicité est par famine ATP en oxygène réduite, comme on le voit avec les lésions neuronales aiguës. Cela se traduit par une dépolarisation membranaire et des concentrations élevées de glutamate de sortie au niveau de la synapse. La surstimulation subséquente du récepteur NMDA par élevés de glutamate provoque Ca2 + afflux excessif par l’intermédiaire de ces récepteurs, qui à son tour active plusieurs voies y compris Ca2 +-activation de protéases, phospholipases, et endonucléases, entraînant la dégradation incontrôlée des composantes cellulaires essentielles et mort cellulaire. En outre, haute intracellulaire Ca2 + conduit à la génération de radicaux libres d’oxygène et mitochondriale dommages 10,11.
Bien que la majorité de la perte neuronale suite excitotoxicité neuronale induite par le NMDA est due à l’influx de calcium et Bax/Bak indépendant, les autres mécanismes de mort cellulaire ne peuvent être exclus de ce modèle. L’apparition des deux nécrotiques et apoptose comme la mort cellulaire en raison de l’excitotoxicité est partiellement due à la génération d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et des lésions de l’ADN provoquée par le haut intracellulaire Ca2 + niveaux 12. Dommages à l’ADN se traduit par la mort neuronale par le biais de mécanismes apoptotiques, étant en corrélation avec les caractéristiques de la mort cellulaire par apoptose, comme l’apparition de masses de chromatine et corps apoptotiques. Induction de l’apoptose est médiée par la libération du cytochrome c par la mitochondrie et s’est avérée être tributaire de Bax/Bak oligomérisation 13. Bax/Bak oligomérisation favorise la formation de pores dans la membrane mitochondriale externe, aboutissant à la libération du cytochrome c et l’activation de pro-apoptotic régulateurs comme on le voit avec une lésion ischémique doux 14.
Génération de ROS est un problème important dans le cerveau en raison du faible niveau endogène d’antioxydants, couplés avec l’exigence d’oxygène importante pour fonctionnement neuronal 15. Lorsqu’il est exposé à un événement ischémique, l’oxyde nitrique synthase est augmentée, production d’oxyde nitrique et d’espèces réactives de l’oxygène 14. L’augmentation de la concentration des radicaux d’oxygène peut entraîner des dommages à l’ADN et indirectement provoquer famine énergétique. Des niveaux élevés de cassures double brin de l’ADN sont corrigées par l’activation de poly ADP-ribose polymérase 1 (PARP-1), une protéine de la chromatine lié aux eucaryote responsable de catalyser le transfert d’unités d’ADP-ribose de NAD+, un processus faisant partie intégrante de Réparation de l’ADN 16. Cependant, avec des dommages excessifs à cause du stress oxydatif, activation de PARP-1 peut provoquer famine énergétique en raison de la vidange accrue sur NAD+, de substrat nécessaire à la production d’ATP par phosphorylation oxydative. En fin de compte, le stress oxydatif va déclencher l’apoptose d’une manière dépendante de Bax/Bak conduisant à la libération du cytochrome mitochondrique c et a été montré pour induire le remodelage mitochondriale dans SCT 17.
Enfin, les variations de concentration de chlorure de potassium (KCl) dans les cultures de la CGN peuvent être utilisées pour modéliser les bas potassium/dépolarisation médiée par apoptose 18,19,20. Lorsqu’ils sont exposés à de faibles concentrations de K+, SCT subissent des changements physiologiques distincts, ce qui entraîne des réductions de la respiration mitochondriale et la glycolyse, attribuée à la réduction de la demande cellulaire 21, ainsi que réduction des niveaux de facteur nucléaire-κB (NFκB) qui réglemente les activités, notamment l’inflammation et la transmission synaptique, 22. Ce modèle est particulièrement intéressant pour l’étude de la mort cellulaire au cours du développement neuronal. L’environnement K+ faible plus étroitement ressemble à des conditions physiologiques et provoque des signes de mort cellulaire vu au cours du développement neuronal 23.
En résumé, le SCT fournit un modèle depuis longtemps afin d’étudier les mécanismes moléculaires sous-jacents de la mort neuronale et la dégénérescence. Le protocole suivant permettra d’isolement et culture du SCT, expression ou la répression d’une voie génétique particulière à l’aide de virus et l’induction de la mort neuronale par des mécanismes différents représentant la dégénérescence et les lésions neuronales.