MONOMERI E OLIGOMERI DI β AMILOIDE 1-42 ESERCITANO EFFETTI DIFFERENTI SU AUTOFAGIA E APOPTOSI

Macroautophagy (commonly referred to as autophagy) involves sequestration of portions of the cytoplasm and intracellular organelles within characteristic double or multi-membrane vacuoles (named autophagosomes) that are addressed to lysosomes for degradation. Apoptosis is the best known form of programmed cell death and involves the activation of catabolic pathways that lead to the rapid destruction of cellular structures and organelles. Interestingly, the two processes are likely to be connected with each other in Alzheimer's Disease (AD) pathogenesis. Disruption of autophagy leads to buildup of incompletely digested substrates, amyloid-β (Aβ) peptide accumulation in vacuoles and cell death. Aβ, in turn, has been shown to affect autophagy. Thus, it is possible that Aβ plays a key role in linking the two processes with each other during AD. Abnormal production and accumulation of Aβ is a critical event in the Alzheimer's Disease, recent findings show that soluble Aß oligomers constitute the major killer form of the peptide, instead, the monomers are involved in physiological processes. Given the relevance of different soluble forms of Aβ1-42 in AD, we have investigated whether monomers and oligomers of the peptide have a different role in causing altered autophagy and cell death. It has been used experimental model in vitro represented by human neuroblastoma cell line, SK-N-BE, differentiated in neuronal cells after treatment with retinoic acid for 10 days and incubated with monomeric and oligomeric Aβ1-42 preparations. Results obtained in this work demonstrate that Aβ monomers significantly increase Beclin 1 and LC3-II levels, but also inhibit lysosomal activity. Furthermore, monomers hamper the formation of Bcl-2/ Beclin 1 complex by activating JNK pathway that phosphorylates Bcl-2 and prevents its interaction with Beclin 1. These data suggest that monomers inhibit apoptosis and allow authophagy with intracellular accumulation of autophagosomes as consequence of inhibitory action on lysosomal activity. Oligomers, in turn, favor the formation of the Bcl-2/ Beclin I complex leading to apoptosis. They also cause a less profound increase in Beclin 1 and LC3-II levels and did not affect the autophagic flux. Our data suggest a link for autophagy and apoptosis with monomers and oligomers, respectively. This is important in light of the fact that the exact role of monomers and oligomers in AD remains to be clearly defined. Further investigation about these studies will help the design of new therapies to treat the disease or at least alleviate its symptoms.

La macroautofagia (comunemente definita autofagia) è un processo catabolico coinvolto nel sequestro di porzioni di citoplasma o di organelli intracellulari mediante caratteristici vacuoli a doppia o multi-membrana, chiamati autofagosomi, che sono indirizzati ai lisosomi per la degradazione. L'apoptosi è la forma di morte cellulare programmata meglio caratterizzata e conosciuta, implicata nell'attivazione di vie di segnalazione che portano ad una rapida demolizione delle strutture e degli organelli cellulari. Questi due processi sono entrambi coinvolti nella patogenesi della malattia di Alzheimer (AD). L'alterazione dell'autofagia determina un accumulo di substrati non completamente digeriti, di β-amiloide (Aβ) in vacuoli autofagici e morte cellulare. Ulteriori studi rivelano che l'Aβ, a sua volta, induce l'autofagia. Si ipotizza che l'Aβ possa essere sia il substrato di un processo autofagico alterato che la sua causa. È possibile che la β-amiloide svolga un ruolo chiave nell' inter-connessione tra autofagia e apoptosi nella malattia di Alzheimer. Un evento cruciale nella patogenesi dell'AD è rappresentato dalla abnorme produzione e dall'accumulo di Aβ, inoltre recenti scoperte dimostrano che gli oligomeri solubili di Aβ costituiscono la forma più tossica del peptide, invece, i monomeri risultano essere coinvolti in processi fisiologici. Data la rilevanza sul piano patogenetico delle differenti forme solubili di Aβ, abbiamo valutato se i monomeri e gli oligomeri avessero differenti ruoli nel causare alterazioni dell'autofagia e nell'indurre la morte cellulare. È stato utilizzato un modello sperimentale in vitro rappresentato dalla linea cellulare di neuroblastoma umano, SK-N-BE, differenziata in senso neuronale in seguito a trattamenti con acido retinoico per dieci giorni e incubata con preparati monomerici e oligomerici di Aβ1-42. I risultati presenti in questo lavoro dimostrano che i monomeri di Aβ aumentano significativamente i livelli di Beclin 1 e di LC3-II e inibiscono l'attività lisosomiale. Inoltre, essi ostacolano la formazione del complesso Bcl-2/ Beclin 1, poiché capaci di attivare la via di segnalazione di JNK, che fosforila Bcl-2 e impedisce la sua interazione con Beclin 1. Questi dati ci hanno permesso di concludere che i monomeri di Aβ inibiscono l'apoptosi e inducono l'autofagia, causando un accumulo di autofagosomi come conseguenza di un'azione inibitoria sull'attività lisosomiale. A loro volta, gli oligomeri, favoriscono la formazione del complesso Bcl-2/ Beclin 1, che attiva il processo apoptotico. Gli oligomeri, inoltre, inducono un lieve e transitorio aumento dei livelli di Beclin 1 e LC3-II, senza inferire sul flusso autofagico. In conclusione, i dati ottenuti indicano che monomeri e oligomeri di Aβ sono collegati rispettivamente ad un blocco dell'attività autofagica e all'induzione dell'apoptosi. Questo è importante in considerazione del fatto che il ruolo esatto dei monomeri e oligomeri in AD rimane ancora da chiarire. Ulteriori approfondimenti in merito a questi studi aiuteranno la progettazione di nuove terapie in grado di curare la malattia o almeno di alleviarne i sintomi.