Store-Operated Calcium Entry Inhibition and Plasma Membrane Calcium Pump Upregulation Contribute to the Maintenance of Resting Cytosolic Calcium Concentration in A1-like Astrocytes

Abstract

Los astrocitos A1 reactivos altamente neurotóxicos se han asociado a varias enfermedades neurodegenerativas humanas. neurodegenerativas humanas. La expresión de la proteína del complemento C3 está fuertemente regulada al alza en los astrocitos A1 y se ha demostrado que esta proteína es un biomarcador específico de estos astrocitos. Varias citoquinas liberadas en las enfermedades neurodegenerativas aumentan la producción del precursor de la proteína amiloide (APP) y péptidos amiloides β neurotóxicos (A β) en astrocitos reactivos. Además, se ha propuesto que las señales de Ca2+ se han propuesto como un sello distintivo de la remodelación funcional de los astrocitos en modelos de ratón de la enfermedad de Alzheimer. En este trabajo, indujimos la generación de astrocitos reactivos de tipo A1 tras el astroglioma humano U251 con un cóctel de citoquinas TNF-, IL1- y C1q. Estos astrocitos A1-like muestran una mayor producción de APP y péptidos A en comparación con las células U251 no tratadas. Además, los astrocitos A1-like muestran una disminución del (75 10)% del Ca2+ almacenado en el retículo endoplásmico (RE), una atenuación del (85 10)% de la entrada de Ca2+ tras el agotamiento completo de Ca2+ del RE, y un aumento del triple de los péptidos APP y A en comparación con las células U251 no tratadas del retículo endoplásmico, y una expresión tres veces mayor de la bomba de calcio de la membrana plasmática, con respecto a los astrocitos de control no tratados. Esta alteración de la dinámica del Ca2+ intracelular permite a los astrocitos tipo A1 contrarrestar eficazmente la mayor liberación de Ca2+ en la membrana plasmática. contrarrestar eficazmente la mayor liberación de Ca2+ del RE, evitando un aumento de la concentración de Ca2 citosólica de Ca2+ en reposo.

Highly neurotoxic A1-reactive astrocytes have been associated with several human neurodegenerative diseases. Complement protein C3 expression is strongly upregulated in A1 astrocytes, and this protein has been shown to be a specific biomarker of these astrocytes. Several cytokines released in neurodegenerative diseases have been shown to upregulate the production of amyloid protein precursor (APP) and neurotoxic amyloid β (A β) peptides in reactive astrocytes. Also, aberrant Ca2+ signals have been proposed as a hallmark of astrocyte functional remodeling in Alzheimer’s disease mouse models. In this work, we induced the generation of A1-like reactive astrocytes after the co-treatment of U251 human astroglioma cells with a cocktail of the cytokines TNF-, IL1- and C1q. These A1-like astrocytes show increased production of APP and A peptides compared to untreated U251 cells. Additionally, A1-like astrocytes show a (75 10)% decrease in the Ca2+ stored in the endoplasmic reticulum (ER), (85 10)% attenuation of Ca2+ entry after complete Ca2+ depletion of the ER, and three-fold upregulation of plasma membrane calcium pump expression, with respect to non-treated Control astrocytes. These altered intracellular Ca2+ dynamics allow A1-like astrocytes to efficiently counterbalance the enhanced release of Ca2+ from the ER, preventing a rise in the resting cytosolic Ca2+ concentration.