Les produits chimiques associés au stress oxydatif peuvent être essentiels au développement

WEST LAFAYETTE, Ind. – Selon de nouvelles études animales, certains niveaux de molécules liés au stress oxydatif pourraient être essentiels à la santé et au développement.

Les molécules réactives dérivées de l'oxygène moléculaire, connues sous le nom d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), augmentent de façon spectaculaire dans le corps pendant les périodes de stress environnemental ou de maladie. Ce stress peut entraîner des dommages importants aux cellules et est associé à des conséquences négatives sur la santé telles que le vieillissement, l'infertilité masculine, les maladies dégénératives et le cancer.

"Nous pensons qu'il existe une concentration intermédiaire idéale, mais ni l'extrême n'est bonne", a déclaré Daniel Suter, professeur de sciences biologiques à l'Université Purdue.

Dans une étude récente, l'équipe de Suter a examiné une enzyme qui produit des ROS dans des embryons de poisson-zèbre pour voir si elle est essentielle au développement de leur système nerveux. L'inhibition de cette enzyme, la NADPH oxydase (Nox), a entraîné des complications avec la signalisation entre les yeux et le cerveau. Les résultats ont été publiés dans The Journal of Neuroscience.

L'équipe de recherche a utilisé un médicament appelé celastrol pour inhiber l'activité Nox, ce qui a conduit à des défauts dans la formation de la couche cellulaire ganglionnaire et du nerf optique, qui envoient des signaux de la rétine de l'œil au cerveau.

Mais un médicament pouvait affecter d'autres enzymes que Nox, les chercheurs devaient donc confirmer leurs résultats avec une autre approche. L'équipe s'est tournée vers CRISPR, un système de modification des gènes dans les cellules vivantes et les organismes, pour muter les gènes Nox dans l'embryon du poisson zèbre.

Cette méthode a également permis aux chercheurs de différencier les différentes isoformes de Nox. Leurs résultats montrent que Nox2 pourrait être fonctionnellement important pour le développement neuronal, tandis que des mutations dans Nox5 pourraient conduire à des problèmes de développement plus généraux.

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"Il s'agit vraiment d'une étude sur le rôle des ROS en tant que molécules de signalisation dans le développement normal, mais il a des applications clés pour la santé humaine", a déclaré Suter. "Si vous prenez trop d'antioxydants pour traiter des troubles ou des blessures, vous pourriez aller dans une gamme où vous obtenez des effets négatifs, car en fin de compte vous avez besoin de quelques ROS pour la signalisation normale. Nous essayons de comprendre s'il y a une certaine marge qui est la meilleure. "

Chercheurs des laboratoires Suter, Deng et Leung du Département des sciences biologiques; L'Institut Purdue pour la neuroscience intégrative; Institut d'inflammation, d'immunologie et d'infectiologie; et Bindley Bioscience Centre a contribué à ce travail. La recherche a été soutenue par des subventions de la National Science Foundation, Purdue Research Foundation, Bureau du vice-président exécutif pour la recherche et les partenariats, National Institutes of Health, Centre Purdue pour la recherche sur le cancer et la Fondation internationale de recherche sur la rétine.

Écrivain: Kayla Zacharias, 765-494-9318, [email protected]

Source: Daniel Suter, 765-496-1562, [email protected]

Note aux journalistes: Pour une copie du document, prière de contacter Kayla Zacharias, Purdue News Service, [email protected]


RÉSUMÉ

La carence en nox2 / cybb affecte la connectivité rétinotectale chez le poisson zèbre

Cory J. Weaver, Aslihan Terzi, Haley Roeder, Théoore Gurol, Qing Deng, Yuk Fai Leung, Daniel M. Suter

Les espèces réactives de l'oxygène (ROS) dérivés de la NADPH oxydase (Nox) ont été liées à la polarité neuronale, à l'excroissance axonale, au développement cérébelleux, à la régénération des axones sensoriels et à la neuroplasticité. Cependant, les rôles spécifiques que les isoformes Nox individuels jouent au cours du développement du système nerveux in vivo restent floues. Pour résoudre ce problème, nous avons étudié le rôle de l'activité Nox dans le développement des connexions rétinotectales chez les embryons de poisson-zèbre. Le poisson zèbre exprime généralement quatre gènes nox (nox1, nox2 / cybb, nox5 et duox) dans tout le SNC au début du développement. L'application d'un inhibiteur de pan-Nox, le celastrol, pendant le développement de la croissance du nerf optique, a entraîné une expansion importante de la couche de cellules ganglionnaires, un amincissement de l'ON et une diminution des axones rétiniens atteignant le tectum optique (OT ). À l'exception de l'expansion de GCL, ces effets ont été partiellement améliorés par l'ajout de H2O2, un ROS clé impliqué dans la signalisation Nox. Pour traiter les fonctions Nox spécifiques à l'isoforme, nous avons utilisé CRISPR / Cas9 pour générer des mutations dans chaque gène nox du poisson-zèbre. Nous avons trouvé que les mutants chimériques nox2 / cybb présentaient une amincissement et une diminution de l'innervation de l'OT. De plus, les mutants homozygotes nox2 / cybb (nox2 / cybb /) présentaient une expansion GCL significative et des axones rétiniens mal ciblés dans l'OT. La croissance des neurites des cellules ganglionnaires rétiniennes du poisson zèbre a été réduite par les inhibiteurs de Nox, suggérant un rôle cellulaire-autonome pour Nox dans ces neurones. Collectivement, nos résultats montrent que Nox2 / Cybb est important pour le développement rétinotectal chez le poisson zèbre.

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