Zika Virus Promotes Neuronal Cell Death in a Non-Cell Autonomous Manner by Triggering the Release of Neurotoxic Factors
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Universidade Federal de Minas Gerais
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O vírus Zika promove a morte de células neuronais de forma não autônoma, desencadeando a liberação de fatores neurotóxicos
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Resumo
O vírus Zika (ZIKV) causou recentemente um surto mundial de infecções associadas a graves complicações neurológicas, incluindo microcefalia em bebês nascidos de mães infectadas. O ZIKV apresenta alto neurotropismo e promove neuroinflamação e morte celular neuronal. Demonstramos recentemente que o bloqueio do receptor N -metil -D -aspartato (NMDAR) pela memantina previne a morte celular neuronal induzida pelo ZIKV. Aqui, mostramos que o ZIKV induz apoptose de maneira não autônoma, desencadeando a morte de neurônios não infectados pela liberação de fatores citotóxicos. Culturas neuronais infectadas com ZIKV exibem níveis aumentados de fator de necrose tumoral-α (TNF-α), interleucina-1β (IL-1β) e glutamato. Além disso, os neurônios infectados exibem expressão aumentada de GluN2B e aumento do Ca²⁺ intracelular.2+concentração. O bloqueio do NMDAR contendo GluN2B pelo ifenprodil normaliza o Ca.2+níveis e resgata a morte de células neuronais. Notavelmente, o bloqueio de TNF-α e IL-1β diminui o Ca induzido por ZIKV2+O fluxo através de receptores NMDAR contendo GluN2B reduz a morte celular neuronal, indicando que essas citocinas podem contribuir para a sensibilização e neurotoxicidade dos receptores NMDAR. Além disso, culturas infectadas com ZIKV e tratadas com ifenprodil exibem maior ativação da via neuroprotetora, incluindo a quinase regulada por sinal extracelular (ERK) e a proteína de ligação ao elemento de resposta ao cAMP (CREB), o que pode explicar a neuroproteção mediada pelo ifenprodil. Em conjunto, nossos dados lançam luz sobre os mecanismos neurotóxicos desencadeados pelo ZIKV e começam a elucidar como o bloqueio dos receptores NMDAR contendo GluN2B pode prevenir a neurotoxicidade.
Abstract
Zika virus (ZIKV) has recently caused a worldwide outbreak of infections associated with severe neurological complications, including microcephaly in infants born from infected mothers. ZIKV exhibits high neurotropism and promotes neuroinflammation and neuronal cell death. We have recently demonstrated that N-methyl-d-aspartate receptor (NMDAR) blockade by memantine prevents ZIKV-induced neuronal cell death. Here, we show that ZIKV induces apoptosis in a non-cell autonomous manner, triggering cell death of uninfected neurons by releasing cytotoxic factors. Neuronal cultures infected with ZIKV exhibit increased levels of tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-1β (IL-1β), and glutamate. Moreover, infected neurons exhibit increased expression of GluN2B and augmented intracellular Ca2+ concentration. Blockade of GluN2B-containing NMDAR by ifenprodil normalizes Ca2+ levels and rescues neuronal cell death. Notably, TNF-α and IL-1β blockade decreases ZIKV-induced Ca2+ flux through GluN2B-containing NMDARs and reduces neuronal cell death, indicating that these cytokines might contribute to NMDAR sensitization and neurotoxicity. In addition, ZIKV-infected cultures treated with ifenprodil exhibits increased activation of the neuroprotective pathway including extracellular signal-regulated kinase and cAMP response element-binding protein, which may underlie ifenprodil-mediated neuroprotection. Together, our data shed some light on the neurotoxic mechanisms triggered by ZIKV and begin to elucidate how GluN2B-containing NMDAR blockade can prevent neurotoxicity.
Assunto
Zika virus, Infecção por zika virus, Doenças neuroinflamatórias, Receptores de n-metil-d-aspartato
Palavras-chave
Zika virus, N-methyl-d-aspartate receptors, GluN2B, Tumor necrosis factor-α, Interleukin-1β
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https://www.frontiersin.org/journals/immunology/articles/10.3389/fimmu.2017.01016/full