PI3K/AKTおよびMTOR/P70S6K経路は、酸化ストレス誘発性アポトーシス中に神経プロテクチンD1誘発網膜色素上顔料上皮細胞生存を媒介します

いくつかの形態の網膜変性の開始と進行には、視細胞の細胞の損傷と死を媒介する過度の、反復的、および/または持続的な酸化ストレスが含まれます。ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ（PI3K）/AKTおよびMTOR/P70S6-キナーゼ経路は、酸化ストレスに直面した細胞の生存シグナル伝達の一部であるため、ドコサヘクセン酸由来の神経プロテクチンD1（NPD1）が単一ドースおよび媒介の生存期間であるかどうかを尋ねました。/またはこの経路を介した繰り返し酸化ストレス。この目的のために、過酸化水素（H（2））と腫瘍壊死因子アルファ（TNF-alpha）への曝露によって挑戦したヒト網膜色素上皮（ARPE-19）細胞を使用しました。単回投与酸化ストレス誘発アポトーシスでは、Akt、mTOR、およびp70S6Kのリン酸化が時間と用量依存性の両方であることがわかりました。それぞれワートマンおよびラパマイシンによるPI3KまたはmTOR/P70S6Kの阻害は、それぞれアポトーシスを増加させ、単回用量酸化ストレスによって誘導されるAKTおよびP70S6Kのリン酸化を阻害しました。低用量の2つの曝露、非損傷酸化酸化によりアポトーシスが誘発され、AKT、mTOR、およびp70S6Kのアップレギュレーションがありますが、低用量から低用量のストレスの3つの曝露を伴う細胞のより長い治療は、AKT、mTORのレベルに変化を示しませんでした、またはp70S6k、そして高用量と比較してアポトーシスが強化されました。AKT、MTOR、およびP70S6Kリン酸化（つまり、誘導後30分後）のピーク時に単回投与または短期の反復酸化ストレスに続いて酸化ストレス誘導剤を除去すると、16時間のインキュベーション後のアポトーシスはなく回復しました。3回低用量のストレスで誘導された細胞は、最後の暴露の30分後に酸化ストレスを除去した場合、回復を示しませんでした。NPD1は、RPE細胞を単回投与および反復酸化ストレス誘発アポトーシスの両方に対して保護し、リン酸化AKT、MTOR、およびp70S6Kのより高いレベルを促進しました。我々の結果は、a）繰り返し酸化ストレスは用量依存であり、酸化ストレス誘導剤を除去することによって回収されない可能性があることを示しています。ARPE-19細胞のアポトーシス、およびc）NPD1は、PI3K/AKTおよびMTOR/P70S6K経路を誘導することにより、これらの条件下で保護を及ぼします。

The initiation and progression of several forms of retinal degenerations involve excessive, repetitive, and/or sustained oxidative stress that, in turn, mediate photoreceptor cell damage and death. Since phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt and mTOR/p70S6-kinase pathways are part of survival signaling in cells confronted with oxidative stress, we asked whether or not docosahexaenoic acid-derived neuroprotectin D1 (NPD1) mediates survival upon single-dose and/or repetitive oxidative stress through this pathway. For this purpose, we used human retinal pigment epithelial (ARPE-19) cells challenged by exposure to hydrogen peroxide (H(2)O(2)) plus tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha). We found that in single-dose oxidative stress-induced apoptosis, phosphorylation of Akt, mTOR, and p70S6K was both time- and dose- dependent. Inhibition of PI3K or mTOR/p70S6K by wortmannin and rapamycin, respectively, increased apoptosis and inhibited phosphorylation of Akt and p70S6K induced by single-dose oxidative stress. While two exposures of a low dose, non-damaging oxidation induced apoptosis and upregulation of Akt, mTOR, and p70S6K, longer treatment of the cells with three exposures of low dose to low-dose stress showed no changes in the levels of Akt, mTOR, or p70S6K, and resulted in enhanced apoptosis compared to higher doses. Removing the oxidative stress-inducing agents following the single-dose or short term repetitive oxidative stress at the peak of Akt, mTOR, and p70S6K phosphorylation (i.e., 30 min after induction) led to recovery, with no apoptosis after 16 h of incubation. Cells that were induced with three low doses of stress did not show recovery when oxidative stress was removed 30 min after the last exposure. NPD1 protected the RPE cells against both single-dose and repetitive oxidative stress-induced apoptosis and promoted higher levels of phosphorylated Akt, mTOR, and p70S6K. Together, our results show that a) repetitive oxidative stress is dose dependent and may not be recovered by removing the oxidative stress-inducing agents, b) PI3K/Akt and mTOR/p70S6K pathways play a major role in the protection against oxidative stress-induced apoptosis in ARPE-19 cells, and c) NPD1 exerts protection under these conditions by inducing PI3K/Akt and mTOR/p70S6K pathways.