Ruolo dell'ossido nitrico sintasi neuronale (nNOS) nella modulazione dell'omeostasi redox intracellulare

Nitric oxide (NO) plays an important role in both physiological and pathophysiological mechanisms involving properties at the chemical, cellular, and physiological levels. The relatively low concentration of NO required being an antioxidant suggests that in addition to its involvement with cyclic GMP, this radical molecule serves to counterbalance oxidative stress. This balance between NO and oxidative stress provides an important regulatory mechanism in numerous physiological effects. Imbalance in this redox symbiotic relationship can lead to different pathophysiological conditions. Here we demonstrate the neuroprotective role played by nNOS/NO in counteracting the ROS-mediate ciotoxicity, induced by treatment with garlic derivatives. In particular, we found that, besides their role in promoting growth arrest and apoptosis, either oil-soluble derivatives DADS or water GE significantly increased the content of nNOS in neuronal cell lines. Next to the antioxidant action of NO, each cell is equipped with an extensive antioxidant system to counteract their harmful properties directly by interception or indirectly through reversal of oxidative damage. In central nervous system, the antioxidant defence system and nNOS may interact to ensure the integrity and homeostasis of neuronal cells. Especially in the nervous system the nNOS/NO may directly or indirectly modulate the activity and expression of antioxidant defence systems. Indeed, we further analysed the influence of endogenous overproduction on NO on the intracellular antioxidants SOD1 and GSH in cell lines of neuronal and non-neuronal origin. We report that nNOS over-expression induced a NO-dependent increase in the concentration of GSH thus reinforcing the idea that it represents a protective agent against NO cytotoxicity. On the other hand, the nNOS over-expression causes a NO-indipendent down-regulation of SOD1 in terms of mRNA, protein and activity levels.

L'ossido nitrico (NO) è una molecola in grado di svolgere funzioni diverse e contrapposte in dipendenza della sua concentrazione e del sito di produzione: ad alte concentrazioni (? ­M-mM) può provocare effetti tossici, mentre a basse concentrazioni (nM) può funzionare da secondo messaggero e da antiossidante. Per chiarire i meccanismi attraverso i quali l' NO esplica la sua funzione di antiossidante e di mantenimento dell' omeostasi cellulare, abbiamo esaminato gli effetti del trattamento con derivati organosolfurici dellâ aglio (DADS e GE), in grado di incrementare i livelli intracellulari di ROS in cellule di neuroblastoma umano SH-SY5Y, che esprimono costitutivamente la nNOS. I seguenti studi ci hanno dimostrato che i derivati organosolfurici dell' aglio potrebbero modulare il contenuto di nNOS e suggeriscono come l' NO potrebbe svolgere un importante ruolo nel bloccare la citotossicità indotta dai ROS. Accanto all' azione antiossidante dell'NO, ogni cellula presenta un sistema di difesa antiossidante indispensabile nel bloccare lo stress ossidativo/nitrosativo. In particolare, il sistema nervoso rappresenta una regione dell' organismo altamente aerobia e i livelli della sua difesa antiossidante sono relativamente bassi, si ipotizza, quindi, che la nNOS con il suo prodotto NO e gli antiossidanti intracellulari, interagiscano allo scopo di mantenere l'equilibrio della cellula nervosa. La SOD1 e il GSH rappresentano due degli antiossidanti che potrebbero interagire in modo diretto o indiretto con la nNOS o con l' NO, a livello del sistema nervoso. I seguenti studi propongono come un flusso endogeno di NO, dovuto a sovraespressione dell' enzima nNOS, possa influenzare l' omeostasi cellulare e l' espressione di un antiossidante intracellulare, il GSH. Infine, abbiamo mostrato come la nNOS, attraverso un meccanismo NO-indipendente, sembra regolare negativamente la trascrizione del gene che codifica per la SOD1, interagendo direttamente con il fattore di trascrizione Sp1 impedendo il suo legame al promotore del gene sod1 e down-regolando, così, il suo contenuto in mRNA, l' attività e il contenuto proteico.