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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/7861

Title: Determinants of bilirubin neurotoxicity by an in vitro molecular approach
Authors: Coda Zabetta, Carlos Daniel
Supervisor/Tutor: Tiribelli, Claudio
Co-supervisor: Bellarosa, Cristina
Issue Date: 24-Apr-2012
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: Unconjugated Bilirubin (UCB) is the final product of the heme catabolism. The high serum UCB concentrations in the first days of life of the newborns, due to immature mechanisms for hepatic uptake, conjugation and biliary secretion, is called physiological neonatal jaundice. This common condition is generally a benign and transient phenomenon, but in some cases the hyperbilirubinemia can progress to bilirubin encephalopaties ranging from minimally neurological injury to severe and permanent neurodevelopmental dysfunction. In the present thesis the SH-SY5Y neuroblastoma cell line was used to approach the molecular events associated to bilirubin neurotoxicity and highlight the biochemical and molecular events that are induces in the neurons when get contact with the UCB. Depending on the bilirubin concentration and the time of exposure to UCB, we were able to define experimental setups for the study of bilirubin resistance and bilirubin toxicity. Using the model to study bilirubin resistance, it was demonstrated that the resistance is not entirely achieved by limiting the entrance or increasing extrusion of the pigment from the cell, but rather by enhancing the cellular defensive mechanisms, in particular against the oxidative stress. This was achieved by increasing the intracellular glutathione content via the specific induction of the genes and activity of the System Xc-. Furthermore, the cells exposed to bilirubin over-expressed several additional genes that encode for important antioxidant and detoxifying proteins like Heme Oxygenase-1 and NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1. As far as the mechanisms of bilirubin neurotoxicity, we showed that UCB exposure lead to the induction of the intracellular ROS accumulation. Moreover, the data presented report evidences that the bilirubin toxicity could be displayed by a mechanism of excitotoxicity carried out by the cellular release of glutamate. Further studies will be necessary to elucidate the molecular mechanisms by which bilirubin produces neurotoxicity and to understand how the cells avoid the damage. The information presented here could contribute to the identification of targets to avoid the bilirubin damage.
La bilirubina non coniugata (UCB) è il prodotto finale del catabolismo dell’eme. L’ alta concentrazione di bilirubina nei primi giorni di vita del neonato è conosciuto come ittero neonatale. Questa condizione è generalmente benigna e transitoria, ma in alcuni casi l’iperbilirubinemia può portare a encefalopatie che vanno da minimi danni neurologici a severe e permanenti disfunzioni neuronali. Nella presente tesi la linea cellulare di neuroblastoma umano SH-SY5Y è stata utilizzata per identificare gli eventi molecolari associati alla neurotossicità della bilirubina ed evidenziare gli eventi biochimici e molecolari che sono indotti nelle cellule neuronali quando queste sono esposte alla UCB. A seconda della concentrazione e del tempo di esposizione all’ UCB che viene utilizzato, si sono definiti due modelli sperimentali per studiare sia la resistenza delle cellule alla bilirubina che la sua tossicità. Utilizzando il modello per studiare la resistenza alla bilirubina, è stato dimostrato che la resistenza non è completamente dovuta alla limitazione dell’ entrata o alla rapida eliminazione del pigmento dalla cellula, ma da un aumento dei meccanismi di difesa cellulare, in particolare quelli contro lo stress ossidativo. Si è dimostrato che questo’ultimo è dovuto all’aumento intracellulare di glutatione attraverso l’induzione specifica di alcuni geni e ad un aumento dell’attività del Sistema Xc-. Inoltre, le cellule esposte a bilirubina overesprimono vari geni addizionali che codificano per importanti proteine antiossidanti e detossificanti come l’emossigenasi 1 e la NAD(P)H quinone ossidoreduttasi. Per quanto riguarda ai meccanismi di neurotossicità della bilirubina, è stato dimostrato che l’ esposizione a UCB induce l’accumulo intracellulare di ROS. Inoltre, i dati presentati evidenziano che la tossicità della bilirubina può essere dovuta a meccanismi di esototossicità prodotti dalla liberazione cellulare di glutammato. Ulteriori studi servirebbero per completare l’ identificazione dei meccanismi molecolari cui attraverso i quali la bilirubina produce il danno neuronale e capire come le cellule riescono a evitare il danno. L’informazione presentata in questo lavoro potrebbe contribuire all’identificazione di possibili targets che potrebbero prevenire il danno indotto da bilirubina.
PhD cycle: XXIV Ciclo
PhD programme: SCUOLA DI DOTTORATO DI RICERCA IN BIOMEDICINA MOLECOLARE
Description: 2010/2011
Keywords: Bilirubin
System Xc-
Neurotoxicity
ROS
SH-SY5Y cells
Main language of document: en
Type: Tesi di dottorato
Doctoral Thesis
Scientific-educational field: BIO/11 BIOLOGIA MOLECOLARE
NBN: urn:nbn:it:units-4463
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