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Erschienen in: European Spine Journal 7/2023

10.05.2023 | Original Article

The neuro-protective role of telomerase via TERT/TERF-2 in the acute phase of spinal cord injury

verfasst von: Dong-Gune Chang, Jang-Woon Kim, Hong Jin Kim, Young-Hoon Kim, Sang-Il Kim, Kee-Yong Ha

Erschienen in: European Spine Journal | Ausgabe 7/2023

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Abstract

Purpose

To investigate the interaction of telomerase activity and telomere length on neuro-protection or neuro-degeneration effects after spinal cord injury (SCI).

Methods

A contusive SCI model was developed using 56 Sprague–Dawley rats. Seven rats were allocated into acute injury phase groups (1, 3, 8, 24, and 48 h), and sub-acute and chronic injury phase groups (1, 2, and 4 weeks). Telomerase activity was assessed by telomerase reverse transcriptase (TERT) and telomeric repeat binding factor-2 (TERF-2). Differentiation of activated neural stem cells was investigated by co-expression of neuronal/glial cell markers. Apoptosis expression was also investigated by caspase-3, 8, and 9 using terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labelling staining. Immunofluorescence staining and western blotting were performed for quantitative analyses.

Results

Expression of TERT increased gradually until 24 h post-injury, and was decreased following SCI (P < 0.05). TERF-2 also was increased following SCI until 24 h post-injury and then decreased with time (P < 0.05). Co-localization of TERT and TERF-2 was higher at 24 h post-injury. High expression of TERT was seen in neurons (Neu N Ab), however, expression of TERT was relatively lower in astrocytes and oligodendrocytes. Apoptosis analysis showed persistent high expression of caspases-3, -9, and -8 during the observation period.

Conclusions

Increased TERT and TERF-2 activity were noted 24 h post-injury in the acute phase of SCI with TERF-2 maintaining telomeric-repeat length. Our results suggest that increased activity of telomere maintenance may be related to neuro-protective mechanisms against subsequent apoptosis resulting from DNA damage after acute SCI.
Literatur
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Zurück zum Zitat Sahin E, Colla S, Liesa M, Moslehi J, Müller FL, Guo M, Cooper M, Kotton D, Fabian AJ, Walkey C, Maser RS, Tonon G, Foerster F, Xiong R, Wang YA, Shukla SA, Jaskelioff M, Martin ES, Heffernan TP, Protopopov A, Ivanova E, Mahoney JE, Kost-Alimova M, Perry SR, Bronson R, Liao R, Mulligan R, Shirihai OS, Chin L, DePinho RA (2011) Telomere dysfunction induces metabolic and mitochondrial compromise. Nature 470:359–365. https://doi.org/10.1038/nature09787CrossRefPubMedPubMedCentral Sahin E, Colla S, Liesa M, Moslehi J, Müller FL, Guo M, Cooper M, Kotton D, Fabian AJ, Walkey C, Maser RS, Tonon G, Foerster F, Xiong R, Wang YA, Shukla SA, Jaskelioff M, Martin ES, Heffernan TP, Protopopov A, Ivanova E, Mahoney JE, Kost-Alimova M, Perry SR, Bronson R, Liao R, Mulligan R, Shirihai OS, Chin L, DePinho RA (2011) Telomere dysfunction induces metabolic and mitochondrial compromise. Nature 470:359–365. https://​doi.​org/​10.​1038/​nature09787CrossRefPubMedPubMedCentral
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Zurück zum Zitat Benarroch-Popivker D, Pisano S, Mendez-Bermudez A, Lototska L, Kaur P, Bauwens S, Djerbi N, Latrick CM, Fraisier V, Pei B, Gay A, Jaune E, Foucher K, Cherfils-Vicini J, Aeby E, Miron S, Londoño-Vallejo A, Ye J, Le Du MH, Wang H, Gilson E, Giraud-Panis MJ (2016) TRF2-mediated control of telomere DNA topology as a mechanism for chromosome-end protection. Mol Cell 61:274–286. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2015.12.009CrossRefPubMedPubMedCentral Benarroch-Popivker D, Pisano S, Mendez-Bermudez A, Lototska L, Kaur P, Bauwens S, Djerbi N, Latrick CM, Fraisier V, Pei B, Gay A, Jaune E, Foucher K, Cherfils-Vicini J, Aeby E, Miron S, Londoño-Vallejo A, Ye J, Le Du MH, Wang H, Gilson E, Giraud-Panis MJ (2016) TRF2-mediated control of telomere DNA topology as a mechanism for chromosome-end protection. Mol Cell 61:274–286. https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​molcel.​2015.​12.​009CrossRefPubMedPubMedCentral
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Zurück zum Zitat Hall ED, Yonkers PA, Andrus PK, Cox JW, Anderson DK (1992) Biochemistry and pharmacology of lipid antioxidants in acute brain and spinal cord injury. J Neurotrauma 9(Suppl 2):S425-442PubMed Hall ED, Yonkers PA, Andrus PK, Cox JW, Anderson DK (1992) Biochemistry and pharmacology of lipid antioxidants in acute brain and spinal cord injury. J Neurotrauma 9(Suppl 2):S425-442PubMed
Metadaten
Titel
The neuro-protective role of telomerase via TERT/TERF-2 in the acute phase of spinal cord injury
verfasst von
Dong-Gune Chang
Jang-Woon Kim
Hong Jin Kim
Young-Hoon Kim
Sang-Il Kim
Kee-Yong Ha
Publikationsdatum
10.05.2023
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
European Spine Journal / Ausgabe 7/2023
Print ISSN: 0940-6719
Elektronische ISSN: 1432-0932
DOI
https://doi.org/10.1007/s00586-023-07561-3

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