Часть 2: Гуперзин А и его нейропротекторная молекулярная передача сигналов при болезни Альцгеймера

Контакт:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы перейти к части 1

Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы перейти к части 3

Цистанхе может помочь при болезни Альцгеймера

3. Нейропротекторная молекулярная сигнализация HupA против AD

нейропротекторныйэффекты лечения HupA являются результатом холинергической передачи сигналов, которая увеличивает экспрессию нейротрофического фактора, синаптическую активность, антагонизм рецептора N-метил-D-аспартата (NMDA) (NMDAR), модуляцию АФК и выживаемость нейронов [3,9].

Высвобождение синаптических пузырьков является одним изнейропротекторныймеханизмы. Во время цикла синаптических везикул в синапсах ЦНС синаптические везикулы наполняются нейротрансмиттерами посредством активного транспорта и образуют пул везикул. Заполненные везикулы закрепляются в активной зоне, где они подвергаются первичной реакции, которая делает их способными к открытию пор слияния, запускаемому Ca2 plus [47]. На этом этапе синаптотагмины функционируют как датчики Ca2 plus; на самом деле, при нокауте синаптотагмина - 1 отсутствует синхронизированное и быстрое высвобождение нейротрансмиттеров, что показывает, насколько актуальна их функция [47]. HupA способствует экспрессии синаптотагмина, улучшая экзоцитоз синаптических пузырьков и высвобождение нейротрансмиттера [48] (см. Таблицу 1).

Как упоминалось ранее, HupA ингибирует АХЭ, поэтому после лечения HupA будет накапливаться ацетилхолин. Передача сигналов ацетилхолина действует в основном через 7nAChR и 4 2nAChR, вызывая противовоспалительный ответ [39]. Передача сигналов ацетилхолином модулирует функцию нервных клеток-предшественников посредством пути митоген-активируемых протеинкиназ/внеклеточных регулируемых сигналом киназ (MAPK/ERK), который также активируется в ответ на HupA, оказываянейропротекторныйфункции [49]. То же самое происходит с передачей сигналов мозгового нейротрофического фактора (BDNF)/тропомиозинового рецептора киназы B (TrkB), которая, в свою очередь, активирует путь фосфатидилинозитол 3-киназы (PI3K)/Akt серин-треонинкиназы (см. Таблицу 1). Активация сигнального пути BDNF/TrkB-зависимого PI3K/TrkB/мишени рапамицина млекопитающих (mTOR) подавляет апоптоз и способствует выживанию нейронов [50]. Холинергическое увеличение BDNF в базальных холинергических нейронах переднего мозга улучшает индукцию и поддержание долговременной потенциации (LTP), синаптическую передачу (действуя на пре- и постсинаптические участки) и пресинаптическое высвобождение возбуждающего нейротрансмиттера глутамата [51]. таким образом предотвращая потерю холинергических нейронов и сохраняя когнитивные функции [52,53]. Наконец, HupA увеличивает уровни фосфорилированного циклического аденозинмонофосфат-чувствительного элемента-связывающего белка (CREB) в гиппокампе, который взаимодействует с BDNF в пути CREB/BDNF, важном для множественных взаимодействий ген-познание-окружающая среда [54]. Один из основныхнейропротекторныйЭффекты HupA заключаются в улучшении накопления A и нейротоксичности посредством различных холинергических механизмов [55]. Во-первых, благодаря своей активности AChEI HupA нарушает взаимодействие AChE-A, как описано в предыдущем разделе (см. Рисунок 2) [19,56,57], ослабляя p53-опосредованную гибель нейронов [37]. HupA оказывает аналогичное действие с молекулой постсинаптической клеточной адгезии нейролигин 1 (NL1) [48]. NL1 имеет внеклеточный домен с высокой степенью сходства с холинэстеразами (ChEs) [58,59]. Сообщалось о взаимодействии между олигомерами NL1 и A. Очищенный внеклеточный ChE-подобный домен NL1 напрямую связывается с олигомерами A [60], а олигомеры A связываются с NL1 в возбуждающих синапсах гиппокампа [61]. Как и в случае с AChE, HupA взаимодействует с ChE-подобным доменом NL1 [46], нарушая взаимодействие A-NL1 и снижая индуцированную олигомеризацией эксайтотоксичность (см. Таблицу 1). Помимо нарушения взаимодействия с олигомерами А, HupA также облегчает накопление А. Несмотря на то, что HupA не влияет на продукцию АРР, он модулирует его расщепление.

APP расщепляется одним из двух возможных путей. В -секретазном неамилоидогенном пути АРР расщепляется -секретазой, такой как белок 10, содержащий домен дезинтегрина и металлопротеиназы (ADAM10), с образованием растворимого эктодомена АРР (sAPP) и связанного с мембраной внутриклеточного С-концевого фрагмента (С83). ). Дальнейший процессинг γ-секретазой расщепляет C83 с образованием пептида 3-kDa (P3) и внутриклеточного домена APP (AICD) [62]. P3 и AICD являются нейротрофическими инейропротекторный[26]. С другой стороны, в β-секретазном амилоидогенном пути расщепление осуществляется с помощью BACE1, что дает несколько более короткий растворимый фрагмент APP (sAPP) и фрагмент C99. Дальнейший процессинг у-секретазой расщепляет С99 и высвобождает AICD и пептид А, что является признаком патологии AD [62].

HupA увеличивает экспрессию фрагментов sAPPa и C83 [26, 32] и в зависимости от дозы восстанавливает конститутивную экспрессию ADAM10, одновременно подавляя мембранную транслокацию BACE1, что препятствует ассоциации BACE1-APP (см. рис. 3). ).

Таблица 1. Молекулярные мишени холинергических механизмов HupA при патологиях, связанных с деменцией, и эффекты лечения.

(AChE: ацетилхолинэстераза; nAChRs: никотиновые ацетилхолиновые рецепторы; Bcl-2: B-клеточная лимфома-2; Bax: Bcl-2-подобный белок 4; Gsk-3: киназа гликогенсинтазы -3 : mTOR: мишень рапамицина у млекопитающих; BDNF: мозговой нейротрофический фактор; TrkB: киназа рецептора тропомиозина B).

Рисунок 3. HupA регулирует обработку приложений. HupA дозозависимо увеличивает активность неамилоидогенного пути за счет расщепления белка-предшественника амилоида (АРР) -секретазой с образованием растворимых фрагментов -АРР, пептида Р3 и фрагмента С83. Они являются нейротрофическими и нейропротекторными и активируются после лечения HupA. HupA также снижает уровни ВАСЕ1, р-секретазы, которая продуцирует растворимые фрагменты -АРР в так называемом амилоидогенном пути, в дополнение к фрагменту С99, который расщепляется с образованием пептида А. Эти продукты запускают апоптотические реакции, такие как вздутие мембран нейронов и сморщивание клеток, что приводит к гибели клеток (APP: белок-предшественник амилоида; BACE1: белок-предшественник амилоида, расщепляющий фермент 1; sAPP: белок-предшественник растворимого амилоида; sAPP: растворимый белок-предшественник амилоида). белок-предшественник-).

В качестве механизма этого эффекта была предложена активация mAChR и путей протеинкиназы C (PKC)/MAPK [15, 23, 46], а также опосредованное HupA увеличение фосфорилирования ERK1/2, которое также может регулировать транскрипцию ADAM10. Другим механизмом холинергической модуляции процессинга APP является активация передачи сигналов Wnt. Передача сигналов Wnt играет решающую роль в пресинаптической сборке, постсинаптической дифференцировке в периферических нервно-мышечных синапсах позвоночных, дифференцировке стволовых клеток, а также в развитии и поддержании ЦНС [63-65]. Недавние данные свидетельствуют о том, что он также регулирует сосудистую стабильность, целостность ГЭБ и воспаление [66]. В каноническом пути Wnt или пути Wnt/-catenin лиганды Wnt связываются с рецепторами семейств Frizzled (FZD) и родственных липопротеинам низкой плотности (LRP) белков на поверхности клетки и активируют несколько компонентов цитоплазматического реле, включая GSK{{ 13}} и аденоматозный полипоз толстой кишки (APC), наконец, передающий сигнал к -катенину. -катенин проникает в ядро ​​и образует комплекс с лимфоидным энхансер-связывающим фактором 1 (LEF1), чтобы активировать транскрипцию генов-мишеней Wnt. Пути передачи сигналов Wnt, которые не зависят от -катенина, называются неканоническими путями, которые включают путь планарной клеточной полярности (PCP), также известный как путь N-концевой киназы Wnt/Jun (JNK), и путь Wnt/Ca2. плюс путь [63] (см. рис. 4).

Рисунок 4. HupA влияет на передачу сигналов Wnt. HupA влияет как на каноническую, так и на неканоническую передачу сигналов Wnt. Что касается канонической передачи сигналов, HupA модулирует путь Wnt/-catenin путем подавления активности GSK-3. HupA увеличивает уровни фосфорилирования GSK-3/, что стабилизирует -катенин и активирует экспрессию его генов-мишеней, связанных с синаптической пластичностью и выживанием нейронов, при этом предотвращая гиперфосфорилирование тау и нейротоксичность А. HupA также взаимодействует с неканоническим путем посредством передачи сигналов PKC/MAPK. Активация PKC также ингибирует активность GSK-3 и играет роль в усилении экспрессии -секретазы, предотвращая накопление A и апоптоз нейронов (Wnt: бескрылый сайт интеграции; GSK3: киназа 3 гликогенсинтазы; PKC: протеинкиназа C; MAPK: митоген-активируемая протеинкиназа).

Ингибирование передачи сигналов Wnt вызывает когнитивный дефицит, увеличивает фосфорилирование тау, увеличивает концентрацию пептида A 1-42 и соотношение A 42/A 40 в гиппокампе и снижает концентрацию A 1-42 в спинномозговой жидкости, что указывает на недостаточный клиренс. через ГЭБ [18]. Т.о., активация передачи сигналов Wnt с помощью HupA уменьшает нагрузку А и когнитивный дефицит [23,25,32].

Передача сигналов Wnt также модулирует неамилоидогенный процессинг APP, т.к. активация транскрипции генов-мишеней Wnt посредством транслокации -catenin направляет процессинг APP в сторону ADAM10, в то время как репрессирует транскрипцию BACE1, тем самым связывая передачу сигналов Wnt и накопление A [67], как упоминалось ранее. GSK-3 является одним из компонентов цитоплазматического ретранслятора Wnt, и его повышенная активация вызывает повышенное фосфорилирование -катенина, которое ингибирует каноническую передачу сигналов Wnt [63] и признаки AD, такие как избыточное фосфорилирование тау-белка и генерация A. Кроме того, было показано, что A ухудшает передачу сигналов PI3K/Akt, что приводит к активации GSK-3. Это создает петлю обратной связи, которая вызывает гиперфосфорилирование тау, образование нейрофибриллярных клубков, синаптотоксичность, потерю синапсов и, в конечном итоге, гибель нейронов [64]. Однако, как упоминалось ранее, HupA усиливает передачу сигналов PKC, а PKC ингибирует активность GSK-3, предотвращая фосфорилирование тау и продукцию А (см. рис. 4) [32]. За счет активации передачи сигналов Wnt и PKC лечение HupA восстанавливает неамилоидогенный процессинг APP, что указывает на то, что эти пути могут быть центральными для HupA.нейропротекторныйэффекты в отношении бремени А [32] (см. Таблицу 1). Более того, с помощью этих механизмов HupA защищает пресинаптическую структуру и синаптическую пластичность [26,32,61,68] (см. Таблицу 1).

цистанхе фарма специальныйдляр Болезнь Альцгеймера

HupA также действует через нехолинергические механизмы, воздействуя на структуру и функцию митохондрий, а также на Fe2 плюс гомеостаз. Митохондриальные нарушения были описаны при патологии AD, включая изменения в морфологии, нарушение цикла трикарбоновых кислот (TCA), снижение активности цитохром C (CytoC) оксидазы и окислительный стресс [69]. А может накапливаться в митохондриях, взаимодействуя с митохондриальным белком А - связывающим алкогольдегидрогеназой (АБАД), вызывая возмущения, приводящие к нейротоксичности и апоптозу. Накопление и митохондриальная дисфункция синергируют, чтобы активировать нейродегенеративные пути, связанные с потерей когнитивных функций [52,53]. Митохондрии инициируют апоптоз, высвобождая белки, такие как CytoC, из межмембранного и внутрикостного пространств с последующей активацией каспаз и фактора, индуцирующего апоптоз (AIF) (каспаз-независимый путь апоптоза). Пермеабилизация внешней мембраны приводит к нарушению метаболизма митохондрий с последующим набуханием митохондрий и гибелью нейронов [69]. В свою очередь, сверхэкспрессия АРР может влиять на функцию митохондрий, нарушая локализацию белка NIPSNAP1 в митохондриальном матриксе посредством прямого взаимодействия, изменяя связывание компонентов дигидролипоилтрансацилазы и дигидролипоилтрансацетилазы комплекса кетокислот с разветвленной цепью и комплекса пируватдегидрогеназы во внутренней мембране митохондрий. 37] (см. рис. 5). HupA ингибирует цитоплазматическую транслокацию CytoC и расщепление каспазы -3 [69], ослабляя сигналы, индуцирующие апоптоз (см. Таблицу 2), и, возможно, предотвращает митохондриальную дисфункцию, вызванную АРР, обращая вспять нарушение локализации белка NIPSNAP1 в митохондриальном матриксе. [37]. HupA также активирует глутатионпероксидазу (GSH-Px), супероксиддисмутазу (SOD) и каталазу (CAT), тем самым предотвращая окислительный стресс [70]. Опосредованная HupA нейропротекция, возможно, включает восстановление интактной двойной мембраны, что восстанавливает мембранный потенциал и продукцию АТФ, что означает сохранение энергетического гомеостаза [35, 52] (см. Таблицу 2). Протеомный анализ подтверждает, что HupA увеличивает экспрессию белков, участвующих в окислительном фосфорилировании [37].

Рисунок 5. HupA восстанавливает целостность митохондрий после воздействия A. А пересекает митохондриальную двойную мембрану и агрегирует в матриксе. Митохондриальные нарушения включают изменения в морфологии, нарушение цикла ТСА и снижение активности оксидазы CytoC. Гибель клеток инициируется высвобождением белков из межмембранного и внутрикостного пространств, которые активируют каспазы и AIF (каспазо-независимый путь апоптоза). Пермеабилизация внешней мембраны приводит к нарушению метаболизма митохондрий с последующим набуханием митохондрий, накоплением АФК и гибелью нейронов. Обработка HupA предотвращает накопление A в матриксе, а также взаимодействие A с митохондриальными белками. HupA предотвращает высвобождение CytoC и последующий апоптоз. Он также восстанавливает общую стабильность мембран, тем самым защищая митохондриальную ферментативную активность, мембранный потенциал и образование АТФ. HupA также обогащает белки, участвующие в окислительном фосфорилировании, улучшая митохондриальное дыхание (ABAD: бета-амилоид-связывающая алкогольдегидрогеназа; CAT: каталаза; GSH-PX: глутатионпероксидаза; SOD: супероксиддисмутаза; ROS: активные формы кислорода; IMS: межмембранное пространство; CytoC : цитохром C; Cas-3: каспаза-3; AIF: фактор, индуцирующий апоптоз).

Таблица 2. Молекулярные мишени нехолинергических механизмов HupA при деменции и эффекты лечения.

Cytotec: цитохром С; Cas-3: каспаза-3; AIF: фактор, индуцирующий апоптоз; КАТ: каталаза; GSH-PX: глутатионпероксидаза; СОД: супероксиддисмутаза; TFR1: рецептор трансферрина 1; АФК: активные формы кислорода; APP: белок-предшественник амилоида; IRP: регуляторный белок железа).

Что касается гомеостаза Fe2 plus, сообщалось, что модели мышей AD имеют повышенные уровни Fe2 plus в коре и гиппокампе по сравнению с мышами дикого типа. Соответственно, экспрессия белка рецептора трансферрина 1 (TFR1) повышается у мышей APPswe/PS1dE9, что объясняет увеличение Fe2 плюс поглощение [34]. Fe2 plus-опосредованная нейродегенерация может возникать при подавлении активности -секретазы, ингибируя неамилааоидогенный путь, с сопутствующим увеличением экспрессии АРР из-за функционального железо-чувствительного элемента (IRE), который был идентифицирован в промоторе АРР, что могло бы объяснить почему уровни АРР увеличиваются после лечения Fe2 plus и снижаются после лечения хелаторами. Альтернативным объяснением может быть то, что трансляционная экспрессия АРР может быть направлена ​​посредством высвобождения классического репрессорного взаимодействия между мРНК АРР и регуляторным белком железа -1 (IRP-1) [34]. HupA может действовать непосредственно как хелатор Fe2 плюс, снижая способность IRP-1 индуцировать трансляцию APP [34]. HupA также подавляет экспрессию TFR1 у мышей in vivo, что снижает поглощение трансферрин-связанного железа (TBI) нейронами [34] (см. рис. 6) (см. табл. 2).

трава эпимедиум стреловидный

Наконец, следует отметить, что HupA снижает экспрессию провоспалительных цитокинов за счет активации nAChR. Активируя холинергический противовоспалительный путь, эфферентная дуга воспалительного рефлекса в ЦНС приводит к подавлению экспрессии воспалительных цитокинов и системных воспалительных реакций. Активация 7nAChR подавляет активацию макрофагов, микроглии и астроцитов, ингибируя продукцию провоспалительных цитокинов, в то время как экспрессия противовоспалительных цитокинов не изменяется [10,46,71]. Холинергические противовоспалительные эффекты HupA подавляют секрецию IL-1, IL-6, TNF- и передачу сигналов NF-kB, ослабляя нейровоспалительный ответ [72].

Рисунок 6. HupA регулирует гомеостаз Fe2 плюс. HupA предотвращает накопление Fe2 plus внутри нейронов. Он может действовать как хелатор, а также подавлять экспрессию TFR1 и предотвращать поглощение Fe2 плюс клеткой. Снижая концентрацию Fe2 plus внутри нейрона, HupA уменьшает трансляцию APP. Fe2 plus связывает IRP, высвобождая его из мРНК APP, которая затем может транслироваться. В присутствии HupA концентрация Fe2 plus падает, и высвобождается меньше IRP, транслируется бессмысленный APP. HupA косвенно снижает АФК посредством всех этих механизмов (TFR1: трансферриновый рецептор 1; Tf: трансферрин; TBI: трансферрин-связанное железо; АФК: активные формы кислорода; APP: белок-предшественник амилоида; IRP: регуляторный белок железа).

эхинакозид для памяти