SNP Rs708727 asociat cu boala Alzheimer în SLC41A1 poate crește riscul pentru boala Parkinson: raport din studiul slovac extins partea 1

Rezumat:

SNP-urile SLC41A1 (A1) rs11240569 și rs823156 sunt asociate cu riscul modificat de boala Parkinson (PD), predominant în populațiile asiatice, iar rs708727 a fost asociat cu boala Alzheimer (AD). În acest studiu, am examinat o potențială asociere a celor trei SNP menționate mai sus și a rs9438393, rs56152218 și rs61822602 (toate trei situate în regiunea promotoare A1) cu PD în populația slovacă.

Boala Parkinson este o tulburare neurologică care afectează adesea capacitatea oamenilor de a-și mișca corpul, dar este posibil ca mulți oameni să nu știe că boala Parkinson poate afecta și memoria oamenilor. Deși acest lucru îi poate îngrijora pe unii oameni, există lucruri pe care le putem face pentru a ne îmbunătăți memoria și a ne menține sănătatea fizică și mentală.

În primul rând, înțelegeți relația dintre boala Parkinson și memorie. Boala Parkinson distruge în primul rând țesutul nervos, în special neuronii dopaminergici, care sunt importanți pentru coordonarea motorie a organismului. În același timp, neuronii dopaminergici afectează și abilitățile noastre cognitive, inclusiv atenția, memoria de lucru și funcția executivă. Prin urmare, în stadiul incipient al dezvoltării bolii Parkinson, pot apărea simptome de pierdere a memoriei, care se vor agrava treptat.

În al doilea rând, ar trebui să înțelegem cum să păstrăm o memorie bună. Deși boala Parkinson poate fi îngrijorătoare, există modalități prin care putem ajuta la menținerea unei bune memorie. De exemplu, măsuri precum un somn bun, o dietă echilibrată, exerciții fizice moderate și învățarea constantă a lucrurilor noi ne pot ajuta toate să ne menținem o memorie bună. În plus, socializarea s-a dovedit, de asemenea, a fi un bun antrenament cognitiv care promovează antrenamentul regulat al funcțiilor neurologice ale creierului.

În cele din urmă, ar trebui să păstrăm o atitudine pozitivă. În timp ce boala Parkinson poate afecta funcția fizică și cognitivă a unei persoane, nu ar trebui să o lăsăm să devină punctul central al vieții noastre. În schimb, ar trebui să menținem întotdeauna o atitudine pozitivă și să ne menținem zilele cât mai împlinite și iubitoare posibil.

Pe scurt, boala Parkinson este legată de memorie, dar putem ajuta la menținerea unei bune memorie prin unele măsuri și metode. În plus, ar trebui să menținem o atitudine pozitivă pentru a face față mai bine diferitelor provocări. Din acest punct de vedere, trebuie să ne îmbunătățim memoria. Cistanche poate îmbunătăți semnificativ memoria, deoarece Cistanche poate regla și echilibrul neurotransmițătorilor, cum ar fi creșterea nivelului de acetilcolină și a factorilor de creștere, care sunt foarte importanți pentru memorie și învățare. În plus, carnea poate, de asemenea, să îmbunătățească fluxul sanguin și să promoveze livrarea de oxigen, ceea ce poate asigura că creierul primește suficientă nutriție și energie, îmbunătățind astfel vitalitatea și rezistența creierului.

Faceți clic pe cunoașteți suplimentele pentru a crește memoria

Din cele șase SNP-uri testate, am identificat doar rs708727 ca fiind asociat cu un risc crescut de apariție a PD la slovaci. Alela minoră (A) din rs708727 este asociată cu PD în modelele genetice dominante și complet supradominante (ORD=1.36 (1.05–1.77), p=0.02 și ORCOD {{11 }}.34 (1.04–1.72), p=0.02). În plus, tripletul genotipic GG(rs708727) + AG(rs823156) + CC(rs61822602) ar putea fi relevant din punct de vedere clinic, în ciuda faptului că prezintă o diferență de dimensiune medie (h mai mare sau egală cu 0,5) (h=0,522) între PD și populațiile de control.

Modelarea RandomForest a identificat puterea SNP-urilor testate pentru discriminarea dintre pacienții cu PD și controale ca fiind în esență zero. Asocierea identificată a rs708727 cu PD în populația slovacă ne conduce la ipoteza că acest polimorfism A1, care este implicat în reglarea epigenetică a expresiei genei ADlinked PM20D1, este implicat și în patobiologia PD (sau universal în neurodegenerare) prin același mecanism sau similar ca în AD.

Cuvinte cheie:

Boala Parkinson; Boala Alzheimer; PARK16; schimbător Na+/Mg2+; SLC41A1; polimorfismul unui singur nucleotide.

1. Introducere

Rolul homeostaziei magneziului (Mg) (MgH) în patofiziologia bolii Parkinson (PD) este subiectul cercetărilor și dezbaterilor în curs. Gama largă de acțiuni ale Mg în fiziologia celulară și la nivelul organismului fundamentează presupunerea că MgH perturbat contribuie la procesele degenerative asociate cu PD.

Magneziul este esențial pentru energia celulară [1,2]. Este necesar pentru producerea de ATP, stabilizarea structurii și activității sale biologice [1-3]. În general, interferează cu homeostazia mitocondrială (MH) la diferite niveluri, de la organizarea structurală a mitocondriilor la diferite procese de respirație mitocondrială [1–6].

Relația strânsă dintre MgH și MH este ilustrată și de mitocondriile care servesc drept rezervor principal de Mg2+ în celulă [7]. În plus, Mg are proprietăți anti-apoptotice, pro-proliferative și pro-creștere, iar constituenții mașinilor homeostatice Mg interferează cu semnalizarea celulară Akt/PKB și Erk1/2 pro-supraviețuire [8-10].

Bolile neurodegenerative, inclusiv PD, sunt caracterizate la nivel celular prin deteriorarea MH și a stabilității energetice a celulei care rezultă în principal din mitofagie aberantă, managementul stresului ER, funcția retromerului, ubiquitinarea și turnover-ul proteic adiacent, adică procese care sunt strâns conectat în condiții fiziologice normale [11–13].

Rolul Mg în aceste procese este înțeles doar marginal. Cu toate acestea, atât pool-ul citoplasmatic (securizat în primul rând de coenzima TRPM7), cât și pool-ul intramitocondrial/matrice (securizat de canalul ionic Mg2+ supraconductor Mrs2) al Mg2+ sunt cunoscute a fi deosebit de importante pentru menținerea potențialului de membrană pe membrana mitocondrială internă (∆ψm) [2,4–6].

Orice picătură de matrice [Mg2+} atribuită înfometării cu Mg a celulelor sau disfuncției Mrs2, induce o depolarizare care declanșează în continuare mitofagia [14]. Recent, Zhao și colegii săi au demonstrat că glucoza ridicată induce o scădere de [Mg2+] intracelular însoțită de inducerea mitofagiei în celulele hFOB1.19 (osteoblaste fetale imortalizate condiționat, ATCC CRL-11372™) [ 15].

Concentrațiile citoplasmatice și, indirect, intra-organele (mitocondriale, ER, Golgi) de Mg2+ sunt dependente de transportatorii de Mg2+, care constituie circuitul de transport de Mg2+ al membrana citoplasmatică [6]. Acești transportatori sunt după cum urmează: (1) coenzima TRPM7, principalul portal de aflux celular Mg2+ și (2) schimbătorul Na+/Mg2+ (NME) SLC41A1 (denumit în continuare A1) , principala poartă de eflux celulară de Mg2+ [6,16,17].

Într-adevăr, grupul lui Cornell a emis ipoteza că datele epidemiologice publicate „susțin posibilitatea ca mutații ale genelor relevante pentru MgH să modifice riscul de PD”, dar justifică „analize genetice mai profunde ale pacienților cu PD” pentru confirmarea faptului că SLC41A1 (denumit în continuare A1) și TRPM7 sunt printre aceste gene [18].

Despre posibila implicare a NME A1 în debutul și progresia PD, Tucci și colegii săi au identificat două variante noi de codare ale genelor care provin din locusul PARK16 și care sunt prezente doar în cohorta PD, și anume RAB7L1 (c.470A > G). ; p.K157R) și A1 (c.1049C > T, p.A350V) [19]. Fostul grup de Kolisek a caracterizat A1 c.1049C > T ca un câștig al mutației funcției care are ca rezultat „eflux sporit de Mg2+- condus de varianta A1 p.A350V”, care ar putea duce, pe termen lung, la „deficit intracelular cronic de Mg2+ -, o afecțiune care se găsește în diferite regiuni ale creierului pacienților cu PD și care exacerbează procesele care declanșează leziuni neuronale” [20].

Lin şi colab. au identificat ulterior o variantă rară de pierdere a funcției a A1 p.R244H într-o cohortă de 80 de pacienți diagnosticați cu BP cu debut precoce [21]. Mecanismul din spatele pierderii funcției A1 este o chestiune de speculație, deși, Tatarkova și colegii au furnizat recent date care arată clar că „prezența sau absența și, prin urmare, funcționalitatea lui A1 influențează procesele mitocondriale implicate în producerea de energie”. 1]. Mai mult, Li și colegii au asociat recent varianta A1 p.R285Q cu PD [22].

Alte dovezi experimentale ale posibilei implicări a lui A1 în PD au fost furnizate de Lin și colegii care au demonstrat că sulfatul de Mg (MgSO4) protejează posibil celulele SH-SY5Y împotriva neurotoxicității 6-hidroxidopaminei (6-OHDA). ) [23]. Ei au demonstrat în plus că 6-OHDA scade expresia A1 (și a altor gene magneziotrope) în celulele SH-SY5Y tratate cu 6-OHDA și că MgSO4 poate inversa declinul acestuia [23]. Același grup a furnizat, de asemenea, date care dezvăluie că, într-un model de PD la șobolan, 6-OHDA modifică expresia A1/A1 (atât la nivel de ARN, cât și de proteine) și că amploarea acestei modificări răspunde la [ MgSO4] [23].

Locusul PARK16 cuprinde cinci gene, și anume SLC45A3, NUCKS1, RAB7L1, A1 și PM20D1 [24]. Rolul său în susceptibilitatea la PD a fost evidențiat de numeroase studii de asociere la nivelul genomului (GWAS) și studii caz-control. Trei polimorfisme de nucleotidă A1 (SNP(-uri)) au fost studiate pe larg în ceea ce privește asocierea lor cu PD.

Alela majoră G a polimorfismului A1 rs11240569 (pentru caracteristici a se vedea tabelul 1) a unei cohorte Han din China s-a dovedit că reduce riscul de PD idiopatică, persoanele care au genotipurile GG și AG prezentând un risc redus în comparație cu cei care au genotipul AA [25]. Un rezultat similar a fost obținut într-un studiu realizat cu o cohortă iraniană [26].

Un alt SNP A1, rs708727 (Tabelul 1), a fost studiat într-o cohortă din Marea Britanie, dar nu a fost găsită nicio asociere între acest SNP și PD [19]. Cu toate acestea, acest SNP a fost legat de boala Alzheimer (AD) [27].

Despre PD, rs823156 (Tabelul 1), este probabil cel mai intens studiat, dar este și cel mai controversat dintre SNP-urile A1. Acest SNP a fost asociat cu PD în cohortele din China continentală [28], Japonia [29] și Coreea [30], dar nu și în cohortele din China de Est [31], nordul Spaniei [32] și Malaezia [33] ]. Bai și colegii săi au prezis, în urma analizelor in silico, că rs823156 ca variantă necodificatoare a A1 „ar putea afecta riscul de PD prin modificarea capacității de legare a factorului de transcripție a genelor” [34].

Lucrările publicate anterior au făcut evident că celulele reglează gradul de eflux de Mg2+ prin A1 la nivelul proteinelor și la nivelul transcripției [17,20,35,36]. Cu toate acestea, cantitatea de informații despre organizarea promotorului A1 și capacitatea sa de legare a transcripției este destul de limitată [34].

În 2019, am publicat un studiu care arată că cele trei SNP-uri A1 menționate mai sus nu sunt asociate cu nicio susceptibilitate față de PD în populația slovacă, așa cum se demonstrează prin intermediul statisticilor frecventiste și al învățării automate [37]. O limitare majoră a acestui studiu ar fi putut fi numărul relativ scăzut de participanți atât în ​​cohortele PD (150) cât și în cele de control (120).

Prin urmare, scopul acestui studiu a fost dublu, după cum urmează: (1) de a elucida orice asociere posibilă a rs11240569, rs708727 și rs823156 într-un grup mai mare de pacienți cu PD (150 + 358) și probe de control ({{5} }}) și (2) pentru a secvenționa regiunea promotor a A1 într-o sub-cohortă de probe de PD pentru a identifica orice SNP posibil în regiunea promotor și pentru a examina posibila lor asociere cu PD.

2. Rezultate

2.1. Secvențierea regiunii promotorului SLC41A1

Analiza secvențelor și secvențelor Sanger a fost efectuată într-o sub-cohortă de 96 de pacienți cu PD (toți de la Centrul PD din Martin). A fost studiat un fragment al regiunii promotorului A1, care se întinde de la poziția 205.814.626 la 205.812.988 pe cromozomul unu. Secvența fragmentului a fost aleasă conform bazei de date Genecopoeia [www.genecopoeia.com/product/search/view_seq_promoter.php?cid=&type{{12} }promotor&prod_id=HPRM53412 (accesat pe 2 mai 2018)].

Organizarea genică a lui A1 și a secvențelor sale promotor/reglatoare este prezentată în Figura 1. Secvențierea a permis identificarea următoarelor patru SNP-uri în regiunea promotor A1: rs9438393, rs56152218, rs61822602 și rs144056491 (Figura). Apoi, am folosit strategia RFLP pentru a examina rs9438393 (restricție cu Hpy166II), rs56152218 (restricție cu NIaIII) și rs61822602 (restricție cu BmrI) într-un subgrup de 100 de probe de control. SNP rs144056491 nu a fost examinat în grupul de control din cauza lipsei unei enzime de restricție adecvate.

ConSite [38] (Tabelul 2), un instrument bazat pe web pentru găsirea elementelor de reglare cis în secvențele genomice, a fost folosit pentru a examina dacă alela variantă (minoră) pentru fiecare dintre cele patru SNP-uri menționate mai sus a modificat profilul de legare a TF-ului. Promotor A1 prin redarea unui nou site de legare TF sau prin ștergerea celui existent. Ca intrare, am folosit secvențe lungi de 33 bp, una cu alela de referință (majoră) și cealaltă cu alela variantă (minoră) pentru fiecare SNP, respectiv.

La rs144056491, care se află în locul de legare al factorului de transcripție p50, atât alela majoră (C), cât și alela minoră (-, CC, CCC) permit probabil legarea acestui factor de transcripție (Figura 1). Prezența alelei majore (A) la rs9438393 ar putea permite legarea factorului de transcripție FREAC-4 (Tabelul 2, Figura 1). Cu toate acestea, dacă alela minoră (G) este prezentă, atunci site-ul de legare FREAC-4 nu mai este recunoscut de software-ul predictiv de legare a TF. La același SNP, alela minoră permite presupus legarea SP1, ceea ce nu este cazul în prezența alelei majore (Tabelul 2, Figura 1).

Alela majoră (T) la rs56152218 permite presupus legarea lui Gata2, dar conform predicției, acest lucru nu va fi cazul în prezența alelei minore (C). Pe de altă parte, YY1 ar putea lega varianta minoră C-alelic, dar nu varianta majoră T-alelic (Tabelul 2, Figura 1). Conform predicției in silico, SNP rs61822602 nu este localizat în nicio secvență de legare a TF (Tabelul 2, Figura 1).

Figura 1. Organizarea genică a lui A1, inclusiv 50UTR adiacent în amonte. Conform transcripției Ensembl: SLC41A1-201 ENST00000367137.4, această genă este localizată pe cromozomul 1 și constă din 11 exoni. Exonul 1 reprezintă 50UTR (regiune netradusă), iar exonul 2 conține o parte din acest 50UTR. 3 0UTR este inclus în exonul 11. În studiul nostru anterior, am studiat trei SNP (variante de nucleotidă unică), și anume rs11240569, rs708727 și rs823156 în A1 [37]. În această lucrare, am analizat o secvență (1638 bp în lungime) situată în amonte de această genă.

Această secvență acoperă secvența 50 în amonte și, parțial, exonul 1. Conform browserului de genom UCSC [39], secvența este o regiune de reglementare reprezentată de insule CpG (dreptunghi verde). O semnătură asemănătoare promotorului (EH38E1415811) și o semnătură asemănătoare amplificatorului proximal (EH38E14112) (dreptunghi roșu și, respectiv, portocaliu) au fost descrise în această regiune.

Am identificat patru SNP-uri (rs144056491, rs61822602, rs56152218 și rs9438393) în această secvență. La rs144056491, o căutare în secvența de referință și apoi în secvența cu varianta a dus la identificarea unui situs de legare pentru factorul de transcripție p50. La rs9438393, căutarea a dus la identificarea unui site de legare pentru factorul de transcripție FREAC-4 (alela A). Cu toate acestea, nu a fost detectat niciun loc de legare în secvența variantă (alela G). La același SNP, alela G permite legarea SP1. La rs56152218, alela T dominantă permite legarea lui Gata2, iar alela minoră pe cea a lui YY1.

For more information:1950477648nn@gmail.com