Ștergerea MiR-29b2/c duce la îmbătrânire accelerată și neuroprotecție la șoarecii cu boala Parkinson indusă de MPTP

Abstract

Studiile dezvăluie o legătură între miR-29s în îmbătrânire și boala Parkinson (PD). Aici arătăm că nivelurile serice ale miR-29-urilor în PD indusă de 1-metil-4-fenil{-1,2,3,6-tetrahidropiridină (MPTP) șoarecii au prezentat modificări dinamice. Rolul miR-29b2/c în îmbătrânire și PD a fost studiat utilizând șoareci knockout genei miR{{-29b2/c (miR{-29b2/c KO). Șoarecii miR-29b2/c KO au fost caracterizați de o greutate semnificativ mai ușoară, cifoză, slăbiciune musculară și mers anormal în comparație cu șoarecii de tip sălbatic (WT). WT a dezvoltat, de asemenea, îngroșarea aparentă a dermului și reducerea țesutului adipos. Cu toate acestea, deficiența miR-29b2/c a atenuat daunele induse de MPTP ale sistemului dopaminergic și activarea glială în calea nigrostriatală și, în consecință, a îmbunătățit funcția motorie a șoarecilor KO tratați cu MPTP. Knockout-ul miR-29b2/c a inhibat expresia factorilor inflamatori în culturile primare tratate cu 1-metil{-4-fenilpiridiniu (MPP plus ) de glia mixtă, astrocite primare sau tratate cu LPS microglia primară. Mai mult, deficiența miR-29b2/c a îmbunătățit activitatea AMPK, dar a reprimat semnalizarea NF-κB p65 în celulele gliale. Rezultatele noastre arată că șoarecii miR-29b2/c KO prezintă fenotipul progeriei. Celulele gliale mai puțin activate și neuroinflamația reprimată ar putea produce neuroprotecție dopaminergică la șoarecii miR- 29b2/c KO. În mod concludent, miR-29b2/c este implicat în reglarea îmbătrânirii și joacă un rol dăunător în boala Parkinson.

Cuvinte cheie

MiR-29b2/c; neuroprotecție; boala Parkinson indusă de MPTP;Beneficii Cistanche.

Click aici pentru a obținecare sunt efectele Cistanche

Introducere

Boala Parkinson (PD) este a doua cea mai frecventă boală neurodegenerativă, caracterizată prin pierderea progresivă a neuronilor dopaminergici în substanța nigra par compacta (SNpc) a mezencefalului și creșterea activării gliale și a neuroinflamației [1-3]. MicroARN-urile sunt molecule scurte de ARN necodante care reglează expresia genelor la nivel post-transcripțional [4, 5]. MicroARN-urile sunt implicate în reglarea dezvoltării sistemului nervos, a plasticității neuronale și a bolilor neurodegenerative. Familia MicroRNA29 (miR- 29s) este compusă din două grupuri de gene: miR-29a/b1 și miR-29b2/c, care sunt localizate pe cromozomul 6 și, respectiv, pe cromozomul 1 al genomul șoarecelui. miR-29a și miR{-29c au o singură diferență de nucleotide, în timp ce miR-29b1 și miR{-29b2 sunt identice în secvență [6]. miR{20}}s sunt implicate în mai multe procese biologice. Multe gene țintă miR-29au fost verificate experimental, inclusiv genele de supraviețuire Procell Bcl-2, Mcl-1, Cdc42 și p85-; genele proapoptotice Puma, Bim, Bak și Bmf; și citokine proinflamatorii IFN- și IL-12. În sistemul periferic, studiile au arătat că miR-29-urile sunt implicate în fibroza tisulară [7–9], metabolism și reglarea imună [10–13].

MiR{0}}-urile se exprimă pe scară largă în sistemul nervos central, iar transcrierile lor există atât în ​​neuroni, cât și în celulele gliale [14, 15]. Asocierea dintre miR-29-uri și bolile neurologice a fost din ce în ce mai ilustrată. miR-29s sunt implicați în reglarea producției de -amiloid și sunt reglați în jos în creierul pacienților cu AD [16, 17]; Nivelurile de miR-29 scad, de asemenea, la pacienții cu boala Huntington (HD) și la șoarecii model HD [18, 19], în timp ce cresc la pacienții cu scleroză laterală amiotrofică (ALS) și modelele de șoarece ALS [16, 20]. Atât șoarecii cu deficit de miR{-29a/b-1-, cât și șoarecii reglați în jos de miR-29 prezintă un fenotip asemănător ataxiei [6, 21]. În ceea ce privește efectele expresiei miR-29 asupra neuroprotecției și promovarea morții neuronale în modelele de rozătoare ischemice, au fost raportate rezultate opuse [22, 23]. În studiile anterioare, am observat că nivelurile miR-29 au fost semnificativ scăzute în serul pacienților cu PD, cu o tendință de scădere legată de parkinsonismul mai sever [24]. În plus, nivelurile miR-29s-au corelat cu performanța memoriei la pacienții cu PD [25]. Am ajuns la concluzia că miR-29b2/c este strâns legat de PD, dar funcțiile sale fiziologice și mecanismele patologice implicate în PD sunt în mare parte necunoscute.

În acest studiu, nivelurile serice ale șoarecilor miR-29-urilor ca răspuns la administrarea de MPTP au fost măsurate până la 120 de zile după injectare. Efectele deficiențelor miR-29b2/c asupra țesuturilor periferice au fost studiate utilizând șoareci miR{-29b2/c KO. Neurotoxina dopaminergică MPTP a fost utilizată în continuare pentru a induce un model de șoarece de PD. Au fost apoi investigate leziunile sistemului dopaminergic nigrostriatal, performanța comportamentală și mecanismele potențiale. Am observat că nivelurile miR-29 din serul șoarecelui au afișat modificări dinamice după administrarea MPTP. Șoarecii miR- 29b2/c KO au prezentat o îmbătrânire accelerată, indicată de greutatea corporală mai ușoară, reducerea țesutului adipos, cifoză, îngroșarea pielii, slăbiciune musculară și anomalii de mers. Cu toate acestea, deficiența miR-29b2/c a dus la atenuarea daunelor dopaminergice și la activarea glială și, în consecință, la îmbunătățirea performanței comportamentale într-un model animal asemănător PD.

Pastile de Cistanche

Rezultat

1. Fenotipul asemănător progeriei la șoarecii miR-29b2/c KO

Șoarecii knockout miR-29b2/c (miR-29b2/c KO) au fost generați folosind tehnica CRISPR-Cas9. Strategia de țintire a genelor și de genotipizare a șoarecilor mutanți au fost prezentate în Figura suplimentară 1. Șoarecii miR-29b2/c KO de patru și 16- luni aveau greutate corporală scăzută (Figura 1A). La vârsta de trei luni, caracteristicile șoarecilor miR-29b2/c KO au rămas nemodificate, așa cum a demonstrat o scanare cu raze X micro-tomografie computerizată (micro-CT) (Figura suplimentară 2A). Nu au existat diferențe în densitatea minerală osoasă (DMO), DMO medie a trabeculelor, separarea trabeculară, grosimea trabeculară și indicele modelului structural (SMI) între șoarecii miR-29b2/c KO și omologul lor WT la vârsta de 13 luni ( Figura suplimentară 2B). Prin colorarea cu hematoxilină și eozină (H&E), am constatat că șoarecii 13-miR-29b2/c KO în vârstă de o lună prezentau dermă îngroșată cu riduri crescute și adâncite (Figura 1B, 1C). Și cifoza a fost evidentă la șoarecii miR-29b2/c KO în vârstă de 16-luni (Figura 1C). Șoarecii miR-29b2/c KO la o vârstă fragedă (3 luni) aveau țesuturi adipoase normale (Figura suplimentară 2C, 2D). Cu toate acestea, țesutul adipos abdominal (grăsimea subcutanată și grăsimea viscerală combinate) și țesutul adipos maro au fost reduse dramatic la șoarecii miR-29b2/c KO în comparație cu șoarecii WT la vârsta de 16 luni (Figura 1D). În plus, au fost analizate nivelurile transcripționale ale markerilor de senescență p21 și p53 din creier. Au crescut semnificativ în hipocamp, dar nu și în cortexul șoarecilor miR-29b2/c KO la vârsta de șase luni. Nivelurile de proteine ​​p53 și p16 din hipocampul cu deficit de miR-29b2/c nu au fost diferite de martorii WT. În plus, activitatea -galactozidazei, o caracteristică cunoscută a senescenței celulare, nu a diferit între creierul șoarecilor WT de trei luni și miR-29b2/c KO.

Slăbiciune musculară și anomalie de mers la șoarecii miR- 29b2/c KO

Au fost evaluate comportamentele șoarecilor cu deficit de miR-29b2/c. Forța musculară a fost măsurată prin testele de suspendare cu sârmă și grilă. Șoarecii miR-29b2/c KO au obținut un scor mai mic decât șoarecii de control în testul de suspendare cu sârmă (Figura 2A). Iar latența de scădere a fost dramatic mai scurtă la șoarecii miR-29b2/c KO în comparație cu omologii de tip sălbatic din testul de suspendare în grilă (Figura 2B), dar performanța testului Rotarod a WT și miR{{10} }b2/c KO șoarecii nu au diferit semnificativ (Figura 2C). Mersul animalului a fost detectat de sistemul de analiză Catwalk XT. În mod surprinzător, atât viteza, cât și lungimea pasului a șoarecilor miR-29b2/c KO au fost mai mari decât cele ale omologilor lor, în timp ce ciclul de pas, timpul de stand și de balansare au fost mai scurte, iar ciclul de lucru redus, în miR{ {15}} șoareci cu deficit de b2/c (Figura 2D).

Modificări ale miR-29-urilor în serul de șoarece PD indus de MPTP

Nivelurile miR-29s-au scăzut în serul pacienților cu PD în comparație cu martorii sănătoși [24]. În acest studiu, nivelurile miR-29 din serul șoarecilor PD au fost cuantificate la 3, 30 și 120 de zile după administrarea unui regim subacut de MPTP. Nivelurile miR-29a și miR{-29b au scăzut la 3 zile după injectare și au revenit la valorile inițiale la 30 de zile și au scăzut din nou la 120 de zile. Cu toate acestea, nivelul miR-29c nu s-a schimbat semnificativ (Figura 5 suplimentară).

Suplimente de Cistanche

Deficiența miR-29b2/c atenuează leziunile nigrostriatale induse de MPTP și deficitele motorii la șoareci

Șoarecii knockout miR-29b2/c și tovarășii WT au fost injectați cu MPTP pentru a induce modelul PD. Nivelurile de expresie ale p21, p53 și Pai1 în striatul ambelor șoareci miR-29b2/c KO și ale martorilor WT nu s-au schimbat după administrarea MPTP. Expunerea la MPTP a provocat reduceri semnificative ale neuronilor dopaminergici TH-pozitivi în SNpc [F(1, 20)=5.441, P{=0.0302] și terminalele nervoase TH-pozitive, proteinele TH [F(1, 20)=10.5, P{=0.0041] și nivelurile de dopamină, DOPAC și HVA din striat (Figura 3A-3D). Cu toate acestea, leziunile nigrostriatale la șoarecii miR-29b2/c KO tratați cu MPTP au fost atenuate în mod dramatic în comparație cu controalele WT tratate cu MPTP, ca număr de neuroni dopaminergici, densitatea terminalelor nervoase dopaminergice și nivelurile de proteine ​​​​TH striatale și concentrația de dopamină a fost semnificativ mai mare; În plus, modificările raporturilor dintre DOPAC și DA și HVA față de DA [F(1, 19)=12.64, P{=0.0021] au fost semnificativ atenuate (Figura 3A-3D). La șoarecii normali miR-29b2/c KO injectați cu soluție salină, concentrațiile striatale de 5-HT și metabolitul său 5-HIAA au crescut în comparație cu omologii lor WT, iar concentrațiile de NE au fost apropiate între șoareci de tip sălbatic și miR-29b2/c KO (Figura 3D). Testele de Creștere și Polul au fost utilizate pentru a evalua activitatea verticală spontană [26, 27] și, respectiv, activitatea locomotorie a șoarecilor [28]. La două zile după ultima injecție cu MPTP, frecvența de creștere a scăzut la șoarecii WT în ultimele 2 minute în comparație cu martorii WT tratați cu soluție salină. Experimente similare nu au evidențiat un efect al deficienței miR- 29b2/c asupra modificărilor induse de MPTP ale frecvenței de creștere (Figura 3E). În mod similar, timpul total petrecut pentru întoarcere și coborâre a crescut la șoarecii WT după administrarea MPTP în testul Pole, în timp ce timpul total a fost apropiat între șoarecii miR-29b2/c KO tratați cu soluție salină și MPTP (Figura 3F) .

Deficiența miR-29b2/c atenuează activarea glială indusă de MPTP la șoareci

Activarea celulelor gliale și neuroinflamația mediată de celulele gliale sunt implicate în patologia PD [29]. Astrocitele au crescut semnificativ în calea nigrostriatală a șoarecilor WT, în timp ce GFAP plus astrocitele au crescut în striat, dar nu și în SNpc [F(1, 8)=5.412, P=0.0484] al miR -29șoarecii b2/c KO la trei zile după injectarea MPTP. În special, densitățile astrocitare nu au diferit în cele două regiuni ale șoarecilor WT și miR-29b2/c KO tratați cu MPTP (Figura 4A, 4B). Iba 1 plus microglia a crescut în substanța neagră a șoarecilor WT și în striatul [F(1, 8)=12.74, P{=0.0073] atât al WT, cât și al miR{{21} }b2/c KO șoareci după administrarea MPTP. Mai mult, la șoarecii miR-29b2/c KO injecția de MPTP a redus semnificativ densitățile microgliale (Figura 4C, 4D).

2. Efectele deficienței miR-29b2/c în astrocitele de cultură primară

A fost utilizat un test de zgârietură pentru a testa dacă o deficiență de miR-29b2/c a afectat proliferarea și migrarea astrocitare. Astrocitele primare miR-29b2/c KO nu au arătat nicio diferență în capacitatea de proliferare și migrare. Viabilitatea celulară a astrocitelor primare WT și miR-29b2/c KO nu a manifestat nicio diferență la momentul inițial. După MPP plus intoxicație, viabilitatea celulară a astrocitelor WT a fost mai mare în comparație cu martorii, în timp ce viabilitatea astrocitelor mutante nu sa schimbat [F(1, 18)=5.727, P=0.0278 ]. Produsul ROS și absorbția de glucoză îmbunătățite au fost observate în astrocitele tratate cu MPP plus WT și miR-29b2/c KO.

Cistanche tubulosa

Au fost măsurate nivelurile de expresie ale factorilor neurotrofici, moleculelor legate de inflamație, genelor marker de tip A1 astrocitar și tip A2 în astrocitele tratate cu MPP plus. La 12 ore după provocare, expresia BDNF a fost crescută în astrocitele WT și miR-29b2/c KO (Figura 5A). Nivelul de expresie a TGF- 1 a fost reglat semnificativ în astrocitele WT după expunerea la MPP plus, în timp ce a fost reglat în jos în astrocitele miR{- 29b2/c KO în comparație cu astrocitele de tip sălbatic atât la momentul inițial, cât și după intoxicația (Figura 5B). Nivelul de bază al transcriptului TNF a fost mai scăzut în astrocitele miR-29b2/c KO în comparație cu astrocitele WT. După un tratament de 12 ore, nivelurile de expresie ale IL-1, IL{-6 și COX{-2 au crescut semnificativ în astrocitele WT și miR{-29b2/c, în timp ce transcriptul TNF a fost crescută numai în astrocitele WT, iar transcrierile IL-1, TNF și COX-2 au scăzut în celulele astrocitare miR{-29b2/c KO în comparație cu omologii de tip sălbatic (Figura 5C) . Markerul A1 H2-T23 și markerul A2 CD14 au fost semnificativ mai mici în astrocitele miR{- 29b2/c KO tratate cu PBS în comparație cu martorii WT. După un tratament de 12 h, markerii A1 H2-D1, Ggta1 și C3 și markerii A2 Clcf1 și S100 10 au fost suprareglați atât în ​​astrocitele WT, cât și miR{{-29b2/c KO; H2-T23 a crescut numai în astrocitele WT; Gbp2 și CD14 nu s-au modificat în cele două genotipuri de astrocite. Mai mult, transcrierile H{2-T23, H{2-D1 și CD14 au fost reglate în jos în astrocitele miR{{-29b2/c KO în comparație cu martorii WT (Figura 5D, 5E). La 12 ore și 24 de ore după tratament, nivelurile de proteine ​​AMPK și proteinele AMPK fosforilate nu s-au modificat în astrocitele WT, în timp ce, la 24 de ore după MPP plus provocare, nivelul proteinei AMPK a scăzut în miR-29b2/ c Astrocitele KO și raportul dintre p-AMPK și AMPK în astrocitele mutante a crescut în comparație cu astrocitele WT și cu astrocitele mutante tratate cu PBS (Figura 5F). În plus, mediul condiționat din celulele BV2 tratate cu PBS sau LPS (denumit pe scurt CM și LCM) a fost folosit pentru a stimula astrocitele primare ale șoarecilor WT și miR-29b2/c KO. Deși expresia proteinei p-AMPK nu a fost modificată după un tratament de 12 ore cu LCM, a fost semnificativ mai mare în astrocitele miR{-29b2/c KO în comparație cu astrocitele WT. Am observat că proteinele pAMPK au crescut în ambele genotipuri de astrocite după 24 de tratamente cu LCM. Stimularea LCM a crescut semnificativ expresia proteinelor COX- 2 [F(2, 18)=10.29, P{=0.0010], cu toate acestea, nivelul proteinei COX{-2 în miR-29b2/c astrocitele KO au scăzut în comparație cu astrocitele WT (Figura 5G). Concentrația de nitriți în astrocitele miR-29b2/c KO tratate cu LCM a fost, de asemenea, semnificativ mai mică în comparație cu astrocitele WT tratate cu LCM [F(2, 30)=17, P<0.0001] (Figure 5H). Further, the expression of senescence marker genes was evaluated. 12 h-treatment of MPP+ increased p53 transcript levels in both WT and miR- 29b2/c KO astrocytes. p19 and Pai1 transcripts were elevated only in WT astrocytes, and Pai1 expression levels in miR-29b2/c KO astrocytes were decreased compared to WT astrocytes after the treatment. Moreover, Bcl-2, Bax protein levels, and the ratio of Bcl-2 to Bax did not change in WT and miR-29b2/c KO astrocytes.

3. Efectele deficienței miR-29b2/c în microglia de cultură primară

Pentru a măsura răspunsul microgliei cu deficit de miR-29b2/c la stimulii inflamatori, a fost utilizat LPS. Nivelul de expresie a BDNF a fost mai scăzut în microglia miR-29b2/c KO la momentul inițial. La patru și opt ore după tratamentul cu LPS, cantitatea de transcrieri IL{-1, IL{-6, TNF și COX-2 a fost reglată în sus, în timp ce expresia IGF-1 a fost reglată în jos în WT și miR-29b2/c KO celule microgliale, expresia BDNF a scăzut doar în microglia WT [F(2, 27)=41.5, P<0.0001]. IL-10 transcript increased in WT and miR-29b2/c KO microglia [F(2, 27) = 3.753, P=0.0365], and TGF-β1 transcript decreased in WT microglia at eight hours after the LPS challenge. BDNF and TGF-β1 transcripts were not changed in miR-29b2/c KO microglia. In addition, IL-6 transcripts were significantly reduced in miR-29b2/c KO microglia after the challenge compared to WT controls, IGF-1 and IL-10 transcripts were markedly higher in miR-29b2/c KO microglia after four and eight hours of intoxication, respectively (Figure 6A–6C). At baseline, the p-AMPK protein level and pAMPK to AMPK ratio were dramatically elevated in miR-29b2/c KO microglia when compared with WT microglia. 24 h after the treatment of LPS, p-AMPK level [F(1, 17) = 5.066, P=0.0379] and the ratio [F(1, 17) = 5.537, P=0.0309] were elevated only in WT microglia (Figure 6D). At one hour after the treatment, the phosphorylated-NF-κB p65 (p-p65) proteins and pp65 to p65 ratio, but not p65 proteins, increased in wildtype and miR-29b2/c KO microglial cells, yet the ratio decreased modestly in miR-29b2/c KO microglial cells when compared with WT microglia (p=0.071) (Figure 6E). The expression of COX-2 was enhanced in the two genotypes of microglial cells; whereas, the level of COX-2 in mutant microglia decreased when compared with WT controls after 24 h-treatment of LPS [F(1, 17) = 5.33, P=0.0338] (Figure 6D). Nitrite product was induced by the treatment of LPS in both genotypes of microglia, however, it was dramatically lower in miR- 29b2/c KO microglia at baseline and after the treatment of LPS [F(1, 20) = 14.03, P=0.0013] (Figure 6F).

Discuţie

Expresia membrilor familiei miR-29 este suprareglată în mai multe țesuturi atunci când indivizii îmbătrânesc [30–32]. Lucrările din laboratorul nostru și altele au arătat o legătură între miR-29 și boala Parkinson [33]. În studiul de față, au fost studiate rolurile miR- 29b2/c în îmbătrânire și boala Parkinson. miR-29-urile exercită efecte pro și anti-îmbătrânire în funcție de țesuturi, specii și stadii de dezvoltare. Am descoperit că șoarecii 3-miR-29b2/c KO de 3-lună de vârstă au avut un schelet și țesut adipos normal, iar șoarecii miR{- 29b2/c KO de 4-lună au afișat o greutate corporală mai ușoară în comparație cu omologul lor WT, ceea ce este în acord cu alte studii [11, 34]. Slăbiciune musculară și mers instabil au fost detectate la șoarecii KO de 3-luni miR- 29b2/c. Șoarecii miR-29b2/c KO în vârstă de treisprezece luni au prezentat o îngroșare a dermului. Cu toate acestea, aveau structura fină normală a osului femural. Reducerea greutății corporale a existat la șoarecii miR-29b2/c KO în vârstă de 16-luni. La această vârstă, șoarecii miR-29b2/c KO aveau mai puțină grăsime abdominală și grăsime brună și prezentau cifoză aparentă. miR-29s sunt implicați în oprirea ciclului celular mediat de p{53-[35, 36] și în senescența celulară condusă de p16/Rb [37]. Cu toate acestea, senescența celulară nu a fost evidentă în creierul șoarecelui miR-29b2/c KO. Prin urmare, deși miR-29b2/c contribuie la reglarea îmbătrânirii, rolurile sale în țesuturile periferice și în creier ar putea fi diferite.

Nivelurile serice ale miR{0}}-urilor au fost reglate în jos la pacienții cu PD în comparație cu martorii sănătoși [24]. Aici, am descoperit că expresia miR-29 în serul de șoarece PD a fluctuat de la 3 la 120 de zile după administrarea MPTP. miR-29-urile sunt abundente în creier [6, 30]. Prin parcurgerea profilului GEO, se constată că expresia miR-29c este suprareglată în substanța nigra a pacienților cu PD (p=0.0059, prin testul Mann-Whitney), în plus, miR{{12 Expresia }}c în girusul frontal superior nu a fost diferită (p=0.47, prin testul Student-T), în comparație cu subiecții de control (Figura suplimentară 10). Aici, șoarecii miR-29b2/c KO au fost provocați cu MPTP pentru a induce leziuni asemănătoare PD. Șoarecii mutanți au prezentat leziuni mai puțin severe ale sistemului dopaminergic nigrostriatal și o activare glială mai ușoară și, ulterior, rezistență comportamentală într-o oarecare măsură. Astfel, miR-29b2/c are un rol dăunător în patologia PD. Am observat că în modelul PD de șoarece indus de MPTP, nivelurile striate ale transcriptelor p21, p53 și Pai1 nu s-au schimbat, sugerând că senescența celulară ar putea să nu apară. Îmbătrânirea este considerată un factor de risc ridicat pentru dezvoltarea PD [38], cu toate acestea, modificările legate de îmbătrânire ale creierului, în special sistemul dopaminergic, ar putea fi un factor mai relevant.

Glia primară de la șoarecii WT și miR-29b2/c KO au fost cultivate pentru a investiga mecanismele de bază. MPP plus tratamentul a crescut expresia GDNF și a scăzut expresia IL-1 în glia mixtă cu deficit de miR{-29b2/c. MPP plus a crescut, de asemenea, expresia genelor proinflamatorii în astrocitele WT, dar nu și în astrocitele cu deficit de miR- 29b2/c. De asemenea, astrocitele mutante au produs mai puțin NO în comparație cu astrocitele WT după ce au fost expuse la mediul condiționat de celule BV2 tratate cu LPS. În cultura de microglia primară, în comparație cu martorii WT tratați cu LPS, transcrierile citokinei antiinflamatorii IL-10 și ale factorului neurotrofic IGF{-1 au fost semnificativ mai mari, iar transcrierile citokinei proinflamatorii IL{{ {15}} a scăzut în microglia miR-29b2/c KO tratată cu LPS. Nivelurile de NO au scăzut în microglia miR-29b2/c KO la momentul inițial și după intoxicația cu LPS. Studiile au arătat că miR-29-urile și multe gene țintă prezise sunt implicate în procesele metabolice [34, 39-41]. Ca regulator esențial, AMPK s-a dovedit a fi protector în PD atunci când este activat [42]. Activarea AMPK stimulează Sirtuina 1 și inhibă indirect activarea NF-κB și genele țintă inflamatorii din aval [43]. Am observat că nivelul proteinei AMPK fosforilate și raportul dintre p-AMPK și AMPK au fost reglate în sus în astrocitele tratate cu LCM și, respectiv, tratate cu MPP plus miR- 29b2/c KO. Nivelul de proteină COX-2 a fost scăzut în astrocitele mutante tratate cu LCM în comparație cu astrocitele WT. La momentul inițial, activitatea AMPK a fost crescută în microglia miR-29b2/c KO. Cantitatea de proteină COX-2 a fost redusă semnificativ în microglia miR{-29b2/c KO în comparație cu martorii WT după tratamentul LPS. În timpul tratamentului cu LPS, raportul p-p65 și p65 a fost ușor reglat în microglia mutantă, ceea ce implică o cale de semnalizare NF-κB atenuată. Rezultatele noastre indică faptul că activitatea AMPK îmbunătățită și răspunsul inflamator redus în glia protejează calea nigrostriatală la șoarecii miR-29b2/c KO (Figura 6G). În mod concludent, miR-29b2/c joacă un rol important în îmbătrânirea și deteriorarea sistemului dopaminergic nigrostriatal.

Referințe

1. Braak H, Del Tredici K. Articol invitat: Nervous system pathology in sporadic Parkinson's disease. Neurologie. 2008; 70:1916–25.

2. Wang Q, Liu Y, Zhou J. Neuroinflamația în boala Parkinson și potențialul său ca țintă terapeutică. Transl Neurodegener. 2015; 4:19.

3. Wang Z, Dong H, Wang J, Huang Y, Zhang X, Tang Y, Li Q, Liu Z, Ma Y, Tong J, Huang L, Fei J, Yu M și colab. Rolurile de supraviețuire și antiinflamatorii ale NF-κB c-Rel în modelele de boală Parkinson. Redox Biol. 2020; 30:101427.

4. Zhu S, Wu H, Wu F, Nie D, Sheng S, Mo YY. MicroARN- 21 vizează genele supresoare tumorale în invazie și metastază. Cell Res. 2008; 18:350–59.

5. Qiu L, Zhang W, Tan EK, Zeng L. Descifrarea funcției și reglarea microARN-urilor în boala Alzheimer și boala Parkinson. ACS Chem Neurosci. 2014; 5:884–94.

6. Papadopoulou AS, Serneels L, Achsel T, Mandemakers W, Callaerts-Vegh Z, Dooley J, Lau P, Ayoubi T, Radaelli E, Spinazzi M, Neumann M, Hébert SS, Silahtaroglu A și colab. Deficiența clusterului miR-29a/b{-1 duce la caracteristici ataxice și modificări cerebeloase la șoareci. Neurobiol Dis. 2015; 73:275–88.

7. Hyun J, Choi SS, Diehl AM, Jung Y. Rolul potențial al semnalizării Hedgehog și al microARN-29 în fibroza hepatică a șoarecelui cu deficit de IKK. J Mol Histol. 2014; 45:103–12.

8. Qin W, Chung AC, Huang XR, Meng XM, Hui DS, Yu CM, Sung JJ, Lan HY. Semnalizarea TGF-/Smad3 promovează fibroza renală prin inhibarea miR-29. J Am Soc Nephrol. 2011; 22:1462–74.

9. Xiao J, Meng XM, Huang XR, Chung AC, Feng YL, Hui DS, Yu CM, Sung JJ, Lan HY. miR-29 inhibă fibroza pulmonară indusă de bleomicina la șoareci. Mol Ther. 2012; 20:1251–60.

10. Steiner DF, Thomas MF, Hu JK, Yang Z, Babiarz JE, Allen CD, Matloubian M, Blelloch R, Ansel KM. MicroARN-29 reglează factorii de transcripție T-box și producția de interferon în celulele T helper. Imunitate. 2011; 35: 169–81.

11. Dooley J, Garcia-Perez JE, Sreenivasan J, Schlenner SM, Vangoitsenhoven R, Papadopoulou AS, Tian L, Schonefeldt S, Serneels L, Deroose C, Staats KA, Van der Schueren B, De Strooper B și colab. Familia microARN-29 dictează echilibrul între manipularea homeostatică și patologică a glucozei în diabet și obezitate. Diabet. 2016; 65:53–61.

12. Adoro S, Cubillos-Ruiz JR, Chen X, Deruaz M, Vrbanac VD, Song M, Park S, Murooka TT, Dudek TE, Luster AD, Tager AM, Streeck H, Bowman B și colab. IL-21 induce microARN-29 antiviral în celulele T CD4 pentru a limita infecția cu HIV-1. Nat Commun. 2015; 6:7562.

13. Ma F, Xu S, Liu X, Zhang Q, Xu X, Liu M, Hua M, Li N, Yao H, Cao X. MicroARN miR-29 controlează răspunsurile imune înnăscute și adaptive la infecția bacteriană intracelulară prin ţintirea interferon- . Nat Immunol. 2011; 12:861–69.

14. Jovičić A, Roshan R, Moisoi N, Pradervand S, Moser R, Pillai B, Luthi-Carter R. Analizele cuprinzătoare ale expresiei miARN-urilor specifice tipului de celule neuronale identifică noi determinanți ai specificației și menținerii fenotipurilor neuronale. J Neurosci. 2013; 33:5127–37.

15. Ouyang YB, Xu L, Lu Y, Sun X, Yue S, Xiong XX, Giffard RG. MiR-29a îmbogățit cu astrocite vizează PUMA și reduce vulnerabilitatea neuronală la ischemia creierului anterior. Glia. 2013; 61:1784–94.

16. Shioya M, Obayashi S, Tabunoki H, Arima K, Saito Y, Ishida T, Satoh J. Expresia aberantă a microARN în creierul bolilor neurodegenerative: miR-29o scădere a creierului bolii Alzheimer vizează neuron navigator 3. Neuropathol Appl Neurobiol. 2010; 36:320–30.

17. Hébert SS, Horré K, Nicolaï L, Papadopoulou AS, Mandemakers W, Silahtaroglu AN, Kauppinen S, Delacourte A, De Strooper B. Loss of microRNA cluster miR-29a/b-1 in sporadic Boala Alzheimer se corelează cu creșterea expresiei BACE1/beta-secretazei. Proc Natl Acad Sci USA. 2008; 105:6415–20.

18. Johnson R, Zuccato C, Belyaev ND, Guest DJ, Cattaneo E, Buckley NJ. O cale de dereglare a genei bazată pe microARN în boala Huntington. Neurobiol Dis. 2008; 29:438–45.

19. Packer AN, Xing Y, Harper SQ, Jones L, Davidson BL. MicroARN bifuncțional miR-9/miR-9* reglează REST și CoREST și este reglat în jos în boala Huntington. J Neurosci. 2008; 28:14341–46.

20. Nolan K, Mitchem MR, Jimenez-Mateos EM, Henshall DC, Concannon CG, Prehn JH. Expresie crescută a microARN-29a la șoarecii ALS: analiza funcțională a inhibării acestuia. J Mol Neurosci. 2014; 53:231–41.

21. Roshan R, Shridhar S, Sarangdhar MA, Banik A, Chawla M, Garg M, Singh VP, Pillai B. Knockdown-ul specific creierului a miR-29 are ca rezultat moartea celulelor neuronale și ataxie la șoareci. ARN. 2014; 20:1287–97.

22. Khanna S, Rink C, Ghoorkhanian R, Gnyawali S, Heigel M, Wijesinghe DS, Chalfant CE, Chan YC, Banerjee J, Huang Y, Roy S, Sen CK. Pierderea miR-29b în urma accidentului vascular cerebral ischemic acut contribuie la moartea celulelor neuronale și la dimensiunea infarctului. J Cereb Blood Flow Metab. 2013; 33:1197–206.

23. Shi G, Liu Y, Liu T, Yan W, Liu X, Wang Y, Shi J, Jia L. MiR-29b reglat în sus promovează moartea celulelor neuronale prin inhibarea Bcl2L2 după leziunea cerebrală ischemică. Exp Brain Res. 2012; 216:225–30.

24. Bai X, Tang Y, Yu M, Wu L, Liu F, Ni J, Wang Z, Wang J, Fei J, Wang W, Huang F, Wang J. Downregulation of blood serum microRNA 29 family in patients with Parkinson's disease . Sci Rep. 2017; 7:5411.

25. Han L, Tang Y, Bai X, Liang X, Fan Y, Shen Y, Huang F, Wang J. Asociația familiei serum microARN-29 cu afectare cognitivă în boala Parkinson. Îmbătrânire (Albany NY). 2020; 12:13518–28.

26. Chinta SJ, Woods G, Demaria M, Rane A, Zou Y, McQuade A, Rajagopalan S, Limbad C, Madden DT, Campisi J, Andersen JK. Senescența celulară este indusă de neurotoxina de mediu Paraquat și contribuie la neuropatologia legată de boala Parkinson. Cell Rep. 2018; 22:930–40.

27. Willard AM, Bouchard RS, Gittis AH. Degradarea diferențială a deficitelor motorii în timpul epuizării treptate a dopaminei cu 6-hidroxidopamină la șoareci. Neuroștiință. 2015; 301:254–67.

28. Kam TI, Mao X, Park H, Chou SC, Karuppagounder SS, Umanah GE, Yun SP, Brahmachari S, Panicker N, Chen R, Andrabi SA, Qi C, Poirier GG, et al. Poli(ADP-riboza) conduce la neurodegenerarea patologică a sinucleinei în boala Parkinson. Ştiinţă. 2018; 362:eaat8407.

29. Huang D, Xu J, Wang J, Tong J, Bai X, Li H, Wang Z, Huang Y, Wu Y, Yu M, Huang F. Modificări dinamice în calea nigrostriatală în modelul de șoarece MPTP al bolii Parkinson. Boala Parkinson. 2017; 2017:9349487.

30. Ugalde AP, Ramsay AJ, de la Rosa J, Varela I, Mariño G, Cadiñanos J, Lu J, Freije JM, López-Otín C. Aging, and chronic DNA damage response activate a regulatory pathway involving miR{{2} } și p53. EMBO J. 2011; 30:2219–32.

31. Hu Z, Klein JD, Mitch WE, Zhang L, Martinez I, Wang XH. MicroARN-29 induce senescența celulară în mușchiul îmbătrânit prin mai multe căi de semnalizare. Îmbătrânire (Albany NY). 2014; 6:160–75.

32. Fenn AM, Smith KM, Lovett-Racke AE, Guerau-deArellano M, Whitacre CC, Godbout JP. Creșterea microARN 29b în creierul îmbătrânit se corelează cu reducerea factorului de creștere asemănător insulinei-1 și a ligandului fractalkinei. Neurobiol Îmbătrânire. 2013; 34:2748–58.

33. Wang R, Yang Y, Wang H, He Y, Li C. MiR-29c protejează împotriva inflamației și apoptozei în modelul bolii Parkinson in vivo și in vitro prin țintirea SP1. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2020; 47:372–82.

34. Caravia XM, Fanjul V, Oliver E, Roiz-Valle D, Morán- Álvarez A, Desdín-Micó G, Mittelbrunn M, Cabo R, Vega JA, Rodríguez F, Fueyo A, Gómez M, LoboGonzález M, et al. Axa de reglare microARN-29/PGC1 este critică pentru controlul metabolic al funcției cardiace. PLoS Biol. 2018; 16:e2006247.

35. Varela I, Cadiñanos J, Pendás AM, Gutiérrez-Fernández A, Folgueras AR, Sánchez LM, Zhou Z, Rodríguez FJ, Stewart CL, Vega JA, Tryggvason K, Freije JM, LópezOtín C. Accelerated aging in mice deficient in Zmpste24 proteaza este legată de activarea semnalizării p53. Natură. 2005; 437:564–68.

36. Park SY, Lee JH, Ha M, Nam JW, Kim VN. miR-29 miARN activează p53 prin țintirea p85 alfa și CDC42. Nat Struct Mol Biol. 2009; 16:23–29.

37. Martinez I, Cazalla D, Almstead LL, Steitz JA, DiMaio D. miR-29 și miR-30 reglează expresia B-Myb în timpul senescenței celulare. Proc Natl Acad Sci USA. 2011; 108:522–27.

38. Collier TJ, Kanaan NM, Kordower JH. Îmbătrânirea și boala Parkinson: fețe diferite ale aceleiași monede? Mov Disorder. 2017; 32:983–90.

39. Massart J, Sjögren RJ, Lundell LS, Mudry JM, Franck N, O'Gorman DJ, Egan B, Zierath JR, Krook A. Altered miR- 29 Expression in Type 2 Diabetes Influences Glucose and Lipid Metabolism in Skeletal Muşchi. Diabet. 2017; 66:1807–18.

40. Dooley J, Lagou V, Garcia-Perez JE, Himmelreich U, Liston A. miR-29a-deficiency nu modifică cursul carcinomului acinar pancreatic murin. Oncotarget. 2017; 8:26911–17.

41. Kwon JJ, Factora TD, Dey S, Kota J. A Systematic Review of miR-29 in Cancer. Mol Ther Oncolitice. 2018; 12:173–94.

42. Lu M, Su C, Qiao C, Bian Y, Ding J, Hu G. Metformin Prevents Dopaminergic Neuron Death in MPTP/PIduced Mouse Model of Parkinson's Disease prin Autofagie și Mitocondrial ROS Clearance. Int J Neuropsihofarmacol. 2016; 19:pyw047.

43. Salminen A, Hyttinen JM, Kaarniranta K. Protein kinaza activată de AMP inhibă semnalizarea și inflamația NF-κB: impact asupra duratei de sănătate și a duratei de viață. J Mol Med (Berl). 2011; 89:667–76.

Xiaochen Bai 1,2, Xiaoshuang Zhang 1, Rong Fang 1, Jinghui Wang 1, Yuanyuan Ma 1, Zhaolin Liu 1, Hongtian Dong 1, Qing Li 1, Jingyu Ge 1, Mei Yu 1, Jian Fei 3,4, Ruilin Sun 4, Fang Huang 1

1. Departamentul de neuroștiință translațională, Spitalul Centrul Districtual Jing'an din Shanghai, Laboratorul cheie de stat de neurobiologie medicală și Centrul MOE pentru știința creierului Frontiers, Institutes of Brain Science, Universitatea Fudan, Shanghai 200032, China

2. Departamentul de Medicină de Recuperare, Spitalul al șaselea afiliat la Universitatea Jiao Tong din Shanghai, Shanghai 200233, China

3. Școala de Științe și Tehnologie a Vieții, Universitatea Tongji, Shanghai 200092, China

4. Shanghai Engineering Research Center for Model Organisms, Shanghai Model Organisms Center, INC, Shanghai 201203, China