Partea 2: Huperzina A și semnalizarea sa moleculară neuroprotectoare în boala Alzheimer

A lua legatura:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Vă rugăm să faceți clic aici pentru partea 1

Vă rugăm să faceți clic aici pentru partea 3

Cistanche poate ajuta cu boala Alzheimer

3. Semnalizarea Moleculară Neuroprotectivă a HupA împotriva AD

Theneuroprotectorefectele tratamentului cu HupA rezultă din semnalizarea colinergică, care crește expresia factorului neurotrofic, activitatea sinaptică, antagonismul receptorului N-metil-D-aspartat (NMDA) (NMDAR), modularea ROS și supraviețuirea neuronală [3,9].

Eliberarea veziculelor sinaptice este una dintre cele ale lui Hupaneuroprotectormecanisme. În timpul ciclului veziculelor sinaptice în sinapsele SNC, veziculele sinaptice sunt umplute cu neurotransmițători prin transport activ și formează un bazin de vezicule. Veziculele umplute se acoperează în zona activă, unde suferă o reacție de amorsare care le face competente pentru deschiderea porilor de fuziune declanșată de Ca2 plus [47]. În acest pas, sinaptotagminele funcționează ca senzori de Ca2 plus; de fapt, synaptotagmin- 1 knockout nu are o eliberare sincronizată și rapidă a neurotransmițătorilor, arătând cât de relevantă este funcția lor [47]. HupA promovează expresia sinaptotagminei, îmbunătățind exocitoza veziculelor sinaptice și eliberarea neurotransmițătorilor [48] (vezi Tabelul 1).

După cum sa menționat anterior, HupA inhibă AChE, așa că, după tratamentul cu HupA, se va acumula acetilcolina. Semnalizarea acetilcolinei acționează în principal prin intermediul 7nAChR și 4 2nAChR, producând un răspuns anti-inflamator [39]. Semnalizarea acetilcolinei modulează funcția celulelor progenitoare neuronale prin calea protein kinazelor activate de mitogen/kinazelor reglate de semnal extracelular (MAPK/ERK), care este, de asemenea, activată ca răspuns la HupA, exercitândneuroprotectorfuncții [49]. Același lucru se întâmplă și cu semnalizarea factorului neurotrofic derivat din creier (BDNF)/receptor kinazei B (TrkB), care activează, la rândul său, calea fosfatidilinozitol 3-kinazei (PI3K)/Akt serin-treonin kinazei (vezi Tabelul 1). Activarea căii de semnalizare PI3K/TrkB/mamifer dependentă de BDNF/TrkB a rapamicinei (mTOR) suprimă apoptoza și contribuie la supraviețuirea neuronală [50]. Creșterea colinergică a BDNF în neuronii colinergici bazali a creierului anterior îmbunătățește inducerea și menținerea potențarii pe termen lung (LTP), transmiterea sinaptică (prin acționarea la situsurile pre-și postsinaptice) și eliberarea presinaptică a neurotransmițătorului excitator glutamat [51], prevenind astfel pierderea neuronilor colinergici și păstrând funcțiile cognitive [52,53]. În cele din urmă, HupA crește nivelurile de proteină de legare a elementului (CREB) care răspunde la adenozină monofosfat ciclic fosforilat din hipocamp, care interacționează cu BDNF în calea CREB/BDNF, esențială în interacțiunile multiple genă-cogniție-mediu [54]. Unul din principaleleneuroprotectorefectele HupA este ameliorarea acumulării de A și a neurotoxicității prin diferite mecanisme colinergice [55]. În primul rând, prin activitatea sa AChEI, HupA perturbă interacțiunea AChE-A, așa cum este descris în secțiunea anterioară (vezi Figura 2) [19,56,57], atenuând moartea neuronală mediată de p53-[37]. HupA exercită o acțiune similară cu molecula de adeziune celulară post-sinaptică neuroligin 1 (NL1) [48]. NL1 are un domeniu extracelular cu un grad ridicat de similitudine cu colinesterazele (ChEs) [58,59]. Au fost raportate interacțiuni între oligomerii NL1 și A. Domeniul extracelular asemănător ChE al NL1 se leagă direct de oligomerii A [60], iar oligomerii A se asociază cu NL1 la sinapsele hipocampale excitatoare [61]. Ca și în cazul AChE, HupA interacționează cu domeniul asemănător ChE al NL1 [46], perturbând interacțiunea A-NL1 și reducând excitotoxicitatea indusă de oligomerizare (vezi Tabelul 1). Pe lângă perturbarea interacțiunii cu oligomerii A, HupA atenuează și acumularea A. Chiar dacă HupA nu are niciun efect asupra producției de APP, își modulează clivajul.

APP este scindată de una dintre cele două căi posibile. În calea nonamiloidogenă a -secretazei, APP este scindată de o -secretază, cum ar fi proteina 10 care conține domeniul dezintegrină și metaloproteinază (ADAM10), producând ectodomeniul solubil al APP (sAPP) și un fragment C-terminal intracelular legat de membrană (C83). ). Prelucrarea ulterioară de către o y-secretază scindează C83, producând o peptidă 3-kDa (P3) și un domeniu intracelular APP (AICD) [62]. P3 și AICD sunt ambele neurotrofice șineuroprotector[26]. Pe de altă parte, în calea amiloidogenă /y-secretazei, clivajul este realizat de BACE1 și dă fragmentul APP solubil puțin mai scurt (sAPP) și un fragment C99. Prelucrarea ulterioară de către o y-secretază scindează C99 și eliberează AICD și peptida A, un semn distinctiv al patologiei AD [62].

HupA crește expresia fragmentelor sAPPa și C83 [26,32] și restabilește în funcție de doză expresia constitutivă a ADAM10, în timp ce reglează în jos translocarea membranei a BACE1, ceea ce împiedică asocierea BACE1-APP (vezi Figura 3). ).

Tabelul 1. Țintele moleculare ale mecanismelor colinergice HupA în patologiile legate de demență și efectele tratamentului.

(AChE: acetilcolinesteraza; nAChRs: receptori nicotinici de acetilcolină; Bcl-2: limfom cu celule B-2; Bax: proteina 4 asemănătoare Bcl-2-; Gsk{-3: glicogen sintaza kinaza -3 : mTOR: ținta rapamicinei la mamifer; BDNF: factor neurotrofic derivat din creier; TrkB: kinaza B a receptorului de tropomiozină).

Figura 3. HupA reglementează procesarea APP. HupA crește în funcție de doză activitatea căii nonamiloidogenice prin scindarea proteinei precursoare de amiloid (APP) de către o -secretază, producând fragmente -APP solubile, peptida P3 și un fragment C83. Acestea sunt atât neurotrofice, cât și neuroprotectoare și sunt suprareglate după tratamentul cu HupA. HupA reduce, de asemenea, nivelurile de BACE1, o /y-secretază care produce fragmente solubile -APP în ceea ce este cunoscut sub numele de calea amiloidogenă, în plus față de fragmentul C99 care este scindat pentru a forma peptida A. Aceste produse declanșează răspunsuri apoptotice, cum ar fi sângerarea membranei neuronale și contracția celulelor, care duc la moartea celulelor (APP: proteina precursor de amiloid; BACE1: enzima de scindare a proteinei precursoare de amiloid din situs beta 1; sAPP: proteina precursor de amiloid solubil; sAPP: amiloid solubil; proteine ​​precursoare- ).

Activarea căilor mAChR și protein kinazei C (PKC)/MAPK au fost propuse ca mecanism pentru acest efect [15,23,46], precum și creșterea mediată de HupA a fosforilării ERK1/2, care poate regla, de asemenea, transcripția ADAM10. Un alt mecanism pentru modularea colinergică a procesării APP este activarea semnalizării Wnt. Semnalizarea Wnt joacă un rol crucial în asamblarea presinaptică, diferențierea postsinaptică la sinapsele neuromusculare periferice ale vertebratelor, diferențierea celulelor stem și dezvoltarea și întreținerea SNC [63-65]. Dovezi recente sugerează că reglează, de asemenea, stabilitatea vasculară, integritatea BBB și inflamația [66]. În calea canonică Wnt sau calea Wnt/-catenină, liganzii Wnt se leagă de receptorii Frizzled (FZD) și familiile de proteine ​​​​înrudite cu lipoproteinele de densitate joasă (LRP) de pe suprafața celulei și activează mai multe componente ale releului citoplasmatic, inclusiv GSK{{ 13}} și polipoză adenomatoasă (APC), semnalând în cele din urmă la -catenina. -catenina intră în nucleu și formează un complex cu factorul de legare a amplificatorului limfoid 1 (LEF1) pentru a activa transcripția genelor țintă Wnt. Căile de semnalizare Wnt care sunt independente de -catenina sunt denumite căi non-canonice, care includ calea polarității celulare plane (PCP), cunoscută și sub denumirea de calea kinazei N-terminale Wnt/Jun (JNK) și Wnt/Ca2 plus calea [63] (vezi Figura 4).

Figura 4. HupA afectează semnalizarea Wnt. HupA afectează atât semnalizarea Wnt canonică, cât și necanonică. În ceea ce privește semnalizarea canonică, HupA modulează calea Wnt/-cateninei prin reglarea în jos a activității GSK-3. HupA crește nivelurile de fosforilare ale GSK-3 / , care stabilizează -catenina și reglează expresia genelor sale țintă, legate de plasticitatea sinaptică și supraviețuirea neuronală, prevenind în același timp hiperfosforilarea tau și neurotoxicitatea A. HupA interacționează, de asemenea, cu calea necanonică prin semnalizarea PKC/MAPK. Activarea PKC inhibă, de asemenea, activitatea GSK-3 și joacă un rol în reglarea exprimării -secretazei, prevenind acumularea A și apoptoza neuronală (Wnt: site de integrare fără aripi; GSK3: glicogen sintaza kinaza 3; PKC: protein kinaza). C; MAPK: protein kinază activată de mitogen).

Inhibarea semnalizării Wnt cauzează deficiențe cognitive, crește fosforilarea tau, crește concentrațiile de peptidă A 1-42 și raportul A 42/A 40 în hipocamp și scade concentrațiile de A 1-42 în lichidul cefalorahidian, indicând clearance-ul insuficient. peste BBB [18]. Astfel, activarea semnalizării Wnt de către HupA ameliorează povara A și deficiențele cognitive [23,25,32].

Semnalizarea Wnt modulează, de asemenea, procesarea nonamiloidogenă a APP, deoarece activarea transcripțională a genelor țintă Wnt prin translocarea -cateninei direcționează procesarea APP către ADAM10 în timp ce reprimă transcripția BACE1, legând astfel semnalizarea Wnt și acumularea A [67], așa cum sa menționat mai devreme. GSK-3 este una dintre componentele releului citoplasmatic al lui Wnt, iar activarea sa crescută determină fosforilarea crescută a -cateninei, care inhibă semnalizarea canonică Wnt [63] și semne distinctive AD, cum ar fi fosforilarea excesivă a proteinei tau și generarea A. În plus, s-a demonstrat că A afectează semnalizarea PI3K/Akt, ducând la activarea GSK-3 . Acest lucru creează o buclă de feedback care induce hiperfosforilarea tau, formarea de încurcături neurofibrilare, sinaptotoxicitate, pierderea sinaptică și în cele din urmă moartea neuronală [64]. Cu toate acestea, așa cum sa menționat anterior, HupA crește semnalizarea PKC, iar PKC inhibă activitatea GSK-3, prevenind fosforilarea tau și producția de A (vezi Figura 4) [32]. Prin activarea semnalizării Wnt și PKC, tratamentul cu HupA salvează procesarea nonamiloidogenă a APP, indicând faptul că aceste căi ar putea fi esențiale pentru HupA.neuroprotectorefecte împotriva poverii A [32] (vezi Tabelul 1). Mai mult, prin aceste mecanisme, HupA protejează structura presinaptică și plasticitatea sinaptică [26,32,61,68] (vezi Tabelul 1).

cistanche pharma specialfor boala Alzheimer

HupA acționează, de asemenea, prin mecanisme non-colinergice, țintind structura și funcția mitocondrială, precum și Fe2 plus homeostazia. Perturbațiile mitocondriale au fost descrise în patologia AD, inclusiv modificări ale morfologiei, un ciclu compromis al acidului tricarboxilic (TCA), activitate redusă a citocromului C (CytoC) oxidază și stresul oxidativ [69]. A se poate acumula în mitocondrii, interacționând cu proteina mitocondrială A - alcool dehidrogenază de legare (ABAD), provocând perturbări care duc la neurotoxicitate și apoptoză. O acumulare și o disfuncție mitocondrială se sinergizează pentru a activa căile neurodegenerative implicate în pierderea cognitivă [52,53]. Mitocondriile inițiază apoptoza prin eliberarea proteinelor precum CytoC din spațiile intermembranare și intracoastale, urmată de activarea caspazelor și a factorului de inducere a apoptozei (AIF) (o cale de apoptoză independentă de caspază). Permeabilizarea membranei exterioare duce la insuficiență metabolică mitocondrială cu umflare mitocondrială ulterioară și moarte neuronală [69]. La rândul său, supraexprimarea APP poate afecta funcția mitocondrială prin perturbarea localizării proteinei NIPSNAP1 în matricea mitocondrială prin interacțiune directă, modificând legarea componentelor dihidrolipoil transacilazei și dihidrolipoil transacetilazei din complexul cetoacizi cu lanț ramificat și complexul piruvat dehidrogenază din interiorul membranei mitocondriale. 37] (vezi Figura 5). HupA inhibă translocarea citoplasmatică a CytoC și clivajul caspazei-3 [69], atenuând semnalele inductoare de apoptoză (vezi Tabelul 2) și, posibil, previne disfuncția mitocondrială indusă de APP prin inversarea perturbării localizării proteinei NIPSNAP1 în matricea mitocondrială. [37]. HupA reglează, de asemenea, glutation peroxidaza (GSH-Px), superoxid dismutaza (SOD) și catalaza (CAT), prevenind astfel stresul oxidativ [70]. Neuroprotecția mediată de HupA implică posibil restaurarea unei membrane duble intacte, care restabilește potențialul membranei și producția de ATP, adică homeostazia energetică păstrată [35,52] (vezi Tabelul 2). Analiza proteomică confirmă faptul că HupA crește expresia proteinelor implicate în fosforilarea oxidativă [37].

Figura 5. HupA salvează integritatea mitocondrială după expunerea la A. A traversează membrana dublă mitocondrială și se agregează în matrice. Perturbațiile mitocondriale includ modificări ale morfologiei, ciclul TCA compromis și activitate redusă a CitoC oxidazei. Moartea celulară este inițiată prin eliberarea proteinelor din spațiile intermembranare și intracoastrale care activează caspazele și AIF (calea de apoptoză independentă de caspază). Permeabilizarea membranei exterioare duce la insuficiență metabolică mitocondrială cu umflare mitocondrială ulterioară, acumulare de ROS și moarte neuronală. Tratamentul HupA previne acumularea A în matrice, precum și interacțiunea A cu proteinele mitocondriale. HupA previne eliberarea CytoC și apoptoza ulterioară. De asemenea, salvează stabilitatea globală a membranei, protejând astfel activitatea enzimatică mitocondrială, potențialul membranei și formarea de ATP. HupA îmbogățește, de asemenea, proteinele implicate în fosforilarea oxidativă, îmbunătățind respirația mitocondrială (ABAD: alcool dehidrogenază de legare la beta amiloid; CAT: catalază; GSH-PX: peroxidază de glutation; SOD: superoxid dismutază; ROS: specii reactive de oxigen; IMS: spațiu intermembranar; IMS: spațiu intermembranar; : citocrom C; Cas-3: caspază{-3; AIF: factor de inducere a apoptozei).

Tabelul 2. Țintele moleculare ale mecanismelor noncolinergice ale HupA în demență și efectele tratamentului.

Cytotec: citocrom C; Cas-3: caspază-3; AIF: factor de inducere a apoptozei; CAT: catalaza; GSH-PX: glutation peroxidază; SOD: superoxid dismutază; TFR1: receptor 1 al transferinei; ROS: specii reactive de oxigen; APP: proteina precursoare de amiloid; IRP: proteina reglatoare a fierului).

În ceea ce privește homeostazia Fe2 plus, s-a raportat că modelele de șoareci AD au niveluri ridicate de Fe2 plus în cortex și hipocamp în comparație cu șoarecii WT. În consecință, expresia proteinei receptorului transferinei 1 (TFR1) este suprareglată la șoarecii APPswe/PS1dE9, ceea ce explică creșterea absorbției Fe2 plus [34]. Neurodegenerarea mediată de Fe2 plus ar putea avea originea în reglarea în jos a activității -secretazei, inhibând calea nonamilaaaoidogenă, cu o creștere concomitentă a expresiei APP datorită unui element funcțional care răspunde la fier (IRE) care a fost identificat în promotorul APP, ceea ce ar explica de ce nivelurile de APP cresc după tratamentul cu Fe2 plus și scad după tratamentul cu chelator. O explicație alternativă ar putea fi aceea că expresia translațională a APP ar putea fi direcționată prin eliberarea unei interacțiuni represoare clasice între ARNm APP și proteina de reglare a fierului-1 (IRP{-1) [34]. HupA ar putea acționa direct ca un chelator Fe2 plus, reducând capacitatea IRP-1 de a induce translația APP [34]. De asemenea, HupA reglează în jos expresia TFR1 la șoareci in vivo, ceea ce reduce absorbția de fier legat de transferină (TBI) în neuroni [34] (vezi Figura 6) (vezi Tabelul 2).

herba epimedium sagittatum

În cele din urmă, este de remarcat faptul că HupA reduce expresia citokinelor proinflamatorii prin activarea nAChR. Activând calea antiinflamatoare colinergică, arcul eferent al reflexului inflamator din SNC are ca rezultat suprimarea expresiei citokinelor inflamatorii și răspunsuri inflamatorii sistemice. Activarea 7nAChR reglează în jos activarea macrofagelor, microgliei și astrocitelor, inhibând producerea de citokine proinflamatorii, în timp ce expresia citokinelor antiinflamatorii nu este modificată [10,46,71]. Efectele antiinflamatorii colinergice ale HupA reduc secreția de IL-1, IL{{-6 și TNF și semnalizarea NF-kB, atenuând răspunsul neuroinflamator [72].

Figura 6. HupA reglează Fe2 plus homeostazia. HupA previne acumularea de Fe2 plus în interiorul neuronilor. Ar putea acționa ca un chelator, în același timp, reducând expresia TFR1 și împiedicând absorbția Fe2 plus în celulă. Prin reducerea concentrației de Fe2 plus în interiorul neuronului, HupA reduce translația APP. Fe2 plus leagă IRP, eliberându-l din ARNm APP care poate fi apoi tradus. În prezența HupA, concentrația Fe2 plus scade și se eliberează mai puțin IRP, APP fără sens este tradus. HupA reduce indirect ROS prin toate aceste mecanisme (TFR1: receptor 1 al transferinei; Tf: transferină; TBI: fier legat de transferină; ROS: specii reactive de oxigen; APP: proteină precursor amiloid; IRP: proteină reglatoare a fierului).

echinacozid pentru memorie