Delecija MiR-29b2/c vodi do pospešenega staranja in nevrološke zaščite pri miših s Parkinsonovo boleznijo, ki jih povzroča MPTP

Povzetek

Študije razkrivajo povezavo med miR-29s pri staranju in Parkinsonovo boleznijo (PD). Tukaj prikazujemo, da so serumske ravni miR-29s pri 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridinu (MPTP) povzročeni PD miši so pokazale dinamične spremembe. Vlogo miR-29b2/c pri staranju in PD so proučevali z uporabo gensko izločenih miši miR-29b2/c (miR-29b2/c KO). Za miši miR-29b2/c KO so bili značilni izrazito manjša teža, kifoza, mišična oslabelost in nenormalna hoja v primerjavi z mišmi divjega tipa (WT). WT je razvil tudi očitno odebelitev dermisa in zmanjšanje maščobnega tkiva. Vendar pa je pomanjkanje miR-29b2/c ublažilo poškodbe dopaminergičnega sistema, ki jih povzroča MPTP, in aktivacijo glije v nigrostriatalni poti ter posledično izboljšalo motorično funkcijo miši KO, zdravljenih z MPTP. Izločanje miR-29b2/c je zaviralo izražanje vnetnih dejavnikov v 1-metil-4-fenil piridiniju (MPP plus) obdelanih primarnih kulturah mešane glije, primarnih astrocitov ali obdelanih z LPS primarna mikroglija. Poleg tega je pomanjkanje miR-29b2/c povečalo aktivnost AMPK, vendar je zatrlo signalizacijo NF-κB p65 v celicah glije. Naši rezultati kažejo, da miR-29b2/c KO miši kažejo progeriji podoben fenotip. Manj aktivirane glialne celice in potlačeno nevrovnetje lahko pri miših miR- 29b2/c KO povzročijo dopaminergično nevroprotekcijo. Končno miR-29b2/c sodeluje pri uravnavanju staranja in ima škodljivo vlogo pri Parkinsonovi bolezni.

Ključne besede

MiR-29b2/c; nevroprotekcija; Parkinsonova bolezen, ki jo povzroči MPTP;Koristi Cistanche.

Kliknite tukaj, da dobitekakšni so učinki zdravila Cistanche

Uvod

Parkinsonova bolezen (PD) je druga najpogostejša nevrodegenerativna bolezen, za katero je značilna progresivna izguba dopaminergičnih nevronov v substantia nigra par compacta (SNpc) srednjih možganov ter povečana aktivacija glije in nevrovnetje [1–3]. MikroRNA so kratke nekodirajoče molekule RNA, ki uravnavajo izražanje genov na posttranskripcijski ravni [4, 5]. MikroRNA sodelujejo pri uravnavanju razvoja živčnega sistema, nevronske plastičnosti in nevrodegenerativnih bolezni. Družina mikroRNA29 (miR- 29s) je sestavljena iz dveh genskih skupin: miR-29a/b1 in miR-29b2/c, ki se nahajata na kromosomu 6 oziroma na kromosomu 1 mišji genom. miR-29a in miR-29c imata samo eno nukleotidno razliko, medtem ko sta miR-29b1 in miR-29b2 identična v zaporedju [6]. miR-29 so vključeni v številne biološke procese. Veliko ciljnih genov miR-29 je bilo eksperimentalno preverjenih, vključno z geni za preživetje Procell Bcl-2, Mcl-1, Cdc42 in p85-; proapoptotični geni Puma, Bim, Bak in Bmf; in proinflamatorna citokina IFN- in IL-12. V perifernem sistemu so študije pokazale, da miR-29 sodelujejo pri tkivni fibrozi [7–9], metabolizmu in imunski regulaciji [10–13].

miR-29 se močno izražajo v centralnem živčnem sistemu, njihovi prepisi pa obstajajo tako v nevronih kot glialnih celicah [14, 15]. Povezava med miR-29 in nevrološkimi boleznimi je vse bolj prikazana. miR-29 so vključeni v regulacijo proizvodnje -amiloida in so v možganih bolnikov z AD uravnavani navzdol [16, 17]; Ravni miR-29 se znižajo tudi pri bolnikih s Huntingtonovo boleznijo (HD) in mišjih modelih HD [18, 19], medtem ko se povečajo pri bolnikih z amiotrofično lateralno sklerozo (ALS) in mišjih modelih ALS [16, 20]. Tako miši s pomanjkanjem miR-29a/b-1- kot miši z znižano regulacijo miR-29 kažejo ataksiji podoben fenotip [6, 21]. Kar zadeva učinke izražanja miR-29 na nevroprotekcijo in spodbujanje smrti nevronov pri ishemičnih modelih glodalcev, so poročali o nasprotujočih si rezultatih [22, 23]. V prejšnjih študijah smo opazili, da so se ravni miR-29 izrazito znižale v serumu bolnikov s PD s trendom zmanjševanja, povezanim s hujšim parkinsonizmom [24]. Poleg tega so ravni miR-29s korelirale z zmogljivostjo spomina pri bolnikih s PD [25]. Ugotovili smo, da je miR-29b2/c tesno povezan s PD, vendar njegove fiziološke funkcije in patološki mehanizmi, vključeni v PD, večinoma niso znani.

V tej študiji so serumske ravni miR-29 miši kot odziv na dajanje MPTP merili do 120 dni po injiciranju. Učinke pomanjkanja miR-29b2/c na periferna tkiva so proučevali z uporabo miR-29b2/c KO miši. Dopaminergični nevrotoksin MPTP je bil nadalje uporabljen za indukcijo mišjega modela PD. Nato so raziskali poškodbe nigrostriatnega dopaminergičnega sistema, vedenjske zmogljivosti in možne mehanizme. Opazili smo, da so ravni miR-29s v mišjem serumu pokazale dinamične spremembe po dajanju MPTP. miR- 29b2/c KO miši so pokazale pospešeno staranje, kar se kaže z manjšo telesno težo, zmanjšanjem maščobnega tkiva, kifozo, zadebelitvijo kože, mišično oslabelostjo in nenormalno hojo. Vendar pa je pomanjkanje miR-29b2/c povzročilo ublažitev dopaminergične poškodbe in glialne aktivacije ter posledično izboljšano vedenjsko delovanje v PD podobnem živalskem modelu.

Cistanche tablete

Rezultat

1. Progeriji podoben fenotip pri miših miR-29b2/c KO

miR-29b2/c knockout miši (miR-29b2/c KO) so bile ustvarjene s tehniko CRISPR-Cas9. Strategija ciljanja genov in genotipizacija mutantnih miši je bila predstavljena na dodatni sliki 1. Štiri- in 16--mesečne miši miR-29b2/c KO so imele zmanjšano telesno maso (slika 1A). Pri treh mesecih starosti so značilnosti miR-29b2/c KO miši ostale nespremenjene, kar je dokazano z rentgensko mikro-računalniško tomografijo (mikro-CT) (dodatna slika 2A). Med mišmi miR-29b2/c KO in njihovim primerkom WT, starimi 13 mesecev, ni bilo razlik v mineralni gostoti kosti (BMD), srednji vrednosti trabekul, trabekularni ločitvi, debelini trabekule in indeksu strukturnega modela (SMI). Dodatna slika 2B). Z barvanjem s hematoksilinom in eozinom (H&E) smo ugotovili, da imajo 13-mesečne miši miR-29b2/c KO odebeljen dermis s povečanimi in poglobljenimi gubami (slika 1B, 1C). In kifoza je bila očitna pri 16-mesečnih miših miR-29b2/c KO (slika 1C). miR-29b2/c KO miši v mladosti (stare 3 mesece) so imele normalno maščobno tkivo (dodatna slika 2C, 2D). Vendar se je abdominalno maščobno tkivo (skupaj podkožne in visceralne maščobe) in rjavo maščobno tkivo dramatično zmanjšalo pri miših miR-29b2/c KO v primerjavi z mišmi WT pri starosti 16 mesecev (slika 1D). Nadalje so analizirali transkripcijske ravni markerjev staranja p21 in p53 v možganih. Izrazito so se povečali v hipokampusu, ne pa tudi v skorji miR-29b2/c KO miši pri starosti šestih mesecev. Ravni beljakovin p53 in p16 v hipokampusu s pomanjkanjem miR-29b2/c se niso razlikovale od kontrol WT. Poleg tega se aktivnost -galaktozidaze, ki je znana značilnost celičnega staranja, ni razlikovala med možgani trimesečnih miši WT in miR-29b2/c KO.

Mišična šibkost in nenormalna hoja pri miših miR- 29b2/c KO

Ocenjeno je bilo vedenje miši s pomanjkanjem miR-29b2/c. Moč mišic smo merili s testoma visenja na žici in visenja na mreži. Miši miR-29b2/c KO so dosegle nižje rezultate kot kontrolne miši v testu obešanja z žico (slika 2A). In zakasnitev padca je bila dramatično krajša pri miših miR-29b2/c KO v primerjavi s primerki divjega tipa v testu viseče mreže (slika 2B), vendar je bila uspešnost preskusa Rotarod WT in miR{{10} }b2/c KO miši se niso bistveno razlikovale (slika 2C). Živalsko hojo je zaznal sistem za analizo Catwalk XT. Presenetljivo je, da sta bili tako hitrost kot dolžina koraka miši miR-29b2/c KO višji kot pri njihovih dvojnikih, medtem ko so bili cikel korakov, čas stojišča in nihanja krajši, delovni cikel pa zmanjšan pri miR{ {15}} miši s pomanjkanjem b2/c (slika 2D).

Spremembe miR-29 v mišjem serumu PD, ki ga povzroči MPTP

Ravni miR{0}}s so se znižale v serumu bolnikov s PD v primerjavi z zdravimi kontrolnimi osebami [24]. V tej študiji so bile ravni miR-29 v serumu miši PD kvantificirane 3, 30 in 120 dni po dajanju subakutnega režima MPTP. Ravni miR-29a in miR-29b so se znižale 3 dni po injiciranju in se povrnile na izhodiščne vrednosti po 30 dneh ter ponovno znižale po 120 dneh. Vendar se raven miR-29c ni bistveno spremenila (dodatna slika 5).

Cistanche dodatki

Pomanjkanje miR-29b2/c ublaži poškodbe nigrostriatuma, ki jih povzroči MPTP, in motorične pomanjkljivosti pri miših

Miši z izločitvijo miR-29b2/c in sorodniki iz legla WT so injicirali MPTP za induciranje modela PD. Stopnje ekspresije p21, p53 in Pai1 v striatumu miR-29b2/c KO miši in kontrol WT se po dajanju MPTP niso spremenile. Izpostavljenost MPTP je povzročila znatno zmanjšanje TH-pozitivnih dopaminergičnih nevronov v SNpc [F(1, 20)=5.441, P=0.0302] in TH-pozitivnih živčnih končičev, TH proteinov [F(1, 20)=10.5, P=0.0041] in ravni dopamina, DOPAC in HVA v striatumu (slika 3A–3D). Vendar pa so bile poškodbe nigrostriatuma pri miših miR-29b2/c KO, zdravljenih z MPTP, dramatično zmanjšane v primerjavi s kontrolami WT, zdravljenimi z MPTP, saj so se število dopaminergičnih nevronov, gostota dopaminergičnih živčnih končičev in ravni striatnega proteina TH ter koncentracija dopamina je bila znatno višja; Poleg tega so bile spremembe v razmerjih DOPAC proti DA in HVA proti DA [F(1, 19)=12.64, P=0.0021] izrazito ublažene (slika 3A–3D). Pri miših miR-29b2/c KO, ki so jim vbrizgali normalno fiziološko raztopino, so se striatne koncentracije 5-HT in njegovega presnovka 5-HIAA povečale v primerjavi z njihovimi primerki WT, koncentracije NE pa so bile blizu med miši divjega tipa in miR-29b2/c KO (slika 3D). Testa Rearing in Pole sta bila uporabljena za oceno spontane vertikalne aktivnosti [26, 27] oziroma lokomotorne aktivnosti miši [28]. Dva dni po zadnji injekciji MPTP se je pogostost vzreje zmanjšala pri miših WT v zadnjih 2 minutah v primerjavi s kontrolami WT, zdravljenimi z običajno fiziološko raztopino. Podobni poskusi niso razkrili učinka pomanjkanja miR- 29b2/c na spremembe v pogostosti vzreje, ki jih povzroči MPTP (slika 3E). Podobno se je skupni čas, porabljen za obračanje in plezanje navzdol, povečal pri miših WT po dajanju MPTP v testu Pole, medtem ko je bil skupni čas blizu med mišmi miR-29b2/c KO, zdravljenimi z MPTP, in mišmi miR-29b2/c KO, zdravljenimi z MPTP (slika 3F). .

Pomanjkanje miR-29b2/c oslabi z MPTP povzročeno glialno aktivacijo pri miših

Aktivacija glialnih celic in nevrovnetje, ki ga posredujejo glialne celice, sta vključena v patologijo PD [29]. Astrociti so se izrazito povečali v nigrostriatalni poti miši WT, medtem ko so se GFAP in astrociti povečali v striatumu, vendar ne v SNpc [F(1, 8)=5.412, P=0.0484] miR -29b2/c KO miši tri dni po injiciranju MPTP. Predvsem se gostota astrocitov ni razlikovala v dveh regijah miši WT in miR-29b2/c KO, zdravljenih z MPTP (slika 4A, 4B). Iba 1 in mikroglija so se povečali v substanti nigra miši WT in v striatumu [F(1, 8)=12.74, P=0.0073] obeh WT in miR{{21} }b2/c KO miši po dajanju MPTP. Poleg tega je pri miR-29b2/c KO miših injekcija MPTP znatno zmanjšala gostoto mikroglije (slika 4C, 4D).

2. Učinki pomanjkanja miR-29b2/c v primarno kultiviranih astrocitih

Za testiranje, ali je pomanjkanje miR-29b2/c vplivalo na proliferacijo in migracijo astrocitov, smo uporabili test s praskami. Primarni astrociti miR-29b2/c KO niso pokazali nobene razlike v sposobnosti proliferacije in migracije. Preživetje celic primarnih WT in miR-29b2/c KO astrocitov na začetku ni pokazalo nobene razlike. Po zastrupitvi z MPP in zastrupitvijo je bila viabilnost celic WT astrocitov višja v primerjavi s kontrolami, medtem ko se viabilnost mutantnih astrocitov ni spremenila [F(1, 18)=5.727, P=0.0278 ]. V astrocitih WT in miR-29b2/c KO, obdelanih z MPP plus, so opazili izboljšan produkt ROS in privzem glukoze.

Cistanche tubulosa

Izmerjene so bile stopnje ekspresije nevrotrofičnih faktorjev, z vnetjem povezanih molekul, astrocitnega tipa A1 in markerskih genov tipa A2 v astrocitih, zdravljenih z MPP plus. 12 ur po izzivu je bila ekspresija BDNF povišana v astrocitih WT in miR-29b2/c KO (slika 5A). Raven ekspresije TGF- 1 je bila znatno povečana v astrocitih WT po izpostavitvi MPP plus, medtem ko je bila znižana v astrocitih miR- 29b2/c KO v primerjavi z astrociti divjega tipa tako na začetku kot po zastrupitev (slika 5B). Osnovna raven transkripta TNF je bila nižja v astrocitih miR-29b2/c KO v primerjavi z astrociti WT. Po 12-urnem zdravljenju so se ravni izražanja IL-1, IL-6 in COX-2 znatno povečale v astrocitih WT in miR-29b2/c, medtem ko se je transkript TNF je bil povišan le v astrocitih WT, transkripti IL-1, TNF in COX-2 pa so se zmanjšali v astrocitnih celicah miR-29b2/c KO v primerjavi s primerki divjega tipa (slika 5C) . A1 marker H2-T23 in A2 marker CD14 sta bila izrazito nižja v astrocitih miR- 29b2/c KO, obdelanih s PBS, v primerjavi s kontrolami WT. Po 12-urnem zdravljenju so bili markerji A1 H2-D1, Ggta1 in C3 ter markerji A2 Clcf1 in S100 10 povečani tako v astrocitih WT kot miR-29b2/c KO; H2-T23 se je povečal samo v astrocitih WT; Gbp2 in CD14 se pri obeh genotipih astrocitov nista spremenila. Poleg tega so bili transkripti H2-T23, H2-D1 in CD14 znižani v astrocitih miR-29b2/c KO v primerjavi s kontrolami WT (slika 5D, 5E). 12 in 24 ur po zdravljenju se ravni proteinov AMPK in fosforiliranih AMPK proteinov niso spremenile v astrocitih WT, medtem ko se je 24 ur po izzivu z MPP plus raven proteina AMPK zmanjšala v miR-29b2/ c KO astrocitov in razmerje med p-AMPK in AMPK v mutantnih astrocitih se je povečalo v primerjavi z astrociti WT in mutantnimi astrociti, obdelanimi s PBS (slika 5F). Poleg tega je bil za stimulacijo primarnih astrocitov miši WT in miR-29b2/c KO uporabljen kondicioniran medij iz celic BV2, obdelanih s PBS ali LPS (kratko imenovani CM in LCM). Čeprav se ekspresija proteina p-AMPK ni spremenila po 12-urnem zdravljenju z LCM, je bila v astrocitih miR-29b2/c KO bistveno višja v primerjavi z astrociti WT. Opazili smo, da so se proteini pAMPK povečali v obeh genotipih astrocitov po 24 zdravljenjih z LCM. Stimulacija LCM je izrazito povečala izražanje proteinov COX- 2 [F(2, 18)=10.29, P=0.0010], vendar je raven proteina COX-2 pri miR-29b2/c KO astrocitih zmanjšalo v primerjavi z WT astrociti (slika 5G). Koncentracija nitritov v astrocitih miR-29b2/c KO, obdelanih z LCM, je bila prav tako znatno nižja v primerjavi z astrociti WT, obdelanimi z 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. Učinki pomanjkanja miR-29b2/c v primarno gojeni mikrogliji

Za merjenje odziva mikroglije s pomanjkanjem miR-29b2/c na vnetne dražljaje je bil uporabljen LPS. Raven ekspresije BDNF je bila na začetku nižja v mikrogliji miR-29b2/c KO. Štiri in osem ur po zdravljenju z LPS je bila količina transkriptov IL-1, IL-6, TNF in COX-2 regulirana navzgor, medtem ko je bila ekspresija IGF-1 znižana v WT in mikroglijskih celicah miR-29b2/c KO, se je izražanje BDNF zmanjšalo samo v mikrogliji 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).

Diskusija

Izražanje družinskih članov miR-29 je povečano v več tkivih, ko se posamezniki starajo [30–32]. Dela iz našega in drugih laboratorijev so pokazala povezavo med miR-29 in Parkinsonovo boleznijo [33]. V tej študiji so proučevali vlogo miR- 29b2/c pri staranju in Parkinsonovi bolezni. miR-29 imajo učinke za in proti staranju, odvisno od tkiv, vrste in stopnje razvoja. Ugotovili smo, da so imele 3-mesečne miR-29b2/c KO miši normalno okostje in maščobno tkivo, 4-mesečne miR- 29b2/c KO miši prikazali manjšo telesno težo v primerjavi z njihovim primerkom WT, kar se ujema z drugimi študijami [11, 34]. Pri 3-mesečnih miR- 29b2/c KO miših so odkrili mišično oslabelost in nestabilno hojo. Trinajstmesečne miR-29b2/c KO miši so pokazale odebelitev dermisa. Imeli pa so normalno fino strukturo stegnenične kosti. Zmanjšanje telesne teže je obstajalo pri 16-mesečnih miših miR-29b2/c KO. Pri tej starosti so miši miR-29b2/c KO imele manj trebušne maščobe in rjave maščobe ter so imele očitno kifozo. miR-29s sodelujejo pri p53-ustavitvi celičnega cikla [35, 36] in celičnem staranju, ki ga poganja p16/Rb [37]. Vendar pa celično staranje ni bilo očitno v možganih miR-29b2/c KO miši. Čeprav torej miR-29b2/c prispeva k uravnavanju staranja, so lahko njegove vloge v perifernih tkivih in možganih drugačne.

Serumske ravni miR-29s so bile znižane pri bolnikih s PD v primerjavi z zdravimi kontrolnimi osebami [24]. Tu smo ugotovili, da je izražanje miR-29 v mišjem serumu PD nihalo od 3 do 120 dni po dajanju MPTP. miR-29 je v možganih veliko [6, 30]. S pregledovanjem profila GEO je bilo ugotovljeno, da je izražanje miR-29c povečano v substanti nigra bolnikov s PD (p=0.0059, z Mann-Whitneyjevim testom), poleg tega miR{{12 }}c izraz v zgornjem čelnem girusu se ni razlikoval (p=0.47, s Student-T-testom) v primerjavi s kontrolnimi subjekti (dodatna slika 10). Tu so bile miR-29b2/c KO miši izzvane z MPTP, da bi povzročile poškodbe, podobne PD. Mutirane miši so pokazale manj resne poškodbe nigrostriatnega dopaminergičnega sistema in blažjo glialno aktivacijo ter posledično do neke mere vedenjsko odpornost. Tako ima miR-29b2/c škodljivo vlogo pri patologiji PD. Opazili smo, da se v modelu PD miši, ki ga povzroča MPTP, striatni nivoji transkriptov p21, p53 in Pai1 niso spremenili, kar kaže na to, da do celičnega staranja morda ne bo prišlo. Staranje velja za dejavnik visokega tveganja za razvoj PB [38], vendar so s staranjem povezane spremembe v možganih, zlasti v dopaminergičnem sistemu, lahko pomembnejši dejavnik.

Primarno glio miši WT in miR-29b2/c KO smo gojili, da bi raziskali osnovne mehanizme. Zdravljenje z MPP plus je povečalo izražanje GDNF in zmanjšalo izražanje IL-1 v mešani gliji s pomanjkanjem miR-29b2/c. MPP plus je prav tako povečal izražanje vnetnih genov v astrocitih WT, ne pa tudi v astrocitih s pomanjkanjem miR- 29b2/c. Podobno so mutirani astrociti proizvedli manj NO v primerjavi z astrociti WT, potem ko so bili izpostavljeni kondicioniranemu mediju celic BV2, obdelanih z LPS. V primarni kulturi mikroglije so bili v primerjavi s kontrolami WT, obdelanimi z LPS, transkripti protivnetnega citokina IL-10 in nevrotrofičnega faktorja IGF-1 izrazito višji, transkripti provnetnega citokina IL{ {15}} se je zmanjšalo v mikrogli miR-29b2/c KO, zdravljeni z LPS. Ravni NO so bile znižane v miR-29b2/c KO mikroglije na začetku in po zastrupitvi z LPS. Študije so pokazale, da so miR-29 in številni predvideni ciljni geni vključeni v presnovne procese [34, 39–41]. Kot esencialni regulator je bilo dokazano, da AMPK ščiti pri PD, ko je aktiviran [42]. Aktivacija AMPK stimulira Sirtuin 1 in posredno zavira aktivacijo NF-κB in spodnje vnetne ciljne gene [43]. Opazili smo, da sta bila raven fosforiliranega AMPK proteina in razmerje med p-AMPK in AMPK povečana v astrocitih miR- 29b2/c KO, zdravljenih z LCM, in MPP plus. Raven proteina COX-2 je bila znižana v mutantnih astrocitih, obdelanih z LCM, v primerjavi z astrociti WT. Na začetku je bila aktivnost AMPK povišana v mikrogli miR-29b2/c KO. Količina proteina COX-2 je bila znatno zmanjšana v miR-29b2/c KO mikroglije v primerjavi s kontrolami WT po zdravljenju z LPS. Pri zdravljenju z LPS je bilo razmerje p-p65 in p65 nekoliko znižano v mutantnih mikroglijah, kar pomeni ublažitev signalne poti NF-κB. Naši rezultati kažejo, da povečana aktivnost AMPK in zmanjšan vnetni odziv v gliji ščitita nigrostriatno pot pri miR-29b2/c KO miših (slika 6G). Končno ima miR-29b2/c pomembno vlogo pri staranju in poškodbah v nigrostriatalnem dopaminergičnem sistemu.

Reference

1. Braak H, Del Tredici K. Vabljeni članek: Patologija živčnega sistema pri občasni Parkinsonovi bolezni. Nevrologija. 2008; 70: 1916–25.

2. Wang Q, Liu Y, Zhou J. Nevrovnetje pri Parkinsonovi bolezni in njegov potencial kot terapevtski cilj. 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, et al. Prosurvival in protivnetna vloga NF-κB c-Rel v modelih Parkinsonove bolezni. Redox Biol. 2020; 30:101427.

4. Zhu S, Wu H, Wu F, Nie D, Sheng S, Mo YY. MicroRNA- 21 cilja na tumorske supresorske gene pri invaziji in metastazah. Cell Res. 2008; 18: 350–59.

5. Qiu L, Zhang W, Tan EK, Zeng L. Dešifriranje funkcije in regulacije mikroRNA pri Alzheimerjevi bolezni in Parkinsonovi bolezni. 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, et al. Pomanjkanje grozda miR-29a/b-1 vodi do ataksičnih značilnosti in cerebelarnih sprememb pri miših. Neurobiol Dis. 2015; 73: 275–88.

7. Hyun J, Choi SS, Diehl AM, Jung Y. Potencialna vloga signalizacije Hedgehog in mikroRNA-29 pri jetrni fibrozi miši s pomanjkanjem 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. Signalizacija TGF-/Smad3 spodbuja ledvično fibrozo z zaviranjem 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 zavira z bleomicinom povzročeno pljučno fibrozo pri miših. 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. MikroRNA-29 uravnava transkripcijske faktorje T-boxa in proizvodnjo interferona v pomožnih celicah T. Imuniteta. 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, et al. Družina mikroRNA-29 narekuje ravnotežje med homeostatskim in patološkim ravnanjem z glukozo pri sladkorni bolezni in debelosti. Sladkorna bolezen. 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, et al. IL-21 inducira protivirusno mikroRNA-29 v celicah CD4 T, da omeji okužbo s 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. MikroRNA miR-29 nadzoruje prirojene in prilagodljive imunske odzive na znotrajcelično bakterijsko okužbo s ciljanjem na interferon- . Nat Immunol. 2011; 12:861–69.

14. Jovičić A, Roshan R, Moisoi N, Pradervand S, Moser R, Pillai B, Luthi-Carter R. Celovite analize izražanja miRNA, specifičnih za tip živčnih celic, identificirajo nove determinante specifikacije in vzdrževanja nevronskih fenotipov. J Neurosci. 2013; 33: 5127–37.

15. Ouyang YB, Xu L, Lu Y, Sun X, Yue S, Xiong XX, Giffard RG. Z astrociti obogatena miR-29a cilja na PUMA in zmanjšuje ranljivost nevronov za ishemijo prednjih možganov. Glija. 2013; 61: 1784–94.

16. Shioya M, Obayashi S, Tabunoki H, Arima K, Saito Y, Ishida T, Satoh J. Aberantna ekspresija mikroRNA v možganih nevrodegenerativnih bolezni: miR-29a zmanjšana v možganih Alzheimerjeve bolezni cilja na nevronski 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. Izguba skupine mikroRNA miR-29a/b-1 pri občasnih Alzheimerjeva bolezen je povezana s povečanim izražanjem BACE1/beta-sekretaze. Proc Natl Acad Sci USA. 2008; 105: 6415–20.

18. Johnson R, Zuccato C, Belyaev ND, gostujoči DJ, Cattaneo E, Buckley NJ. Pot genske disregulacije na osnovi mikroRNA pri Huntingtonovi bolezni. Neurobiol Dis. 2008; 29: 438–45.

19. Packer AN, Xing Y, Harper SQ, Jones L, Davidson BL. Bifunkcionalna mikroRNA miR-9/miR-9* uravnava REST in CoREST in je pri Huntingtonovi bolezni znižana. J Neurosci. 2008; 28: 14341–46.

20. Nolan K, Mitchem MR, Jimenez-Mateos EM, Henshall DC, Concannon CG, Prehn JH. Povečana ekspresija mikroRNA-29a pri miših z ALS: funkcionalna analiza njene inhibicije. J Mol Neurosci. 2014; 53: 231–41.

21. Roshan R, Shridhar S, Sarangdhar MA, Banik A, Chawla M, Garg M, Singh VP, Pillai B. Možgansko specifična izpad miR-29 povzroči smrt nevronskih celic in ataksijo pri miših. RNA. 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. Izguba miR-29b po akutni ishemični možganski kapi prispeva k smrti živčnih celic in velikosti infarkta. 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. Upregulated miR-29b pospešuje smrt nevronskih celic z zaviranjem Bcl2L2 po ishemični možganski poškodbi. 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. Zmanjšanje regulacije družine mikroRNA 29 v krvnem serumu pri bolnikih s Parkinsonovo boleznijo . Sci Rep. 2017; 7: 5411.

25. Han L, Tang Y, Bai X, Liang X, Fan Y, Shen Y, Huang F, Wang J. Povezava družine serumske mikroRNA-29 s kognitivno okvaro pri Parkinsonovi bolezni. Staranje (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. Celično staranje povzroča okoljski nevrotoksin parakvat in prispeva k nevropatologiji, povezani s Parkinsonovo boleznijo. Cell Rep. 2018; 22: 930–40.

27. Willard AM, Bouchard RS, Gittis AH. Diferencialna degradacija motoričnih pomanjkljivosti med postopnim izčrpavanjem dopamina s 6-hidroksidopaminom pri miših. Nevroznanost. 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) poganja patološko -sinukleinsko nevrodegeneracijo pri Parkinsonovi bolezni. Znanost. 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. Dinamične spremembe v nigrostriatalni poti v MPTP mišjem modelu Parkinsonove bolezni. Parkinsonova bolezen. 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. Staranje in odziv na kronično poškodbo DNA aktivirajo regulativno pot, ki vključuje miR{{2} } in str53. EMBO J. 2011; 30: 2219–32.

31. Hu Z, Klein JD, Mitch WE, Zhang L, Martinez I, Wang XH. MikroRNA-29 inducira celično staranje v starajoči se mišici prek več signalnih poti. Staranje (Albany NY). 2014; 6: 160–75.

32. Fenn AM, Smith KM, Lovett-Racke AE, Guerau-deArellano M, Whitacre CC, Godbout JP. Povečana mikroRNA 29b v ostarelih možganih je v korelaciji z zmanjšanjem insulinu podobnega rastnega faktorja-1 in liganda fraktalkina. Nevrobiolno staranje. 2013; 34: 2748–58.

33. Wang R, Yang Y, Wang H, He Y, Li C. MiR-29c ščiti pred vnetjem in apoptozo v modelu Parkinsonove bolezni in vivo in in vitro s ciljanjem na 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. Regulativna os mikroRNA-29/PGC1 je kritična za presnovni nadzor delovanja srca. 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. Pospešeno staranje pri miših s pomanjkanjem Zmpste24 proteaza je povezana z aktivacijo signalizacije p53. Narava. 2005; 437: 564–68.

36. Park SY, Lee JH, Ha M, Nam JW, Kim VN. miR-29 miRNA aktivirajo p53 tako, da ciljajo na p85 alfa in CDC42. Nat Struct Mol Biol. 2009; 16:23–29.

37. Martinez I, Cazalla D, Almstead LL, Steitz JA, DiMaio D. miR-29 in miR-30 uravnavata izražanje B-Myb med celičnim staranjem. Proc Natl Acad Sci USA. 2011; 108: 522–27.

38. Collier TJ, Kanaan NM, Kordower JH. Staranje in Parkinsonova bolezen: različni plati istega kovanca? Motnja Mov. 2017; 32: 983–90.

39. Massart J, Sjögren RJ, Lundell LS, Mudry JM, Franck N, O'Gorman DJ, Egan B, Zierath JR, Krook A. Spremenjeno izražanje miR- 29 pri sladkorni bolezni tipa 2 vpliva na presnovo glukoze in lipidov v skeletu Mišice. Sladkorna bolezen. 2017; 66: 1807–18.

40. Dooley J, Lagou V, Garcia-Perez JE, Himmelreich U, Liston A. Pomanjkanje miR-29a ne spremeni poteka acinarnega karcinoma pankreasa pri miših. Oncotarget. 2017; 8: 26911–17.

41. Kwon JJ, Factora TD, Dey S, Kota J. Sistematični pregled miR-29 pri raku. Mol Ther Onkolitiki. 2018; 12: 173–94.

42. Lu M, Su C, Qiao C, Bian Y, Ding J, Hu G. Metformin preprečuje smrt dopaminergičnih nevronov v MPTP/PIinduciranem mišjem modelu Parkinsonove bolezni prek avtofagije in mitohondrijskega očistka ROS. Int J Neuropsychopharmacol. 2016; 19:pyw047.

43. Salminen A, Hyttinen JM, Kaarniranta K. AMP-aktivirana proteinska kinaza zavira signalizacijo in vnetje NF-κB: vpliv na zdravstveno dobo in življenjsko dobo. 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. Oddelek za translacijsko nevroznanost, Jing'an District Center Hospital v Šanghaju, Državni ključni laboratorij za medicinsko nevrobiologijo in MOE Frontiers Center za znanost o možganih, Inštituti za znanost o možganih, Univerza Fudan, Šanghaj 200032, Kitajska

2. Oddelek za rehabilitacijsko medicino, Shanghai Jiao Tong University Affiliated Sixth People's Hospital, Shanghai 200233, Kitajska

3. School of Life Science and Technology, Tongji University, Shanghai 200092, Kitajska

4. Šanghajski inženirski raziskovalni center za modelne organizme, Shanghai Model Organisms Center, INC, Šanghaj 201203, Kitajska