Endocitoza, povzročena z ekscitotoksičnostjo, kot potencialna tarča za nevroprotekcijo kapi 2. del

Preprečevanje endocitoze TrkB-FL je pomembno za nevroprotekcijo pred možgansko kapjo in vivo: Ker je endocitoza pogoj za nekrozo, so bile oblikovane splošne strategije za znižanje ali izčrpavanje ključnih proteinov, ki posredujejo v različnih korakih endocitnega procesa, in dokazano ovirajo nevrodegeneracijo (Troulinaki in Tavernarakis, 2012).

V zadnjih letih je možganska kap postala pogosta težava in ker nevrološke poškodbe, ki jih povzroči možganska kap, neposredno vplivajo na naše vsakdanje življenje, je izguba spomina po možganski kapi relativno pogosta. Zato je postalo vroča tema tudi razmerje med nevroprotekcijo in spominom po možganski kapi.

Najprej moramo razumeti, da se po možganski kapi do določene mere poškodujejo živci v možganih, kar neposredno vpliva na naš spomin. Če pa se pravočasno zdravimo in izvajamo preventivne ukrepe, lahko še vedno učinkovito zaščitimo svoje živce in izboljšamo spomin.

Kako izvajati nevroprotekcijo? Najprej moramo izvajati pravilno vadbo. To ne le izboljša naše fizično stanje, ampak tudi spodbuja rast in okrevanje živcev. Drugič, razvoj dobrih življenjskih navad, kot sta vzdrževanje ustreznega spanca in pravilna prehrana, bo prav tako v veliko pomoč naši nevroprotekciji. Nazadnje, v obdobju zdravljenja moramo aktivno sodelovati z zdravljenjem zdravnika in se takoj udeležiti rehabilitacijskega usposabljanja, da učinkovito obnovimo naše nevrološke funkcije.

Poleg tega lahko z nekaterimi metodami izboljšamo tudi svoj spomin. Na primer, lahko razvijemo dobre navade, kot so branje, poslušanje glasbe in igranje intelektualnih iger, ki lahko stimulirajo naše možgane in spodbujajo oblikovanje in ohranjanje spominov. Hkrati lahko poskusimo tudi nekaj treninga spomina, kot je recitiranje besed, številk, geografskih lokacij itd. Te metode lahko učinkovito izboljšajo našo spominsko sposobnost.

Čeprav bo možganska kap v naše življenje prinesla veliko nevšečnosti, lahko še vedno živimo aktivno in zdravo ter varujemo svoje živce in spomin, če aktivno sodelujemo pri izobraževanju pri zdravljenju in rehabilitaciji ter razvijamo dobre življenjske in učne navade. Razvidno je, da moramo izboljšati spomin, in Cistanche deserticola lahko bistveno izboljša spomin, saj ima Cistanche deserticola antioksidativne, protivnetne učinke in učinke proti staranju, kar lahko pomaga zmanjšati oksidacijo in vnetne reakcije v možganih, s čimer ščiti zdravje živčnega sistema. Poleg tega lahko Cistanche deserticola spodbuja tudi rast in popravilo živčnih celic ter tako izboljša povezljivost in delovanje nevronskih mrež. Ti učinki lahko pomagajo izboljšati spomin, učenje in hitrost razmišljanja ter lahko tudi preprečijo razvoj kognitivnih motenj in nevrodegenerativnih bolezni.

Kliknite vedeti, da izboljšate kratkoročni spomin

Zato se generici nte r fe re nceofendocy to sismight šteje za terapevtsko strategijo s potencialom za zmanjšanje celične smrti zaradi akutnih možganskih insultov. Vendar pa so možna opozorila pri tem pristopu pleiotropni škodljivi učinki, ki bi jih lahko imel, če upoštevamo, da bi bili zavirani tudi bistveni fiziološki celični procesi. Kot alternativo predlagamo uporabo molekul, ki lahko motijo ​​patološko endocitozo specifičnih proteinov za preživetje nevronov.
Eden od kandidatov, ki ga je treba upoštevati, je NMDAR, ponotranjen zaradi njegove prekomerne stimulacije. Pokazalo se je, da endocitoza NMDAR, ki vsebujejo GluN2B, posreduje ekscitotoksičnost s še neznanimi mehanizmi (Wu et al., 2017).
Blokada tega od klatrina odvisnega endocitnega procesa z uporabo peptida, ki prodira v celico (CPP), je lahko zavirala ekscitotoksičnost v gojenih kortikalnih nevronih. Ta CPP (Tat-YEKL) vsebuje 11 aa domeno Tatproteina virusa humane imunske pomanjkljivosti tipa 1, ki omogoča, da pritrjeni tovori prečkajo krvno-možgansko pregrado in plazemsko membrano, čemur sledi 12 aa C-terminusa GluN2B, ki ustreza AP{{9} } vezni motiv.

Ta izbor CPP kot nevroprotektivnih orodij za terapijo možganske kapi se zdi posebej ustrezen. RAZISKAVA NEVROLOŠKE REGENERACIJE｜Vol. 16｜Št.2｜Februar 2021｜301 Slika 1｜ Mehanizem delovanja nevroprotektivnega peptida TFL457. CPP vsebuje jukstamembransko zaporedje TrkB-FL (temnozelen pravokotnik ), ki verjetno tekmuje z beljakovina, ki interagira s TrkB (oranžna), pomembna za endocitozo, povzročeno z ekscitotoksičnostjo, s čimer preprečuje sekundarno obdelavo receptorjev in smrt nevronov.

Interakcija TrkB s tem neidentificiranim proteinom se vzdržuje v prisotnosti kontrolnega peptida TMyc (vijoličen krog) in ekscitotoksični učinek povzroči smrt nevronov. CPP: peptid, ki prodira v celice; TFL457 in TMyc: CPP, pridobljeni iz Tat; TrkB: s tropomiozinom sorodna kinaza B; TrkB-FL: katalitično aktiven receptor polne dolžine.

ker visoko endocitni nevroni ishemičnih območij predstavljajo povečan privzem peptidov, pridobljenih iz Tat (Vaslin et al., 2009), kar ima za posledico selektivno ciljanje potencialnih nevroprotektivnih CPP na poškodovane nevrone. V prihodnosti bo zanimivo ugotoviti, ali ima ta CPP podobno nevroprotektivno učinki pri uporabi in vivo in lahko posebej zavirajo pro-smrtne učinke prekomerne aktivacije NMDAR, medtem ko ohranjajo druge funkcije receptorjev.

Drug možen kandidat, ki ga je treba raziskati kot nevroprotektivno tarčo, je substrat za interakcijo s kinazo D 220 kDa (Kidins220), spodnji efektor nevrotrofinskih receptorjev in NMDAR, bistvenega pomena za nevronsko sposobnost preživetja. Dokazali smo, da je predelava Kidins220 s kalpainom pri ekscitotoksičnosti sekundarna glede na promet tega proteina v Golgijev aparat in zgodnjo aktivacijo Rap1-GTPase (LópezMenéndez et al., 2019).

V poznejših fazah ekscitotoksičnega procesa znižana regulacija Kidins220 upravlja inaktivacijo Rap1, povezano z zmanjšanjem aktivnosti ERK, kar ogroža preživetje nevronov. Zato bi lahko preprečevanje endocitoze Kidins220, povzročene z ekscitotoksičnostjo, raziskali kot način za zaviranje obdelave kalpaina aktivacijskih kompleksov Rap1 in s tem motenje izklopa kaskad za preživetje Kidins220/Rap1/ERK.

Končno smo že dokazali, da je interferenca endocitoze TrkB-FL pomembna nevroprotektivna strategija tako in vitro kot in vivo. Ugotovili smo, da ekscitotoksičnost zmanjša površinske ravni tega receptorja in zaporedoma spodbuja njegovo znotrajcelično obdelavo z več proteazami (Tejeda et al., 2019). Glavni mehanizem znižane regulacije TrkB-FL je cepitev njegove intracelularne jukstamembranske regije s kalpainom (Vidaurre et al., 2012; slika 1).

Sekundarni mehanizem za TrkB-FL, vendar primarni za regulacijo TrkB-T1, je regulirana intramembranska proteoliza s sekvenčno reakcijo metaloproteinaze/-sekretaze, ki povzroči izločanje teh izooblik identičnih receptorskih ektodomen, za katere smo dokazali, da delujejo kot čistilci BDNF (Tejeda et al., 2016).

Skupaj ti mehanizmi povzročijo globoko spremembo signalizacije BDNF zaradi ekscitotoksičnosti, opažene ne le pri možganski kapi, ampak tudi pri drugih nevroloških motnjah (Tejeda in Diaz-Guerra, 2017).

Da bi ohranili poti preživetja, ki jih regulira BDNF, smo zasnovali CPP, pridobljen iz Tat (TFL 457), ki vsebuje kratko TrkB-FLjukstamembransko sekvenco (aa 457–471), za katero smo domnevali, da bi lahko bila pomembna za nadzor stabilnosti receptorja in neekscitotoksičnosti delovanja.

Izbrano zaporedje je del znotrajcelične regije, ugotovljene kot pomembne za regulacijo lokacije in delovanja TrkB-FL prek interakcije z nizom različnih proteinov, ki vključujejo Hrs (Huang et al., 2009).

Opazili smo, da je peptid TFL457 specifično preprečil zgodnjo endocitozo TrkB-FL, aktivirano z ekscitotoksičnostjo, drugače kot CPP z negativno kontrolo, ki vsebuje nepovezane sekvence (TMyc). Domnevali smo, da bi TFL457 morda tekmoval z nekaterimi interakcijami proteinov/določenimi z zaporedjem 457–471 v TrkB-FL, ki bi bili potrebni za spodbujanje endocitoze, povzročene z ekscitotoksičnostjo.

Ker bo ta peptid vplival samo na interakcije, ki jih specifično vzpostavi TrkB-FL, endocitoza drugih površinskih proteinov ne bi bila prizadeta. Z zadrževanjem nepredelanega receptorja na celični površini TFL457 sekundarno moti cepitev TrkB-FL s kalpainom in regulirano intramembransko proteolizo, s čimer se fosforilacija receptorja Tyr816 in signalizacija BDNF/TrkB/PLC ohranita.

Rezultat je ohranitev proteina, ki veže odzivni element cAMP, in dejavnosti promotorja faktorja 2 ojačevalca miocitov navzdol po tej kaskadi, ki sproži povratni mehanizem, ki daje prednost povečanemu izražanju kritičnih proteinov za preživetje v nevronih, kot je BDNF ali sam TrkBreceptor, kar ima za posledico povečano sposobnost preživetja nevronov.

Razviti nevroprotektivni peptid bi lahko bil zelo pomemben za terapijo možganske kapi, saj v mišjem modelu permanentne ishemije preprečuje znižanje regulacije TrkB-FL v infarktu in učinkovito zmanjša velikost infarkta za skoraj 30 % (Tejeda et al., 2019).

Poleg tega TFL457 izboljša nevrološki izid, kot je razvidno iz zmanjšanja povprečnega števila spodrsljajev za 42 % v testu za oceno ravnotežja in motorične koordinacije.

Zato ti rezultati razkrivajo endocitozo TrkB-FL, ki jo povzroča ekscitotoksičnost, kot novo in zelo pomembno tarčo za terapijo možganske kapi ter odpirajo nove poti za razvoj novih zdravil, ki so posebej usmerjena na druge beljakovine za preživetje.

Margarita Díaz-Guerra*

Instituto de Investigaciones Biomédicas "AlbertoSols", Consejo Superior de InvestigacionesCientíficas-Universidad Autónoma de Madrid(CSIC-UAM), Madrid, Španija

Licenčna pogodba o avtorskih pravicah: Licenčno pogodbo o avtorskih pravicah je pred objavo podpisal avtor.

Preverjanje plagiatorstva: dvakrat preverjeno s strani iThenticate. Strokovna ocena: Zunanje strokovno recenzirano.

Izjava o odprtem dostopu: To je revija z odprtim dostopom in članki se distribuirajo pod pogoji licence Creative Commons AttributionNonCommercial-ShareAlike 4.0, ki drugim omogoča nekomercialno remiksiranje, prilagajanje in nadgradnjo dela, če je dano ustrezno dobroimetje in nove stvaritve so licencirane pod enakimi pogoji.

Odprti strokovni ocenjevalec: Rayudu Gopalakrishna, Univerza Južne Kalifornije, ZDA. Dodatna datoteka: Odprto poročilo o strokovnem ocenjevanju 1.

Reference

1. Hardingham GE, Fukunaga Y, Bading H (2002) Ekstrasinaptični NMDAR nasprotujejo sinaptičnim NMDAR tako, da sprožijo izklop CREB in poti celične smrti. NatNeurosci 5:405-414.

2. Huang SH, Zhao L, Sun ZP, Li XZ, Geng Z, Zhang KD, ChaoMV, Chen ZY (2009) Bistvena vloga Hrs pri endocitnem kroženju receptorja TrkB polne dolžine, vendar ne njegove izoforme TrkB.T1. J Biol Chem 284: 15126-15136.

3. López-Menéndez C, Simón-García A, Gamir-Morralla A, Pose-Utrilla J, Luján R, Mochizuki N, Díaz-Guerra M, Iglesias T (2019) Ekscitotoksično ciljanje Kidins220 na Golgijev aparat pred cepitvijo Rapa s kalpainom 1-aktivacijski kompleksi. Celična smrt Dis 10:535.

4. Rudinskiy N, Grishchuk Y, Vaslin A, Puyal J, DelacourteA, Hirling H, Clarke PG, Luthi-Carter R (2009) Kalpainhidroliza alfa- in beta2-adaptinov zmanjša od klatrina odvisno endocitozo in lahko spodbuja nevrodegeneracijo. J Biol Chem 284: 12447-12458.

5. Scott DB, Michailidis I, Mu Y, Logothetis D, Ehlers MD (2004) Endocitoza in degradativno razvrščanje receptorjev NMDA z ohranjenimi proksimalnimi signali membrane. JNeurosci 24:7096-7109.

For more information:1950477648nn@gmail.com