Neuromelanin kod Parkinsonove bolesti: tirozin hidroksilaza i tirozinaza 1. dio

sažetak:

Parkinsonova bolest (PD) je bolest povezana sa starenjem i druga najčešća neurodegenerativna bolest nakon Alchajmerove bolesti. Glavni simptomi PD su poremećaji kretanja praćeni nedostatkom neurotransmitera dopamina (DA) u striatumu zbog stanične smrti nigrostriatalnih DA neurona.

Posljednjih godina, sve više istraživanja uočava blisku vezu između poremećaja kretanja i pamćenja. Ljudsko pamćenje i kognitivne sposobnosti mogu se poboljšati odgovarajućom vježbom, ali dugotrajno sjedenje i nedostatak vježbe će utjecati na ljudski nervni sistem i čak dovesti do kognitivnog pada, slabljenja pamćenja i drugih problema.

Prije svega, vježba može potaknuti cirkulaciju krvi u mozgu, čime se povećava opskrba neuronima hranjivim tvarima, povećava metabolizam i potiče stvaranje novih neurona. Ovo poboljšanje može povećati kapacitet i fleksibilnost mozga uz promicanje formiranja i održavanja neuronskih mreža, čime se poboljšava pamćenje i sposobnost učenja.

Drugo, tjelovježba također može poboljšati cirkulaciju krvi u tijelu, poboljšati metabolizam i imunološki sistem, čime se povećava otpornost tijela i sprječava nastanak raznih bolesti. Ove bolesti ne utječu samo na fizičko zdravlje ljudi, već i na njihov mozak, smanjujući njihove kognitivne sposobnosti i pamćenje.

Osim toga, kroz odgovarajuću tjelovježbu, ljudi se mogu osloboditi fizičkog i psihičkog stresa i ublažiti emocije kao što su anksioznost, napetost i depresija. Ove emocije ne samo da će utjecati na mentalno stanje osobe, već i povrijediti mozak, utječući na pamćenje i sposobnost učenja. Stoga pravilna tjelovježba može unaprijediti fizičko i mentalno zdravlje i poboljšati pamćenje i sposobnost učenja.

Ukratko, postoji bliska veza između poremećaja kretanja i pamćenja. Pravilno vježbanje može unaprijediti zdravlje tijela i mozga, te poboljšati kognitivne sposobnosti i pamćenje ljudi. Stoga se trebamo aktivno baviti sportom i voditi zdrav način života kako bismo poboljšali svoje fizičko i mentalno zdravlje i kvalitetu života. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje jer je cistanche deserticola tradicionalni kineski ljekoviti materijal koji ima mnogo jedinstvenih učinaka, od kojih je jedno poboljšanje pamćenja. Djelotvornost Cistanche deserticola dolazi od višestrukih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući taninsku kiselinu, polisaharide, flavonoidne glikozide, itd. Ovi sastojci mogu promovirati zdravlje mozga na različite načine.

short term memory how to improve

Kliknite Znaj da poboljšate kratkoročno pamćenje

Dva glavna histopatološka obilježja postoje u PD: citosolna inkluzijska tijela nazvana Lewyjeva tijela koja se uglavnom sastoje od -sinukleinskog proteina, čiji se oligomeri proizvedeni pogrešnim savijanjem smatraju neurotoksičnim, uzrokujući smrt DA stanica; i crni pigmenti koji se nazivaju neuromelanin (NM) koji se nalaze u DA neuronima i značajno smanjuju PD.

Smatra se da je sinteza humanog NM slična onoj melanina u melanocitima; Sinteza melanina u koži se odvija preko DOPAkinona (DQ) pomoću tirozinaze, dok sinteza NM u DA neuroni putem DAkinona (DAQ) pomoću tirozin hidroksilaze (TH) i aromatične L-aminokiseline dekarboksilaze (AADC).

DA u citoplazmi je visoko reaktivan i pretpostavlja se da se spontano ili neidentificiranom tirozinazom oksidira u DAQ, a zatim se sintetizira u NM. Prijavljeno je da je unutarćelijska akumulacija NM iznad specifičnog praga povezana sa smrću neurona DA i fenotipovima PD.

Ovaj pregled izvještava o nedavnom napretku u biosintezi i patofiziologiji NM u PD.

Ključne riječi:

dopamin; locus coeruleus; melanin; neuromelanin; norepinefrin; Parkinsonova bolest; supstancija nigra; tirozinaza; tirozin hidroksilaze.

1. Neuromelanin (NM) u Parkinsonovoj bolesti

Parkinsonova bolest (PD) je bolest specifična za ljude, progresivna bolest povezana sa starenjem i druga najčešća neurodegenerativna bolest nakon Alchajmerove bolesti [1]. James Parkinson u Londonu je 1817. objavio "Esej o tresućoj paralizi", prvi sveobuhvatni klinički opis poremećaja kasnije nazvanog Parkinsonova bolest. Glavni simptomi PD su motorički simptomi, kao što su drhtanje, bradikinezija, ukočenost i posturalna nestabilnost, kao i nemotorički simptomi uključujući anosmiju, zatvor, nesanicu, poremećaje ponašanja u REM-u spavanja (RBD), anksioznost, depresiju, umor, kognitivno oštećenje [1].

Većina PD je sporadična bez porodične istorije (sPD). Samo 5-15 posto slučajeva je porodična PD (fPD) [2,3]. Patofiziologija PD je istraživana biohemijskom analizom postmortem PD mozga sredinom 20. stoljeća [4–7].

increase memory

Iako patofiziologija PD ostaje nepoznata, smatra se da je sPD uzrokovan kombiniranim efektima okolišnih i genetskih faktora. Poznato je da su glavni simptomi PD, koji je poremećaj pokreta, uzrokovani smanjenjem neurotransmitera dopamina (DA) u striatumu u bazalnim ganglijama zbog neurodegeneracije nigrostriatalnih DA neurona i suplementacije DA direktnim prekursorom L{ {0}},4-dihidroksifenilalanin (L-DOPA) je još uvijek zlatni standard farmakoterapije PD nakon pet decenija od 1970-ih [1,7,8].

L-DOPA tretman je vrlo efikasan za ublažavanje mnogih ključnih simptoma PD, ali ne sprječava progresiju neurodegeneracije i kasnije rezultira smanjenjem neefikasnosti i raznim nuspojavama kao što je diskinezija [7,8].

Otkriće uzročnika ili gena osjetljivosti na različite fPD, od kraja 20. stoljeća, uvelike je promoviralo razjašnjavanje molekularnog mehanizma sPD-a [3]; fPD se naziva redoslijedom otkrivanja genskih lokusa kao što je PARK1 ( -sinuklein,SNCA [9,10]) i PARK2 (parkin, PRKN [3,11,12]). Prijavljeno je više od 20 PARK-ova. Skraćenica PARK je izvedena od imena PARKinson.

Smatra se da su mutacije nekih gena u fPD uzročnim i također povezane s lokusima osjetljivosti u sPD, na primjer, -sinuklein gen (SNCA i PARK1) [9,10], parkin (PARK2) [3,11], PTEN-indukovana putativna kinaza 1 (PINK1 i PARK6) [13,14] i leucinom bogata ponovljena kinaza 2 (LRRK2 i PARK8) [15–18].

Postoje dva glavna histopatološka obilježja PD u degenerirajućim nigrostriatalnim DA neuronima, tj. Lewyeva tijela i redukcija neuromelanina (NM) u supstanciji nigra (SN) (Slika 1): (1) Friedrich Heinrich je opisao citosolna inkluzijska tijela nazvana Lewyjeva tijela 1912. 19]. Lewyjeva tijela sadrže protein -sinuklein kao glavnu proteinsku komponentu, a pretpostavlja se da su fibrilarni oligomeri -sinukleinskog proteina proizvedeni pogrešnim savijanjem beneurotoksični i uzrokuju smrt DA stanica [20].

Pronađena je mutacija gena -sinuklein (SNCA) 1997. godine da uzrokuje dominantni fPD (PARK1) u kojem degenerirajući dopaminski neuroni sadrže oba Lewyeva tijela koja sadrže -sinuklein i crni pigment NM [9,10].

Iz ovih razloga, protein -sinuklein je opsežno ispitan u DA neurondeath u sPD. Međutim, ostaje pitanje da li se Lewyjeva tijela primjećuju u dominantnom fPD kao što je PARK1 (SNCA), ali ne i u recesivnom fPD kao što je PARK2 (PARKIN). (2) NM crnog pigmenta, koji je uočen u ljudskom SN, postepeno se povećava tokom normalnog starenja kod zdravih ispitanika [21].

NM je bogat u ljudskim mozgovima, ali je njegovo prisustvo također prijavljeno u mozgovima majmuna, miševa, pacova, pasa i konja [22,23]. Konstantin Tretiakoff [24], 1919. godine, izvestio je da se NM značajno smanjio u SN mozga PD.

Smanjenje NM u nekim nigrostrijatalnim DA neuronima u SN pars compacta (SNpc), vidljivo golim okom, glavni je histopatološki znak PD. Za razliku od Lewyjevih tijela, NM se opaža u sPD, dominantnom fPD i recesivnom fPD.

NM se također nalazi u norepinefrinskim (NE)neuronima u ljudskom locus coeruleusu (LC), gdje NE neuroni također degeneriraju u PD. Za razliku od -sinukleinskog proteina u Lewyjevim tijelima koji je dobio veliku pažnju, biosinteza i patofiziologija NM u PD ostaju manje poznati. Jedan od razloga je taj što je razjašnjavanje hemijskih struktura NM bilo teško zbog malog sadržaja samo u postmortem ljudskom mozgu.

ways to improve brain function

Međutim, hemijska svojstva i put biosinteze NM su razjašnjeni u posljednje dvije decenije na osnovu razvoja hemijske mikroanalize NM izolovanog iz SN postmortem ljudskog mozga [25–27], a patofiziologija NM je takođe postepeno razjašnjena.

improve memory

Slika 1. Dva histopatološka obilježja u PD u nigrostrijatalnom DA. Pretpostavlja se da su fibrilarni oligomeri proizvedeni pogrešnim savijanjem neurotoksični i uzrokuju smrt DA stanica.

Neuromelanin (NM) je također povezan s neurodegeneracijom i smrću DA stanica jer NM ublažava oksidativni stres radi neuroprotekcije. a-Syn, a-sinuklein; NM, neuromelanin; TH, tirozin hidroksilaza; AAKaromatična aminokiselina dekarboksilaza; ROS, reaktivne vrste kiseonika.

2. Biosinteza neuromelanina (NM): tirozin hidroksilaza i tirozinaza

Procijenjeno je da pigmentirani NM u ljudskom SN potiče od DA i cisteina u molarnom odnosu 2:1 [27.

Prijavljeno je da su različiti metaboliti katehola ugrađeni u NM u SN neuronima dopamina i NE neuronima u LC, nastali oksidativnom deaminacijom kateholamina monoamin oksidazom (MAO) i nakon redukcije i oksidacije aldehid dehidrogenazom (ALDH i aldehid reduktazom (AR). ): DOPA, 3,4-dihidroksifeniloctena kiselina (DOPAC) i 3,4dihidroksifeniletanol (DOPET) kao metaboliti dopamina 3,4-dihidroksifeniletilena kiselina (DOMA) i 3,{7}}dihidroksifeniletilen; glikol (DOPEG) kao NE metaboliti [27-30] (Slika 2).
Na osnovu ovih rezultata, predloženo je da je put biosinteze NM preko DA oksidacije u DAkinon (DAÃ) ili NE oksidacije u NEkinon sličan putu biosinteze melanina koji uključuje intrinzični put DOPAkinona (DQ) u ljudskoj koži i kosi [31] .

Osim toga, sugerirano je da su različiti metaboliti katehola ugrađeni u NM, uključujući DOPA, DOPAC, DOMA, DOPET i DOPEG, koji su metaboliti DA i NE nastali oksidativnom deaminacijom monoamin oksidazom praćenom oksidacijom/redukcijom 29] (Slika 3).

boost memory

Slika 2. Metabolizam kateholamina. (DOPA) 3,4-dihidroksifenilalanin; (DA)dopamin; (NE) norepinefrin; (EN) epinefrin; (3-OMD) 3-O-metildopa; (3MT) 3-metoksitiramin; (DOPAL) 3,4-dihidroksifenilacetaldehid; (NMN) normetanefrin;(DOPEGAL) 3,4-dihidroksifenilglikolaldehid; (MN) metanefrin; (MOPAL) 3-metoksi4-hidroksifenilacetaldehid; (DOPAC) 3,4-dihidroksifenilsirćetna kiselina; (DOPET) 3,4-dihidroksifeniletanol; (MOPEGAL) 3-metoksi-4-hidroksifenilglikolaldehid; (DOMA)3,4-dihidroksimandelična kiselina; (DOPEG/DHPG) 3,4-dihidroksilfeniletilenglikol/3,4-dihidroksifenilglikol; HVA: homovanilna kiselina; MOPET: 3-metoksi-4-hidroksifeniletanol;(VMA) vanililmandelična kiselina; (MOPEG/MHPG) 3-metoksi-4-hidroksifeniletilenglikol/3-metoksi-4-hidroksifenilgikol. (TH) tirozin hidroksilaza; (AADC) aromatične aminokiseline dekarboksilaze; (DBH) dopamin{32}}hidroksilaza; (PNMT) feniletanolamin N-metiltransferaza; (COMT) katehol-O-metiltransferaza; (MAO) monoamin oksidaza; (ALDH) aldehid dehidrogenaza; (AR) aldehid reduktaza. Imena enzima su prikazana kurzivom radi jasnoće. Adaptirano iz [28] sa manjim modifikacijama.

10 ways to improve memory

Slika 3. Sinteza neuromelanina u SN ili LC. Moguće učešće različitih metabolita kateholamina za koje se zna da su prisutni u različitim regionima mozga koji se mogu ugraditi u NM u supstanciju nigra (SN) ili locus coeruleus (LC).

improve your memory