Drugi dio Acteoside potisnut Microglia M1 polarizacija kroz inhibiran NF-κB signalni put i AMPK-posredovani oporavak funkcije mitohondrija

Kliknite ovdje za 1. dio

Za više informacija kontaktirajte: ali.ma@wecistanche.com

2. DIO Kako Cistanche Acteosides povećavaju vitalnost moždanih stanica i ublažavaju Alchajmerovu bolest?

Click to cistanche ekstrakt praha za Alchajmerovu bolest

Diskusija

Alchajmerova bolestje bolest progresivne neuronske i kognitivne disfunkcije, sa složenim nereguliranim mehanizmima[17]. Akumulirani dokazi su pokazali značajnu povezanost između upale u mozgu izazvane mikrogijom. Čini se da igra ključnu ulogu u napredovanjuAlchajmerova bolest. Mikroglije su makrofagi u mozgu[18]. Može se aktivirati do klasičnog M1 inflamatornog fenotipa, karakteriziranog pojačanim izlučivanjem proinflamatornih citokina[4]. Pretjerana aktivacija M1 može ubrzati oštećenje neurona i neurodegeneraciju, čak i pogoršatiAlchajmerova bolest[19]. Stoga je imperativ tražiti nove terapijske pristupe usmjerene na kontrolu tačaka polarizacije mikroglije koji bi mogli pružiti adaptivne prednosti. Naš prethodni rad je potvrdio da je ACT imao značajne efekte poboljšanja sposobnosti učenja i pamćenja i zaštite neurona kod pacova [20]. Dosljedno, ovo istraživanje je također dokazaloActeosidemože ublažiti diskineziju izazvanu AlCl3- i poremećaj holinergičkog sistema kod zebrica. uzbuđeno,Acteosidepredstavio izvanredne antiinflamatorne aktivnosti u LPS-indukovanim BV-2 ćelijama. Ljudi sa transkriptom potvrdili su značajne promjene u ćelijama izazvanim LPS-om u poređenju sa kontrolnim ćelijama, kao i ćelijama tretiranim ACT-om u poređenju sa LPS-indukovanim ćelijama.Acteosidepotisnuo M1 polarizaciju inhibicijom NK-κB puta. Osim NF-κB puta, RNA-seq je također otkrio da tretman ACT može utjecati na biosintezu arginina, kao i na biosintezu pantotenata i CoA. Zanimljivo je da su ova dva metabolička puta dodatno potvrđena HPLC-Q-TOF-MS analizom. Široko je objavljeno da iNOS može metabolizirati Arg u NO i citrulin, dok Arg{7}} može hidrolizirati Arg u ornitin i ureu, što je povezano sapopravka neurona[21]. LPS stimulacija je dovela do povećanja iNOS-a (slika 3a) i dole regulacije Arg-1 (slika 3b), što je rezultiralo povećanim nivoom NO (slika 2f). Podaci su to otkriliActeosideublažio povećan nivo NO kroz biosintezu arginina.

Pantotenska kiselina (PA) je primarni supstrat za pantotenat kinazu[22], kao metabolit koji ograničava brzinu u biosintezi CoA. PA je obavezni prekursor acetil-CoA, koji je od posebnog značaja za holinergičke neurone[23] i učestvuje u ciklusu trikarboksilne kiseline (TCA ciklus)[24]. Nedavna studija je pokazala da bi povišena koncentracija CoA dovela do izmijenjene morfologije mitohondrija i nižeg sadržaja ATP-a[22]. LPS-indukovane BV-2 ćelije su pokazale smanjenje broja mitohondrija i promjenu oblika mitohondrija. Nakon induciranja LPS-om, proizvodnja ROS se povećala u BV-2 ćelijama. Zatim je preopterećeni ROS uzrokovao napad slobodnih radikala na membranski fosfolipid[25]. To je dovelo do gubitka MMP, zauzvrat, mitohondrijalne disfunkcije i ATP-a. Bilo je izvanredno da je ACT tretman ublažio smanjenje sadržaja MMP i ATP. Ovi podaci sugeriraju da je ACT inducirao mitohondrijalnu disfunkciju regulacijom biosinteze pantotenata i CoA. Opširno je objavljeno da je polarizacija mikroglije usko povezana sa ćelijskim metabolizmom[14]. Posebno, kao metaboličko čvorište, mitohondrije igraju izuzetnu ulogu u regulaciji metabolizma ćelija. Nedavno su mitohondrije pozicionirane kao ključna determinantna tačka u polarizaciji mikroglije[26]. Da bismo bolje razumjeli mehanizam ACT-a, procijenili smo funkcionalnu osovinu mitohondrija Western blot analizom. Otkrilo je da je ACT inducirao mitohondrijalnu disfunkciju aktivacijom AMPK /PGC- 1/UCP-2 ose. PGC-1 i UCP-2 su oba povezana sa mitohondrijalnom biogenezom[27, 28], i mogu se smatrati glavnim regulatorom ROS[29]. Izvještaji pokazuju da PGC-1 -posredovana mitohondrijska biogeneza i smanjenje ROS zavise od indukcije UCP-2[27–29]. Zbog preopterećenja ROS-a, ekspresija PGC-1 i UCP-2 je smanjena u LPS-indukovanim BV-2 ćelijama. Sugerira da bi ACT mogao eliminirati prekomjerni ROS kroz PGC-1 i UCP-2, čime bi se obnovila mitohondrijalna funkcija. Prema literaturi, izmjena PGC-1 u BV-2 ćelijama može doprinijeti regulaciji polarizacije. Zanimljivo je da je prethodni izvještaj otkrio da povećana ekspresija PGC-1 inhibira aktivnost NF-κB u LPS-indukovanim BV-2 ćelijama[30]. To je kvalifikovalo odnos između PGC-1 i NF-κB u našoj studiji. Na ekspresiju PGC-1 utiču proteini uzvodnog puta, kao što je AMPK. AMPK je ključni protein za održavanje ćelijske homeostaze[31], koji igra različite uloge u promociji M2 polarizacije mikroglije[32]. Modulira metaboličke puteve u ćelijama[33]. Otkrili smo da je ACT promovirao aktivaciju AMPK. U isto vrijeme, primjena spoja C (AMPK inhibitor) blokirala je učinak ACT-a na smanjenje viška NO izazvanog LPS-om. Stoga je ACT također potisnuo LPS-stimuliranu M1 polarizaciju putem AMPK signalnog puta. Ovo je prvi put da se izvijesti o mehanizmu ACT-a na regulaciji polarizacije mikroglije (slika 10). Podaci potvrđuju da se ACT može razviti kao terapeutsko sredstvo za neurodegenerativne bolesti povezane s neuroinflamacijom, kao što je AD. Posebno smo povezali polarizaciju mikroglije sa ćelijskim metabolizmom, objašnjavajući učinak ACT-a kroz promjenu funkcije mitohondrija. Identifikacija ove metaboličke ose, ciljanje na nju kao na jedinstveni entitet, mogla bi omogućiti mnogo bolje terapijske pristupe protiv polarizacije mikroglije M1, posebno u AD.

Skraćenice

AD

Alchajmerova bolest; ACT: Acteoside; RNA-Seq:RNA-Sequencing; dpf:dani nakon oplodnje; DPZ:donepezil hidrohlorid; AS: prosječna brzina; ΔS: promjena brzine; DRR: stopa oporavka od diskinezije; RE: efikasnost odgovora; ELISA: enzimski imunosorbentni test; LPS: Lipopolisaharid; CCK-8:Komplet za brojanje ćelija-8; AChE:acetilkolinesteraza; ChAT: holin acetiltransferaza; NO: dušikov oksid; QC: kontrola kvaliteta; Q-TOF: Quadrupole Time-of-Flight; PCA: Analiza glavnih komponenti; PLS-DA: parcijalna diskriminantna analiza najmanjih kvadrata; MMP: potencijal mitohondrijalne membrane; ROS: reaktivne vrste kiseonika; ATP: mitohondrijski adenozin 5'-trifosfat; TEM: Transmisiona elektronska mikroskopija; qRT- PCR: kvantitativna lančana reakcija polimeraze u realnom vremenu; iNOS: sintaza dušikovog oksida; DEG: diferencijalno eksprimirani geni; GO:Genska ontologija; KEGG: Enciklopedija gena i genoma iz Kjota; Arg:arginin; GAPDH: Gliceraldehid{15}}fosfat dehidrogenaza; PGC-1 :peroksizomski proliferativno aktivirani receptor-koaktivator-1 ; UCP-2: protein za razdvajanje mitohondrija-2; AMPK: AMP-aktivirana protein kinaza; CC: spoj C; PA: Pantotenska kiselina.

Doprinosi autora Strana 13/34Svi autori su bili uključeni u izradu članka ili ga kritički revidirali za važan intelektualni sadržaj, a svi autori su odobrili objavljivanje ¦konačne verzije. Koncepcija i dizajn studija: YQL, FL; akvizicija podataka: YQL, YC i SQJ; analiza i interpretacija podataka: YQL, XLJ, YYS i SSW. Autori su pročitali i odobrili konačni rukopis. Zahvale Autori su zahvalni gospođi Ping Zhou, Yu-Meng Shenu i gospodinu Wei Jiangu na njihovoj tehničkoj pomoći.

Reference

1 Perea JR, Bolos M, Avila J. Microglia in Alzheimer's Disease in the Context of Tau Pathology.Biomolekule. 2020; 10.

2. Shiao YJ, Su MH, Lin HC, Wu CR. Acteoside i Isoacteoside Protect Amyloid-beta Peptide inducedCitotoksičnost, kognitivni de¦cit i neurohemijski poremećaji in vitro i in vivo. Int J Mol Sci.2017; 18. 

3. Linnerbauer M, Rothhammer V. Zaštitne funkcije reaktivnih astrocita nakon centralnogUvreda nervnog sistema. Front Immunol. 2020;11:573256.

4. Hanslik KL, Ulland TK. Uloga Microglia i Nlrp3 In§ammasome u Alchajmerovoj bolesti.Front Neurol. 2020;11:570711.

5. Tsukahara T, Haniu H, Uemura T, Matsuda Y. Terapijski potencijal razgradnje svinjske jetreProizvod: Novi uvidi i perspektive za mikroglijom posredovanu neuroin§amaciju uNeurodegenerativne bolesti. Biomedicine. 2020; 8.

6. Li L, Wang Y, Wang H, Lv L, Zhu ZY. Metabolički odgovori BV-2 ćelija na puerarin na njegovu polarizacijukoristeći ultra-performansnu tečnu hromatografiju-masenu spektrometriju. Biomed Chromatogr.2020;34:e4796. 

7. Agrawal I, Jha S. Mitohondrijalna disfunkcija i Alchajmerova bolest: uloga mikroglije. Front AgingNeurosci. 2020;12:252.

8. Wei W, Lu M, Lan X, Liu N, Wang H, Du J, et al. Neuroprotektivni efekat verbaskozida na hipoksično-ishemičneoštećenje mozga kod novorođenčadi štakora. Neurosci Lett. 2019;711:134415.

9. Lai X, Xiong Y, Zhou J, Yang F, Peng J, Chen L, et al. Verbaskozid ublažava akutne upalepovreda kod eksperimentalnog cerebralnog krvarenja supresijom TLR4. Biochem Biophys Res Commun.2019;519:721–6. 

10. Ji SL, Cao KK, Zhao XX, Kang NX, Zhang Y, Xu QM, et al. Antioksidativna aktivnost feniletanoidaglikozidi na neurotoksičnost izazvanu glutamatom. Biosci Biotechnol Biochem. 2019;83:2016–26.

11. Chen J, Gao L, Zhang Y, Su Y, Kong Z, Wang D, et al. Streptozotocin-indukovano sa poboljšanjem akteozidaporemećaj učenja i pamćenja povećanjem regulacije hipokampalnog inzulina, transporta glukoze ienergetski metabolizam. Phytother Res. 2020.Strana 14/34Strana 15/34

12. Li W, Deng R, Jin X, Chen J, Yang D, Shen J. Acteoside poboljšava eksperimentalnu autoimunuencefalomijelitisa putem inhibicije aktivacije mitofagije posredovane peroksinitritom. Free Radic BiolMed. 2020;146:79–91.

13. Li YQ, Chen Y, Fang JY, Jiang SQ, Li P, Li F. Integrirana mrežna farmakologija i model zebraistražite komponente dvostrukog efektaCistanche tubulosaza liječenje i osteoporoze iAlchajmerova bolest. J Ethnopharmacol. 2020;254:112764.

14. Orihuela R, McPherson CA, Harry GJ. Mikroglijalna M1/M2 polarizacija i metabolička stanja. Br JPharmacol. 2016;173:649–65.

15. Bi J, Zhang J, Ren Y, Du Z, Li Q, Wang Y, et al. Irisin ublažava ishemijsko-reperfuzijsku ozljedu jetreinhibiranje prekomerne mitohondrijalne ¦sesije, promicanje mitohondrijalne biogeneze i smanjenjeoksidativni stres. Redox Biol. 2019;20:296–306.

16. De Simone R, Ajmone-Cat MA, Pandol¦ M, Bernardo A, De Nuccio C, Minghetti L, et al. Theprotein za razdvajanje mitohondrija-2 je glavni regulator i M1 i M2 mikroglijalnih odgovora. JNeurochem. 2015;135:147–56.

17. Fakhri S, Pesce M, Patruno A, Moradi SZ, Iranpanah A, Farzaei MH, et al. Attenuation ofNrf2/Keap1/ARE kod Alchajmerove bolesti od strane biljnih sekundarnih metabolita: Mehanistički pregled.Molekule. 2020; 25.

18. Afridi R, Lee WH, Suk K. Microglia Gone Awry: Povezivanje imunometabolizma s neurodegeneracijom.Neurosci prednje ćelije. 2020;14:246.

19. Bagheri-Mohammadi S. Microglia u Alchajmerovoj bolesti: Uloga interakcije matične ćelije i mikroglijeu Homeostaza mozga. Neurochem Res. 2020.

20. Chen Y, Li YQ, Fang JY, Li P, Li F. Uspostavljanje paralelnog eksperimentalnog modela osteoporozeu kombinaciji s Alchajmerovom bolešću kod pacova i dvostrukim efektima ehinakozida i akteozida izCistanche tubulosa. J Ethnopharmacol. 2020;257:112834.

21. Rath M, Muller I, Kropf P, Closs EI, Munder M. Metabolizam putem arginaze ili sintaze dušikovog oksida: dvaKonkurentni putevi arginina u makrofagima. Front Immunol. 2014;5:532.

22. Kumar A, Kumar Y, Sevak JK, Kumar S, Kumar N, Gopinath SD. Metabolomska analiza primarnihćelije ljudskih skeletnih mišića tokom miogene progresije. Sci Rep. 2020;10:11824.

23. Xu J, Patassini S, Begley P, Church S, Waldvogel HJ, Faull RLM, et al. Cerebralni nedostatak vitaminaB5 (d-pantotenska kiselina; pantotenat) kao potencijalno reverzibilni uzrok neurodegeneracije idemencija kod sporadične Alchajmerove bolesti. Biochem Biophys Res Commun. 2020;527:676–81.

24. Ataman H. Heme, gvožđe i mitohondrijski raspad starenja. Aging Res Rev. 2004;3:303–18.

25. Magnani ND, Marchini T, Calabro V, Alvarez S, Evelson P. Uloga mitohondrija u redoks signalizacijiMreža i njeni ishodi kod upalnih sindroma visokog uticaja. Front Endocrinol (Lozana).2020;11:568305. 

26. Harry GJ, Childers G, Giridharan S, Hernandes IL. Povezanost između mitohondrija ifunkcija efektora mikroglije. Šta mislimo da znamo? Neuroimmunol Neuroin§amm. 2020;7:150–65.

27. Uittenbogaard M, Chiaramello A. Mitohondrijska biogeneza: terapeutski cilj zaneurorazvojnih poremećaja i neurodegenerativnih bolesti. Curr Pharm Des. 2014;20:5574–93.

28. de Oliveira Bristot VJ, de Bem Alves AC, Cardoso LR, da Luz Scheffer D, Aguiar AS. Jr. UlogaPGC-1alfa/UCP2 signalizacija u blagotvornim efektima fizičke vježbe na mozak. FrontNeurosci. 2019;13:292.

29. Jamwal S, Blackburn JK, Elsworth JD. PPARgamma/PGC1alfa signalizacija kao potencijalni terapeutikmeta za mitohondrijalnu biogenezu kod neurodegenerativnih poremećaja. Pharmacol Ther. 2020: 107705.

30. Yang X, Xu S, Qian Y, Xiao Q. Resveratrol reguliše polarizaciju mikroglije M1/M2 preko PGC-1alfa ustanja neuroinflamatorne povrede. Brain Behav Immun. 2017;64:162–72.

31. Qiu WQ, Pan R, Tang Y, Zhou XG, Wu JM, Yu L, et al. Polifenol semena ličija inhibira Abeta-indukovanuaktivacija NLRP3 u amazomu putem indukcije autofagije posredovane LRP1/AMPK. BiomedPharmacother. 2020;130:110575.

32. Chu X, Cao L, Yu Z, Xin D, Li T, Ma W, et al. Slani rastvor bogat vodonikom potiče polarizaciju mikroglije M2i gubitak sinapse posredovan komplementom za obnavljanje poremećaja ponašanja nakon hipoksije-ishemije uneonatalnih miševa putem AMPK aktivacije. J Neuroin§ammation. 2019;16:104.

33. Szewczuk M, Boguszewska K, Kazmierczak-Baranska J, Karwowski BT. Uloga AMPK umetabolizam i njegov uticaj na popravku oštećenja DNK. Mol Biol Rep. 2020.