Увид у патогенезу неуродегенеративних болести: фокус на митохондријалну дисфункцију и оксидативни стрес, 2. део

Неколико пост-транслационих модификација такође регулише динамику митохондрија. Дрп1 фосфорилација може да стимулише или фисију или фузију у зависности од места фосфорилације [100,101].

Уз континуирани развој неуронауке, све више студија је показало да постоји блиска веза између митохондријалне динамике и памћења, што има позитивно и прогресивно значење.

Митохондрије су важан орган у ћелијама, са две главне функције: једна је да обезбеди енергију ћелијама, а друга је да регулише развој ћелија и животне активности. Функција митохондрија није само повезана са здрављем ћелија, већ је уско повезана и са физичким здрављем људског тела. Људско памћење је једно од њих.

Студије су откриле да су се у људском мозгу догодиле многе промене у динамици митохондрија, као што су повећана густина митохондрија, митохондријална миграција и регенерација митохондрија. Ове промене нису само повезане са здрављем неурона у мозгу, већ су уско повезане и са побољшањем мождане меморије.

Конкретно, митохондријална динамика може да подстакне пренос информација између неурона мозга, чиме се промовише формирање, консолидација и обнављање памћења и учења. Поред тога, екстремни спортови и друге врсте спортова могу да промовишу повећање митохондријалне густине, чиме се побољшавају памћење мозга и когнитивне способности.

Стога би требало да активно учествујемо у неким активностима које су корисне за физичко здравље, као што су вежбање, фитнес, развијање добрих навика у исхрани, итд., како бисмо промовисали развој митохондријалне динамике и побољшали памћење и когнитивне способности. Истовремено, треба обратити пажњу и на одмор, смањење стреса, очување здравља, а самим тим и активно лечење будућег живота.

Укратко, постоји блиска веза између митохондријалне динамике и памћења. Активан начин живота и здраве навике су корисни за развој митохондријалне динамике, чиме се побољшавају памћење мозга и когнитивне способности. Види се да морамо побољшати памћење, а Цистанцхе може значајно побољшати памћење јер Цистанцхе има антиоксидативна, антиинфламаторна и анти-агинг ефекта, што може помоћи у смањењу оксидативних и инфламаторних одговора у мозгу, чиме се штити здравље нервни систем. Поред тога, Цистанцхе такође може да подстакне раст и поправку нервних ћелија, чиме се побољшава повезаност и функција неуронских мрежа. Ови ефекти могу помоћи у побољшању памћења, способности учења и брзине размишљања, а такође могу спречити појаву когнитивне дисфункције и неуродегенеративних болести.

Кликните на сазнајте начине за побољшање функције мозга

Фосфорилација МФФ повећава регрутацију Дрп1 и накнадну фисију митохондрија [102], док убиквитинација ацетилираног Мфн1 промовише његову протеазомску деградацију [103]; фосфорилација Мфн1 помоћу ЕРК инхибира митохондријалну фузију, промовишући апоптозу [104].

Специфична стања хранљивих материја такође индиректно регулишу равнотежу између ова два процеса. Док гладовање доводи до спојених и издужених митохондрија, окружење богато хранљивим материјама праћено је фрагментираним митохондријама [105,106].

3.4. Аутофагија

Аутофагија је још један суштински корак у одржавању равнотеже између синтезе протеина и клиренса, биогенезе органела и деградације, чиме се промовише здравље ћелија [107]. На основу начина на који се циљани терет преноси ради деградације толизозома, аутофагија се може класификовати у [107,108]:

- Макроаутофагија, у којој се аутофагозом, везикула са двоструком мембраном, формира и стапа са лизозомима након чега се њихов садржај разграђује киселим хидролазама лизозома;

- Микроаутофагија, процес током којег се лизозоми омотају око различитих цитосолних једињења која се разграђују након инволуције мембране [109];

- Аутофагија посредована шапероном, процес током којег се шаперони везују за оштећене протеине и рецепторе на лизозомалној мембрани, након чега следи транслокација протеина у лизозом ради разградње [110].

Аутофагија за оштећене митохондрије је такође позната као митофагија. Прва иницијација корака митофагије је формирање изолационе мембране, аутофагосома, за који се верује да потиче од МАМ-а, мембрана ЕР или плазма мембране [111,112], након чега следи активација комплекса пре иницијације, који садржи УЛК1 (Унц{{ 4}}као киназа1, Атг 13 и 101 (протеини повезани са аутофагијом) и ФИП200 (фокална адхезиона киназа која интерагује са партнером 200) [113] Комплекс пре иницијације регрутује класу ИИИ фосфатидилинозид 3-киназе (ПИ3К). бецлин1, Атг 14, аутофагија и бецлин 1 регулатор (АМБРА1), као и сортирање васкуларних протеина 34 и 15 (Впс 34 и 15) за производњу фосфатидилинозитол3-фосфата (ПИ3П).

Пи3П је такође познат као иницијациони комплекс [114]. Након активације, оба комплекса се транслоцирају на место нуклеације фагофора [108]. ПИ3П је препознат и ступа у интеракцију са другим протеинима лоцираним у ИМ, као што је ВД поновљени протеин који интерагује са фосфоинозитидом (ВИПИ) и протеинима који садрже домен ФИВЕ [115] и доводи до серије коњугација Атгс на фагофору, што кулминира цепањем про-ЛЦ3 (лаки ланац 3) помоћу Атг4 у ЛЦ3-И, даље трансформисан фосфатидилетаноламином у ЛЦ3-ИИ, и доводи до издужења и затварања изолационе мембране [116,117].

Верује се да протеин повезан са рецептором типа А аминобутиричне киселине (ГАБАРАП) и протеин сличан1 ГАБАРАП-у (ГАБАРАПЛ1) имају сличне улоге са ЛЦ3 у експанзији аутофагозома [118].

Сигнални протеин мТОР (мета рапамицина код сисара) снажно модулише аутофагију. Инхибиција мТОР, као што се дешава код гладовања, дефосфорилише и активира Атг13, палићи процес митофагије [119].

Када су фактори раста и ћелијски нутријенти у изобиљу, мТОР фосфорилише Атг 13, спречавајући његово везивање за УЛК1 и регрутовање ФИП200 [107]. Фузију аутофагозома са лизозомима посредују Раб7 и ЛАМП-2, лизозомални трансмембрански протеин [120,121]. Након фузије, лизозомалензими, углавном катепсини, разграђују аутофагозомални садржај [122].

У митофагији која није посредована рецепторима, процес индукције митофагије активира ПТЕН-индуковану киназу 1 (ПИНК1), која се акумулира на ОММ-у и регрутује и фосфорилише Паркина [123,124]. Паркин се акумулира на ОММ и убиквитинира ОММпротеине, што доводи до повећане активности ПИНК1 и већег регрутовања Паркина [113].

Међу протеинима које Паркин убиквитинира су ањонски канали зависни од напона 1 (ВДАЦ1), Мфн1 и Мфн2, као и ТОМ20 (транслоказа спољашње митохондријалне мембране 20), који управљају фузијом митохондрија.

Убиквитинација Мфн1/2 ће блокирати процес фузије и омогућити изолацију малих и оштећених митохондрија [125].

Убиквитинирани протеини регрутују протеине адаптера аутофагије, као што су ОПТН (оптинеурин), НБР1 (сусед БРЦА1), ТАКС1БП1 (Так-1 везујући протеин), НДП52 (протеин нуклеарних тачака52) или секвестозом-1, који реагују са протеинима аутофагозома као што је ГАБАРАП или ЛЦ3 кроз ЛЦ3 интеракционе регионе (ЛИР) да би посредовали формирање аутофагосома и фузију са лизозомима [126,127]. Слика 2 шематски приказује процес митофагије.

Слика 2. Шематски дијаграм митофагије. Процес индукције митофагије активира ПИНК1, који се акумулира на ОММ-у и регрутује и фосфорилише Паркина.

Потоњи убиквитинирају ОММ протеине, као што су митофузини 1 и 2 (Мфн), ањонски канали зависни од напона 1 (ВДАЦ1) и ТОМ20 (транслоказа спољашње митохондријалне мембране 20).

Формирање аутофагозома почиње активацијом комплекса пре иницијације, који садржи УЛК1 (Унц-51-слична киназа 1), Атг 13 и 101 (протеини повезани са аутофагијом) и ФИП200 (фокална адхезиона киназа у интеракцији са партнером 200), и наставља се са регрутовање фосфатидилинозитид 3-киназе класе ИИИ (ПИ3К), бецлин1, Атг 14,АМБА1 (аутофагија и бецлин 1 регулатор) и Впс 34 и 15 (сортирање васкуларних протеина), што резултира производњом фосфатидилинозитола 3- фосфат (ПИ3П).

Убиквитинирани протеини регрутују протеине адаптера аутофагије, као што су суседни БРЦА1 ген (НБР1), оптинеурин (ОПТН), протеин који везује порез (ТАКС1БП1), протеин нуклеарне тачке 52 (НДП52) или секвестозом-1, који ступају у интеракцију са протеинима аутофагозома као што су ГАБАРАП или ЛЦ3 да би посредовали у формирању аутофагозома. Фузију аутофагозома са лизозомима посредују ЛЦ3, Раб7, ЛРРК2 и ЛАМП-2 (погледајте текст).

Међутим, постоје и Паркин независни путеви митофагије [113], као што је митофагија посредована рецепторима. Највише проучавани протеини укључени у митофагију посредовану рецепторима су АМБРА1, ФУНДЦ1 (протеин 1 који садржи домен ФУН14), НИКС (Нип3-протеин сличан) и БНИП3, који се налази на ОММ-у, као и кардиолипин и прохибитин 2 (ПХБ2 ) на ИММ [113].

Ови рецептори могу да се вежу за ЛЦ3 на начин независан од Паркина [128] и индукују митофагију. Њихова транскрипција се може активирати под различитим условима. На пример, транскрипција БНИП3 и НИКС се активира хипоксијом преко хипоксија-индуцибилног фактора 1 алфа (ХИФ1) [129], који после фосфорилације има висок афинитет везивања за ЛЦ3 [130]. Дефосфорилација ФУНДЦ1 хипоксијом олакшава његово везивање за ЛЦ3 [131].

Последњих година, истраживачи су показали да се митохондрије могу екструдирати из ћелија и преузети ендоцитозом или фагоцитозом од стране суседних ћелија, где се на крају подвргавају митофагији, феномену који се назива трансћелијска митофагија [113,132].

Разумно је претпоставити да би пренос митохондрија назад у ћелијску сому из ораксона дендрита био енергетски неповољан, због чега неурони ослобађају митохондријалне асинапсе да би их разградиле глијалне ћелије [133].

Заузврат, глијалне ћелије могу пренети митохондрије до неурона и заштитити их од хипоксије и енергетског неуспеха [134]. Прецизни путеви за пренос митохондрија се још увек истражују, али неке студије сугеришу важну улогу протеина који повезује митохондрије са моторним протеинима цитоскелета, наиме МИРО1 [135], док су друге показале укљученост астроцитног ГФАП (глијалног киселог фибрилног протеина) и неуронског протеина УЦП2 (успјешног протеина УЦП2). ) [136].Још један начин одлагања оштећених митохондрија идентификован је 1992. [137] и назван је митоптоза.

Омогућава ћелијама да разграђују митохондрије без отварања МПТП-а и покретања апоптозе [113]. Митоптоза се вероватно активира деполаризацијом митохондријалне мембране, оштећењем митохондријалне ДНК (мтДНК) и РОС [113].

Тачни механизми митоптозе захтевају даље проучавање, али је описано неколико ситуација, као што су отицање и фрагментација криста праћено цитоплазматским екструзијом фрагмената криста кроз пуцање ОММ [138], или погоршање криста кроз коалесценцију ИММ са очувањем нетакнутог ОММ [138].

РОС игра кључну улогу у регулацији аутофагије и митофагије. Један пут, поменут горе, је мТОР пут. Окружење богато аминокиселинама доводи до транслокације мТОР комплекса 1 (мТОРЦ1) на лизозомалну површину, где он у интеракцији са Рхебандом активира мТОР [139], док се код гладовања мТОР колокализује са ЛЦ3 и покреће аутофагију [140].

С обзиром да мТОР оксидација инхибира његову активност, врло је вероватно да РОС регулише овај корак [141]. Даље, С-нитрозација ИκБ киназе и ЈНК1 азотним оксидом инхибира њихову активност, што, заузврат, спречава инактивацију мТОР и ослобађање Бецлин-а из Бецлин-Бцл-2 комплекса [93,142].

Други пут је бецлин-1-класа ИИИ ПИ3К комплекс, са низом кофактора као што су АМБРА1, фактор интеракције са Баком 1 (Биф-1) или Рубицон (бецлин који садржи РУН домене и домене богате цистеином -1-интеракциони протеин) [143]. Други регулатори аутофагије укључују ИП3 рецептор, АМПК (50-АМП-активирана протеин киназа) и ДАПК (протеин киназа повезана са смрћу) [144,145].

РОС и реактивне врсте азота индукују посттранслационе модификације протеина које такође регулишу активност фактора транскрипције. На пример, на путу Нрф2 (фактор 2 повезан са нуклеарним фактором и еритроидом)/Кеап1 (протеин 1 повезан са еноил-ЦоА хидратазом сличан Келцху), модификације Кеап1 доводе до ослобађања Нрф2, који се везује за АРЕ( елемент антиоксидантног одговора) и транслоцира се у језгро, где активира транскрипцију гена и протеина антиоксидативних ензима, као што су п62 или п53.

Док п62 активира аутофагију [146,147], п5 је повезан са генима који инхибирају и промовишу аутофагију преко ТИГАР-а (туморским протеином 53-индуковане гликолизе и регулатора апоптозе) и ДРАМ-а (модулатор аутофагије регулисаних оштећења), респективно [148,149].

Заузврат, поремећена регулација аутофагије доводи до повећаног оксидативног стреса и акумулације убиквитинираних протеина, при чему последње изазива митохондријалну дисфункцију и даље повећава генерисање РОС-а у петљи даљег напајања [93].

4. Мозак и оксидативни стрес

Кисеоник је кључан за правилно ћелијско функционисање, јер је укључен у стварање АТП-а [61]. Нажалост, због унивалентног метаболичког редукционог статуса кисеоника, са два усамљена електрона кисеоника који се окрећу паралелно, он може прихватити само један електрон у исто време [150], што доводи до стварања врста које имају један неспарени електрон који може постојати сам по себи, Халивел је дефинисао као слободне радикале [151].

Деривати кисеоника су или слободни радикали, као што су супероксидни ањон (•О2−), хидроксилни радикал (ХО•), хидропероксилрадикал (ХО2•) и пероксил радикал (РОО•), или нерадикали који се могу трансформисати у радикале, нпр. као водоник пероксид (Х2О2) [61,152].

Редок сигнализација се у великој мери користи у мозгу [153], јер је укључена у трансдукцију сигнала и транскрипцију гена. На пример, НАДПХ оксидазе (НОКСс) регулишу хипокампално дуготрајно потенцирање [154], а НОКС2-супероксид и водоник пероксид регулишу раст прогениторских ћелија хипокампуса у мозгу одрасле особе преко фосфатидил инозитол 3 киназе (ПИ3К сигнални пут)/Акт [155].

Слично, Х2О2 добијен НОКС има корисне улоге у регенерацији аксона и проналажењу аксоналне путање током повезивања мозга у развоју [156,157]. Као последица хипоксије, сигнализација изазвана супероксидом изазвана митохондријама доводи до адаптивних одговора [158].

Да би уравнотежили могуће штетне ефекте прекомерних слободних радикала, биолошки системи имају низ антиоксидативних одбрамбених средстава, који се могу поделити на ензимске (супероксид дисмутазе, каталазе, глутатион пероксидазе, глутатион трансферазе, тиоредоксине и пероксиредоксине) и неензимске одбрамбене, као што су витамини А, Ц, Е, бета-каротен или глутатион [159].

Кад год стопа производње слободних радикала премашује способност биолошког система да их неутралише, долази до оксидативног стреса.

4.1. Рањивост мозга на оксидативни стрес

Нервни систем је веома осетљив на оксидативни стрес, због низа разлога [153,160–162]:- Акциони потенцијали изазивају прилив калцијума и подижу интрацелуларну концентрацију калцијума са приближно 0,001 µм на отприлике 100 µм [ 163].

Висок интрацелуларни Ца2+ активира нНОС (неуронску синтазу азот-оксида) и доводи до формирања НО (азот-оксида) [164], који се везује за цитохром ц оксидазу и инхибира митохондријску респирацију [165]. Митохондрије покушавају да пуферују интрацелуларни калцијум, али накнадно преоптерећење калцијумом изазива продужено отварање МПТП-а и инхибира генерисање АТП-а, изазивајући апоптозу [166].

Мозак има веома високе енергетске потребе да одржи јонске градијенте и подржи синаптичку трансмисију [19] и ослања се углавном на синаптичке митохондрије за генерисање потребне енергије [167]. На пример, ослобађање везикула неуротрансмитера захтева 1,64 × 105 АТП/с/везикулу [19].

- Мозак има ниску антиоксидативну одбрану. Неуронске ћелије имају 50 пута мање каталасетанских хепатоцита [168], док је цитосолни глутатион око 50% нижи у неуронима у поређењу са другим ћелијама [153], а то би могло да умањи активност пероксиредоксина [169]. активира Х2О2 [170] и производи супероксид преко изоформа НАДПХ оксидазе, потребних за убијање бактерија [171].

- Метаболизам неуротрансмитера, као што је метаболизам допамина преко моноаминооксидаза, генерише РОС [153,172].- Неуротрансмитери, као што су допамин, серотонин или адреналин, могу аутооксидисати и генерисати супероксид [173,174].

- Мозак је обогаћен редокс активним прелазним металима, као што су Цу+ или Фе2+ [175]. Иронија је катализатор у Фентоновој реакцији која ствара хидроксилне радикале, као и катализатор стварања спероксил и алкоксил радикала, чиме доприноси фероптози, облику ћелијске смрти који зависи од пероксидације липида и Фе2+ [176]. Цу+ је кофактор за Цу/ЗнСОД и важан је за ћелијску сигнализацију [177,178], али појачава Фентонову реакцију катализовану бакром [175].

- Мозак је посебно богат холестеролом, који може да се подвргне аутооксидацији [179], а ћелије мозга имају већи однос површине мембране и запремине цитоплазме, ћелијске мембране су богате полинезасићеним масним киселинама (ПУФА), које су веома подложне пероксидацији кроз слободне радикални напад [153].- Развој и пластичност мозга ослањају се на некодирајуће РНК (дуге некодирајуће РНК и микроРНК) [180], али овим молекулима недостају заштитни хистони и лако се оксидишу [181]. Оксидована месинџер РНК доводи до скраћених и мутираних протеина, склоних погрешном савијању [182].

4.2. Извори слободних радикала

Вишак слободних радикала може настати из многих извора.

4.2.1. Митохондрије и оксидативни стрес

Митохондрије се традиционално сматрају главним изворима РОС. Најмање 10 потенцијалних извора производње РОС је идентификовано [183], али комплекси И (НАДХ дехидрогеназа) и ИИИ (убихинон цитокром ц редуктаза) ЕТЦ-а [184] су најважнији.

Пренос електрона на коензим К или убикинон комплексима И и ИИ резултира инубихинол (редуковани убикинон, КХ2), који ће регенерисати коензим К преко семикинон ањона (•К−), нестабилног интермедијера који може пренети електроне на молекуларни кисеоник, што резултира стварањем супероксида [60]. Будући да је неензимска реакција, виши метаболикати доводе до повећане производње супероксида [185].

Супероксид је веома нестабилан и трансформише га митохондријална супероксид дисмутаза 2 (СОД2, манган СОД) и цитосолни СОД1 (бакар-цинк СОД) у стабилнији водоник пероксид (Х2О2).

Овај последњи може да изађе из ИММ кроз аквапоринске канале и да дифундује кроз ОММ у цитоплазму, где служи за редокс сигнализацију, или се даље редукује на водену бикаталазу, глутатион пероксидазе и пероксиредоксине [186–189]. Друге митохондријалне компоненте које доприносе формирању РОС укључују моноамин оксидазу, глицерол фосфатдехидрогеназу, -кетоглутарат дехидрогеназу и п66схц [60,183,190].

Производња РОС митохондрија је подложна варијацијама изазваним метаболичким факторима. На пример, НАДХ/НАД+ однос утиче на брзину стварања РОС, која се повећава скоро линеарно са смањењем НАДХ [191]. Нивои сукцината могу да флуктуирају чак иу нормалним условима између 0.3 и 1 мМ [192], са повећаном концентрацијом сукцината који снажно повећава генерисање митохондријалних РОС-а [183,193].

На брзину производње РОС такође утиче потенцијал митохондријалне мембране [183]. Активна митохондријална фосфорилација АДП или митохондријални унос калцијума смањује мембрански потенцијал, што утиче на редокс потенцијал ЕТЦ и смањује производњу РОС [194]. Недостатак кисеоника или исхемија значајно повећава генерисање РОС митохондрија [195], иако се овај ефекат можда не приписује митохондријама самим по себи, већ сигналним путевима изазваним хипоксијом [196].

4.2.2. НАДПХ оксидаза као извор РОС

НАДПХ оксидаза (НОКС) је први пут описана у фагоцитима [197], након чега је идентификовано седам НОКС гена: НОКС 1–5 и ДУОКС 1 и 2 [198]. Мозак експримира углавном НОКС2, као и НОКС4, а оба су описана у кортексу и ЦА1 хипокампалареји [199].

Ензимски комплекс НОКС2 има цитокром б558 везан за мембрану, неколико цитосолних протеина и Рац Г-протеин. Након фосфорилације цитосолних протеина и активације Рац, ензим се транслоцира на мембрану и формира активни НОКС2 са цитохромом б558 [200]. Даље, НОКС2 преноси протоне преко мембране и доводи до стварања супероксида [198].

НОКС4 производи углавном Х2О2, који се користи као секундарни гласник за пролиферацију и диференцијацију ћелија [201].

НОКС је описан у неуронима, астроцитима и микроглијама [202], док се на ћелијском нивоу изоформе НОКС локализују на ендоплазматски ретикулум, језгро, плазма мембрану и митохондрије [203,204]. РОС генерисан активираним НОКС може да деполаризује митохондријалну мембрану и, заједно са калцијумом, може да доведе до отварања МПТП-а [205], као и да активира фосфолипазу Ц са накнадним променама у структури мембране [198].

4.2.3. Моноамин оксидаза као извор РОС

Моноамин оксидазе (МАО А и Б) су флавоензими смештени на ОММ који катаболишу амин неуротрансмитере, као што су серотонин, епинефрин и допамин [206].

МАО-А се експримира у неуронима, док се МАО А и Б могу наћи у глијалним ћелијама [198]. Они користе ФАД да разбију моноамине, процес током којег се производе алдехиди, док Х2О2 настаје из циклуса ФАД-ФАДХ2 [198].

4.2.4. Пероксизоми и производња РОС

Иако је главни метаболички пероксизомални процес који доводи до стварања Х2О2 -оксидација слободних масних киселина [60], неколико других пероксизомалних ензима, као што су ксантиноксидаза, Д-аспартат оксидаза, ацил ЦоА оксидазе, Д-аминокиселинска оксидаза, урат оксидаза или Л - -хидрокси оксидаза, може да произведе различите РОС, као што су супероксид, водоникпероксид, азот оксид или хидроксилни радикали [207].

4.2.5. Егзогени извори РОС

Поред вишеструких извора ендогених РОС, егзогени РОС могу повећати оксидативни стрес. Најчешћи извори су загађење воде и ваздуха, излагање ултраљубичастом зрачењу, алкохол и дувански дим, пестициди, индустријски растварачи, нездрава исхрана (са димљеним месом, исхрана са високим садржајем масти), изложеност тешким металима или прелазним металима (Фе, Цр, Цо, Цу ,Хг, Пб, Ас), као и одређени лекови, као што су доксорубицин, блеомицин, метронидазол, или чак парацетамол [60].

4.3. Циљеви РОС-а

Високо реактивни слободни радикали оштећују протеине, липиде и нуклеинске киселине [152].

4.3.1. Протеини и РОС

Протеини могу бити оксидовани радикалима, као што су супероксид, хидроксилни радикал, пероксил, хидропероксил или алкоксил радикали, као и нерадикалне врсте или синглет кисеоник [208].

Оксидација аминокиселина као што су лизин, аргинин, пролин или треонин доводи до карбонилдеривата, који се користе као маркери оксидативног стреса [209]. Метионин и цистеин, као аминокиселине које садрже сумпор, веома су подложни оксидацији, што доводи до дисулфида и метионин сулфоксида [210].

Оксидација протеина доводи до унакрсних веза између протеина и протеина, промене функције, губитка ензимске активности и функционалних модификација рецепторских и транспортних протеина [211].

Штавише, водоник-пероксид и хидроксилни радикали инхибирају апсорпцију глутамата од стране астроцита, повећавајући ексцитотоксичност [212]. Као последица тога, ови измењени протеини морају бити очишћени, било путем аутофагије-лизозома или путем система теубиквитин-протеазом [213,214].

Убиквитин-протеазомални систем (УПС), главни пут деградације убиквитинираних погрешно савијених протеина и краткотрајних сигналних молекула, садржи 19С подјединицу и каталитички активно 20С језгро [215]. Регулаторна капица са протеинима шаперона отвара циљни протеин, уклањајући ознаку убиквитина у процесу који зависи од АТП-а, након чега се циљни протеин уноси у каталитичко језгро и разграђује протеазомским ензимима.

Под тешким стресом, УПС је преоптерећен, а пут аутофагије-лизозома компензује повећано оштећење протеина [107]. Серија аутофагијских рецептора, као што су п62, НДП52 или НБР1 препознају убиквитин део и циљано означене протеине за аутофагозом везивањем до Атг8/ЛЦ3 [216,217].

ФОКСО3 (форкхеад бок О3) је фактор транскрипције активиран оксидативним стресом, који регулише транскрипцију гена укључених у протеазомалну и аутофагичну деградацију протеина [218]. Поред тога, Паркин, убиквитин лигазе и ЦХИП (Ц-терминус Хсц{4}}протеина у интеракцији) доприносе и протеазомалној и аутофагозомалној деградацији протеина [107,219].

Релативни нивои између БАГ (Бцл-2 повезаног трансгена) 1 и БАГ3, ко-шаперонских протеина, усмеравају пут деградације ћелијских протеина ка протеазомалном или фагозомалном [220].

4.3.2. Липиди и РОС

Слободни радикали или нерадикалне оксидативне врсте нападају ЦЦ двоструке везе липида, због чега су полинезасићене масне киселине веома подложне оксидативном нападу [221].

У почетној фази, слободни радикал интерагује са метиленском групом у масној киселини и генерише липидни радикал дисоцијацијом атома водоника [222]. Даље, липидни радикали реагују са молекуларним О2 да би формирали пероксилне радикале (РОО•) [223], који покрећу ланац самоодрживих реакција које појачавају процес.

Ово резултира цикличним пероксидима и хидропероксидима, који се даље могу разградити до алдехида, а коначни производи су малондиалдехид (МДА), хидроксиноненал (ХНЕ) и акролеин [224].

Процес се прекида или кроз интеракцију липидних радикала са липидним пероксидима, што резултира нереактивним стабилним врстама [221], или кроз интервенцију ендогених или егзогених антиоксиданата (витамини Ц и Е) [222,225].

У ниским концентрацијама, 4-ХНЕ игра важну хомеостатску улогу делујући као сигнални молекул и модулирајући експресију гена индукујући посттранслационе модификације протеина.

Најчешћи циљеви су остаци тиола [225]. Интерагом са тиолима цистеина у Кеап1, 4-ХНЕ доводи до ослобађања Нрф2, који након транслокације у језгро активира експресију АРЕ гена као што су глутатион-С-трансфераза, НАДПХ зависна кинон редуктаза или хем оксигеназа{ {7}} [226]. Друга мета 4-ХНЕ је НФ-κБ, фактор транскрипције за проинфламаторне цитокине, који се нормално одржава у мировању везивањем за ИκБ (инхибитор капа Б).

Под ћелијским стресом, ИκБ киназа фосфорилише ИκБ олакшавајући ослобађање НФ-κБ, транскрипционог фактора који посредује у транскрипцији антиапоптотичких Бцл-2 протеина и инфламаторних цитокина, као што је интерлеукин-6 (ИЛ-6) .

4-ХНЕ инхибира ИκБ киназу, чиме се спречава ИκБ фосфорилација и НФ-κБ нуклеарна транслокација [227]. Међутим, као последица мембранске липидне пероксидације, мембрана мења своју пропустљивост, повећава своју ригидност и може чак да изгуби интегритет [228] .

Поред тога, производи липидне пероксидације су укључени у сложене сигналне путеве. Интрацелуларна акумулација 4-ХНЕ може да доведе до апоптозе и преко унутрашњег и спољашњег пута [225]. 4-ХНЕ повећава експресију п53, након чега следи активација п21, ЈНК, Бак и каспазе 3 [229], што доводи до апоптозе посредоване каспазом.

Поред тога, 4-ХНЕ иницира везивање протеина Дакк повезаног са смрћу за интрацелуларну површину Фас [230], чиме је укључен у модулацију спољашњег пута апоптозе кроз низводне сигналне протеине АСК1 и ЈНК [225].

Штавише, високи нивои ХНЕ могу формирати коњугате са ЈНК, одговорним за модификацију хистона и олакшавање нуклеарне транслокације [231], или могу активирати ЈНК кроз активацију СПКК1 (стрес-активирана протеинкиназа киназа-1) [232]. Слично, ХНЕ може активирати ЕРК преко активације МЕК1/2 и п38МАПК (протеин киназе активиране митогеном) [233,234].

For more information:1950477648nn@gmail.com