Прионски протеин: Молекул многих облика и лица, 2. део

5. Прионски протеин и исхемијски мождани удар

У претходном одељку приметили смо да су нокауте животиње рањивије на тооксидативни стрес. Студије подржавају идеју да ПрПЦ делује као антиоксидант тако што регулише активност глутатион редуктазе [117,118] и регулише супероксид дисмутазу (СОД) кроз везивање јона [119–123].

Оксидативни стрес је појава у којој тело производи превише слободних радикала и других активних оксиданата у физиолошким и патолошким условима, што премашује капацитет клиренса, што доводи до оштећења ћелија и ткива. Многе студије су показале да је оксидативни стрес уско повезан са многим болестима као што су Алцхајмерова болест, Паркинсонова болест, Алцхајмерова болест итд.

Међутим, недавне студије су истакле да умерена количина оксидативног стреса може помоћи у побољшању памћења. Неки научници верују да умерена количина оксидативног стреса може стимулисати неуроне да производе више антиоксиданата, чиме се побољшава њихова способност да толеришу оксидативни стрес, штитећи неуроне од сметњи погрешних сигнала, и на тај начин побољшавајући учење и памћење.

Поред тога, студије су показале да умерена количина оксидативног стреса такође може да подстакне формирање и јачање синапси, што је такође кључни фактор у памћењу. Истраживачи су открили да неки корисни молекули оксидативног стреса могу стимулисати формирање синапси и промовисати јачање синапси, чиме се побољшавају функције учења и памћења.

Стога, да бисмо побољшали памћење, не би требало да се претерано одупиремо оксидативном стресу. Умерена количина оксидативног стреса је корисна за људско тело, а може се промовисати и носити са њим вежбањем и конзумирањем хране богате антиоксидансима. У исто време, такође треба да обратимо пажњу на контролу степена оксидативног стреса и да обезбедимо да он буде у умереном опсегу да бисмо постигли најбољи ефекат побољшања здравља и памћења. Види се да морамо побољшати памћење, а Цистанцхе може значајно побољшати памћење јер је Цистанцхе традиционални кинески медицински материјал са много јединствених ефеката, од којих је једно побољшање памћења. Ефекат Цистанцхе-а потиче од различитих активних састојака које садржи, укључујући танинску киселину, полисахариде, флавоноидне гликозиде, итд. Ови састојци могу унапредити здравље мозга на много начина.

Кликните на сазнајте 10 начина за побољшање меморије

ПрП-нокаут мишеви су показали смањену заштиту од РОС, док су мишеви инфицирани прионом показали повећан ниво оксидативног стреса, највероватније као последица губитка функције ПрПЦ [124–126].

У условима оксидативног стреса, нивои ПрП мРНА се повећавају, што имплицира да оксидативни стрес појачава експресију ПрПЦ [127]. Исхемијски мождани удар је стање у коме губитак протока крви у подручју мозга изазива хипоксична стања и оштећење мозга [128].

ПрП-ноцкоут животињски модели који су подвргнути тоисхемији показали су интензивно исхемијско оштећење и смањену шансу за регенерацију, док је могућност синтезе ПрПЦ резултирала прекомерном експресијом ПрПЦ и смањеним исхемијским оштећењем [127].

Студије о исхемијским можданим ударима су показале да прекомерна експресија ПрПЦ може да смањи величину лезије у поређењу са мишевима дивљег типа, приписујући ПрПЦ заштитну улогу у оштећењу исхемије [129–135].

Након исхемијског инзулта, ПрПЦ је повезан са неуропротективним и регенеративним процесима интеракцијом са различитим цитосолним и трансмембранским сигналним протеинима.

Између осталог, ПрПЦ је повезан са регулацијом киназе регулисане екстрацелуларним сигналом (ЕРК1/2) [133,136,137], активацијом пута фосфатидилинозитол3-киназе/протеин киназе Б/Акт (ПИ3К/Акт) [138– 142], модулација токсичности посредоване Н-метилД-аспартат (НМДА) рецептором [143], активација цАМП-зависног пута протеин киназе А (ПКА) [144–146] и интеракција са протеином 1(СТИ1) изазваним стресом [ 146], што све резултира преживљавањем неурона, израстањем неурита и неуропротекцијом.

ПрПЦ је рецептор Фин киназе, члана Срц породице тирозин киназа (СФК) [146]. Кроз активацију Фин киназе, ПрПЦ посредује у токсичности изазваној олигомерима у неуродегенеративним болестима [147–150] и промовише раст неурита фосфорилацијом ГлуН2А домена молекула адхезије неуронских ћелија (НЦАМ) [151].

Фин киназа и други чланови СФК породице су укључени у исхемијско оштећење [152–155]. Инхибиција СФК у глобалном моделу исхемије и инхибиција фосфорилације ГлуН2А посредоване Фин у моделу неонаталног ХИИ резултирала је повећаним неуронским преживљавањем [ 156–158] док је прекомерна експресија Фин у моделу неонаталног ХИИ довела до повећаног оштећења мозга [159].

Инхибиција СФК у мишјем моделу исхемије такође је резултирала смањењем исхемијског волумена и побољшаном церебралном функцијом након провокације [155].

Пошто овај ефекат није примећен код Фин-нокаут мишева, сумњамо да лиганди осим Фин киназе такође могу утицати на опоравак од исхемијског инсулта [155]. Показало се да су фрагменти ПрПЦ такође укључени у исхемијски мождани удар.

Показало се да фрагменти Н1 и Н2 делују заштитно под ћелијским стресом [160–162] и модулирају мировање нервних матичних ћелија у неурогенези одраслих након можданог удара [163], док су ПрПЦ фрагменти Ц1 и Ц2 били укључени у регулисање п53-зависне апоптозе и преживљавање ћелија [164]. Утврђено је да је фрагмент Ц1 обогаћен малим ЕВ (ЕВ) где је деловао слично као и површински протеини вируса [165,166].

Због тога, може утицати на међућелијску размену информација између сЕВ-а и њихових циљних ћелија, као и да допринесе њиховом преузимању [63].Бренна ет ал. проучавали су сличности између ћелијске апсорпције сЕВ-ова изведених из мозга од ПрП-нокаут мишева и мишева дивљег типа након можданог удара [128].

Они су показали да се сЕВслацкинг ПрП преузима значајно брже са већом ефикасношћу и да се лакше сортира у лизозоме него сЕВ који садрже ПрП и фрагмент Ц1 [128].

Такође је откривено да је фрагмент Н1 укључен у регулисање интеракција између микроглије и других можданих ћелија. Недавна ин витро студија о мешовитој неуронској линији и систему кокултуре микроглије је показала да фрагмент Н1 стимулише промену у ћелијској морфологији и метаболизму и индукује секрецију Цкцл10 [167].

Штавише, показало се да фрагмент Н1 утиче на микроглију да промени састав мембране на виши садржај ГМ1 на местима интеракције са околним ћелијама у ко-култури, али само након директног контакта ћелија-ћелија [167].

Фрагмент Н1 је такође предложен за заштиту неурона од активације каспазе-3 изазване стауроспорином у исхемијском моделу ретине пацова [60]. Ови резултати су подржани ин витро студијама где је експресија ПрПЦ била заштитна против апоптозе изазване стауроспорином или анизомицином [144,146]. Фрагмент Н1 је такође везан за неуропротекцију код неуродегенеративних болести, о чему се детаљније говори у наредном одељку.

У присуству усидреног ПрПЦ, рекомбинантни ПрП (рецПрП) може да индукује ЕРК1/2 и Акт сигнализацију на мезенхимским матичним ћелијама које могу да подрже диференцијацију неурона [168], промовишу раст неурита и олакшају вођење конуса раста аксона [169].

Недавно је објављено да рецПрП промовише раст неурита и миграцију Сцхваннових ћелија кроз ЕРК1/2 пут [170].

Активација је укључивала НМДА рецепторе, протеине везане за рецепторе липопротеина ниске густине-1 (ЛРП1), СФК и Трк рецепторе; чинило се да се одвија независно од усидреног ПрПЦ [170].

У овом механизму, СФК су играли критичну улогу у ћелијској сигнализацији иницираној рецПрП активирањем Трк рецептора, који су узводно од ЕРК1/2 [170,171]. Иако рецПрП нема гликозилацију, може се сматрати да је прикладан аналог одбаченог ПрП.

Прионски протеин и фрагменти прионских протеина су повезани са међућелијском комуникацијом и сигнализацијом, оксидативним стресом и неуропротекцијом и представљају атрактивну мету за лечење и регулацију ових механизама. Ипак, треба спровести даље студије како би се потврдили ефекти ових молекула у поменутим механизмима.

6. Прионски протеин и неуродегенерација

Неуродегенерација је прогресивни губитак структуре или функције неурона, што на крају може укључити ћелијску смрт. На молекуларном нивоу, неуродегенерација је повезана са акумулацијом погрешно савијених протеина.

Акумулација протеинских агрегата изазива дисфункцију митохондрија, изазива оксидативни стрес и на крају изазива хроничну упалу. Неуродегенерација се јавља код болести као што су прионска болест, ПД и АД услед агрегације ПрПСц [26,172,173], -син [174–177] и А изоформе [178,179] и тау протеина [180–183], респективно.

Утврђено је да прионски протеин или фрагменти прионског протеина ступају у интеракцију са агрегирајућим агенсима у различитим неуродегенеративним болестима, али њихове улоге зависе од проучаваних стања [24,81,184,185].

Пријављено је да ПрПЦ везује широк спектар олигомера богатих листовима повезаних са неуродегенеративним болестима [148–150].

ПрПЦ ангажује метаботропни глутамат рецептор5 (мГлуР5) и посредује у токсичности изазваној олигомерима преко Фин киназе [175,186–188].

Активирана Фин киназа може фосфорилизовати ГлуН2А и ГлуН2Б подјединице НМДАрецептора, који се затим хиперактивирају и изазивају прилив калцијума и смрт ћелије [20,189].

Такође је показано да ПрПЦ може да активира токсичност А олигомера посредовану Фин киназом интеракцијом са ЛРП1 [190]. Недавна студија у овој области сугерише да, осим ЛРП1, овај процес укључује активирани 2-макроглобулин и активатор плазминогена ткивног типа [191].

Студије су имплицирале да везивање између растворљивих протеинских агрегата и ПрПЦ изазива неуротоксичност и инхибира дуготрајну потенцирање (ЛТП) [30,192]. Такође су објављене и супротне студије које показују да нема значајног утицаја нивоа ПрПЦ на А-индуковани ЛТП код мишева са нокаутом ПрП [193], аблацију ћелија или прекомерну експресију ПрП [194].

Разлози за ова одступања су нејасни, али могу бити последица употребе различитих система модела и токсичних или нетоксичних врста [195]. Олигомери се везују за ПрПЦ на два места везивања унутар флексибилног Н-терминалног дела ПрПЦ, између аминокиселинских остатака 23– 27 и 92–110 [192,195,196]. Поред А олигомера, пријављено је да је ПрПЦ рецептор за -син олигомере и тау агрегате.

Слично А олигомерима, усидрен ПрПЦ везује мале растворљиве агрегате или краће фибриле -син олигомера или тау агрегата унутар флексибилног Н-терминалног дела [30,175,185,197–199]. Такође је показано да ПрПЦ преузима рекомбинантне -син фибриле.

Моделни систем коме недостаје ПрПЦ показао је ниже узимање -син и -син фибрила у поређењу са контролама [177,185,197], што је резултирало мањом агрегацијом -син, активацијом астроглије и губитком допаминергичких неурона у мозгу ПрП-нокаут мишева [185].

Штавише, ПрП-нокаутмишеви нису показали оштећење ЛТП-а изазвано -син, док је третман анти-ПрПантибоди спречио -син-индуковане ЛТП дефекте у моделу ПД [175]. Иако поменуте студије подржавају интеракцију ПрПЦ и -син олигомера, Ла Витола ет ал. показало је да ПрПЦ није обавезан за посредовање штетних ефеката -син олигомера ин витро или ин виво [33].

Иако се неслагање није могло објаснити у студији, до њега би могло доћи и због употребе другачијег протокола припреме растворљивих агрегата или употребе различитих модела система.

Такође се показало да усидрени ПрПЦ везује тау агрегате и чини се да олакшава њихово усвајање [30,198,200]. Показало се да одсуство ПрПЦ или предтретман антиПрП блокирајућим антителима смањује узимање рекомбинантних тау агрегата и укида токсичност изазвану тау агрегатима [30,198,200].

Студије у вези са рекомбинантним ПрП фрагментом Н1 у неуродегенеративним болестима показале су да ови молекули могу да вежу токсичне А олигомере у регионима између аминокиселинских остатака 23–31 и 95–105.

Фрагмент Н1 неутралише токсичне А олигомере тако што их захвата у екстрацелуларни простор и смањује токсичност изазвану олигомерима [61,195,201–204]. Заштитни ефекти фрагмента Н1 су такође примећени ин виво код мишева изложених акутној токсичности изазваној А [203]. Беланд и сарадници су приметили повећање -цепања ПрПЦ у мозгу пацијената са АД [205].

Како Н1 фрагмент обилно везује А олигомере, може се указати да цепање делује заштитно у развоју болести [205], док инхибиција производње Н1 промовише напредовање АД [42].

Ослобађање ПрП смањује ниво ћелијски усидреног ПрПЦ [78]. Ово доводи до смањења нивоа супстрата за репликацију приона и смањеног нивоа рецептора за токсиколигомере [85,206].

Слично фрагменту Н1, такође се верује да је испуштени ПрП заштитни код прионских болести и других неуродегенеративних болести [40,79,81]. Као што је поменуто у претходном одељку, рецПрП је сличан схед ПрП.

Иако му недостају гликани, рецепт се може користити као модел за предвиђање улоге излученог ПрП код болести. Утврђено је да РецПрП повећава развој синапси и израстање неурита у присуству усидреног ПрПЦ [170,207].

Слично фрагменту Н1, рецПрП је такође инхибирао формирање А олигомера и неутралисао токсичност А олигомера у АД моделу [203]. Ин витро студије које су користиле рецПрП и његове деривате су показале да су и Н-терминални и Ц-терминални домени ПрП потребни за ефикасну инхибицију издужења А фибрила [202,208] и подржавају заштитну улогу испуштеног ПрП у инхибицији формирања А фибрила.

Такође је показано да РецПрП везује тау агрегате и -синолигомере и може да неутралише њихову токсичност [30]. Иако ослобађање ПрПЦ делује заштитно, појачано излучивање ПрПЦ може довести до негативне биолошке активности као што је запаљење у ЦНС [83,209]. Јаросз-Гриффитхс и др. [82] је недавно известио о заштитној улози ПрПсхеддинга.

Аутори су известили да је обарање АДАМ10 посредовано сиРНА смањило избацивање ПрПЦ и повећало везивање А олигомера, док је ацитретин промовисао ослобађање ПрПЦ и смањило везивање А олигомера у ћелијама неуробластома и у плурипотентним матичним ћелијама изазваним људима [82].

У недавном раду Линсенмеиер-а ет ал., истраживачи су проценили улогу индиферентних модела који се ослобађају ПрП [81]. Користећи поликлонско антитело сПрПГ228 које је специфично препознало мишји ПрП који се завршава са Г228 [210], показали су да се код мишева оболелих од приона ослобађа ПрПколокализован са ПрПСц у амилоидним плаковима. Слично моделу прионске болести, испуштени ПрП је такође распоређен на А депозите у мозгу 5кФАД мишева где је пронађен везан за А олигомере и виђен у центру многих амилоидних плакова.

Због досадашњег знања у овој области, аутори су предложили да физиолошки излучени ПрП може деловати заштитно на прионске болести и АД тако што блокира токсичне олигомере и/или их таложи у мање токсичне наслаге [81,211].

РецПрП и Н1 такође могу да инхибирају А олигомеризацију, неутралишу цитотоксичност већ постојећих А олигомера, спрече везивање олигомера за ПрПЦ на површини ћелије и спасу оштећење ЛТП изазвано А [212].

Како рецПрП и Н1 садрже предложена места везивања протеинских олигомера, пријављено је да оба молекула такође везују -син олигомере као и да посредују у кокластеровању -син олигомера и амилоидолигомера повезаних са АД [199].

ПрПЦ је обогаћен екстрацелуларним везикулама (ЕВс) [128,213,214]. Мало се зна о физиолошким функцијама ПрПЦ у ЕВ. Неколико студија је сугерисало да ПрПЦ инЕВ штите ћелије од А токсичности [214–217].

Механизам који стоји иза неутрализације токсичних А олигомера од стране ЕВ није познат; ипак, претпоставља се да је сличан рецПрП или Н1-посредованом процесу.

Предложено је да егзосомални ПрПЦ хвата А олигомере на Н-терминалном ПрП региону (остаци аминокиселина 23–31 и 95–105) [203], неутралише олигомере, промовише формирање А фибрила и појачава интернализацију и деградацију агрегата. од микроглије [214–217].

Како се показало да рецПрП и усидрен ПрПЦ везују тау и -син олигомере [30], очекује се да егзозомални ПрП делују на исти начин. Везивањем слободних токсичних тау или -син олигомера у екстрацелуларном простору, егзозомални ПрП спречавају везивање токсичних олигомера за усидрени ПрПЦ и инхибирају токсичну сигнализацију у ЦНС-у пацијената са обољењима.

Егзозоми повезани са ПрПСц су инфективни и представљају опасност од ширења прионске болести [218–222]. Иако још нема директне студије, егзозомални ПрПЦ такође може изазвати упалу ЦНС-а. Потребно је предузети више посла да се испитају друге биолошке активности које егзозомални ПрПЦ може да поседује.

For more information:1950477648nn@gmail.com