Индуцирана от екситотоксичност ендоцитоза като потенциална цел за невропротекция при инсулт, част 2

Предотвратяването на ендоцитозата на TrkB-FL е от значение за неврозащитата при инсулт in vivo: Тъй като ендоцитозата е изискване за некроза, са разработени общи стратегии за понижаване или изчерпване на ключови протеини, медииращи различни етапи на ендоцитния процес, и е показано, че пречат на невродегенерацията (Troulinaki и Tavernarakis, 2012).

През последните години инсултът се превърна в често срещан проблем и тъй като неврологичните увреждания, причинени от инсулт, ще засегнат пряко ежедневието ни, загубата на памет е относително често срещана след инсулт. Следователно връзката между неврозащитата и паметта след инсулт също се превърна в гореща тема.

На първо място, трябва да разберем, че след инсулт нервите в мозъка ще бъдат увредени до известна степен, което ще има пряко въздействие върху нашата памет. Въпреки това, ако вземем своевременно лечение и превантивни мерки, все още можем ефективно да защитим нервите си и да подобрим паметта си.

Как се извършва невропротекция? Първо, трябва да правим подходящи упражнения. Това не само подобрява физическото ни състояние, но също така насърчава растежа и възстановяването на нервите. Второ, развиването на добри жизнени навици, като поддържане на адекватен сън и правилно хранене, също ще бъде от голяма полза за нашата невропротекция. И накрая, по време на периода на лечение трябва активно да си сътрудничим с лечението на лекаря и незабавно да получим рехабилитационно обучение, за да възстановим ефективно нашата неврологична функция.

Освен това можем да подобрим паметта си чрез някои методи. Например, можем да развием добри навици като четене, слушане на музика и игра на интелектуални игри, които могат да стимулират мозъка ни и да насърчат формирането и поддържането на спомени. В същото време можем също да опитаме някои тренировки на паметта, като рецитиране на думи, числа, географски местоположения и т.н. Тези методи могат ефективно да подобрят паметта ни.

Въпреки че инсултът ще донесе много неудобства в живота ни, стига активно да си сътрудничим с обучението за лечение и рехабилитация и да развием добри навици за живот и учене, все още можем да живеем активен и здравословен живот и да защитим нервите и паметта си. Може да се види, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola има антиоксидантни, противовъзпалителни и анти-стареене ефекти, които могат да помогнат за намаляване на окисляването и възпалителните реакции в мозъка, като по този начин предпазват здраве на нервната система. В допълнение, Cistanche deserticola може също така да стимулира растежа и възстановяването на нервните клетки, като по този начин подобрява свързаността и функцията на невронните мрежи. Тези ефекти могат да помогнат за подобряване на паметта, ученето и скоростта на мислене и могат също така да предотвратят развитието на когнитивна дисфункция и невродегенеративни заболявания.

Щракнете върху знам, за да подобрите краткосрочната памет

Поради това генеричното лечение може да се счита за терапевтична стратегия с потенциал за намаляване на клетъчната смърт поради остри мозъчни инсулти. Въпреки това, потенциалните предупреждения за този подход са плейотропните неблагоприятни ефекти, които може да има, като се има предвид, че основните физиологични клетъчни процеси също биха били инхибирани. Като алтернатива предлагаме използването на молекули, способни да пречат на патологичната ендоцитоза на специфични протеини за оцеляване на невроните.
Един кандидат за разглеждане е NMDAR, интернализиран от неговата свръхстимулация. Доказано е, че ендоцитозата на GluN2B-съдържащи NMDAR медиира ексцитотоксичност чрез все още неизвестни механизми (Wu et al., 2017).
Блокирането на този клатрин-зависим ендоцитен процес с помощта на проникващ в клетката пептид (CPP) е в състояние да инхибира ексцитотоксичността в култивирани кортикални неврони. Този CPP (Tat-YEKL) съдържа 11 aa домейн на човешкия имунодефицитен вирус тип 1 Tatprotein, който позволява на прикрепените товари да преминат през кръвно-мозъчната бариера и плазмената мембрана, последван от 12 aa от GluN2B C-края, съответстващ на AP{{9} } обвързващ мотив.

Изборът на CPP като невропротективни инструменти за лечение на инсулт изглежда особено подходящ ИЗСЛЕДВАНЕ НА НЕРВНАТА РЕГЕНЕРАЦИЯ｜Vol 16｜No.2｜Февруари 2021｜301Фигура 1｜ Механизъм на действие на невропротективния пептид TFL457. CPP съдържа TrkB-FL съпътстваща мембрана последователност (тъмнозелен правоъгълник ), който вероятно се конкурира с TrkB-взаимодействащ протеин (оранжев), важен за индуцирана от ексцитотоксичност ендоцитоза, като по този начин предотвратява обработката на вторичния рецептор и смъртта на невроните.

Взаимодействието на TrkB с този неидентифициран протеин се поддържа в присъствието на контролния пептид TMyc (лилав кръг) и невроналната смърт се индуцира от ексцитотоксичния инсулт. CPP: Пептид, проникващ в клетката; TFL457 и TMyc: CPP, получени от Tat; TrkB: тропомиозин-свързана киназа В; TrkB-FL: каталитично активният рецептор с пълна дължина.

тъй като силно ендоцитните неврони на исхемичната област представят повишено усвояване на пептиди, получени от Tat (Vaslin et al., 2009), което води до селективно насочване на потенциални невропротективни CPP към увредени неврони. В бъдеще ще бъде интересно да се установи дали този CPP има подобни невропротективни ефекти, когато се използва in vivo и може специфично да инхибира про-смъртните ефекти на свръхактивирането на NMDAR, като същевременно запазва други рецепторни функции.

Друг възможен кандидат, който да бъде изследван като невропротективна мишена, е D-взаимодействащият субстрат на киназа от 220 kDa (Kidins220), ефектор надолу по веригата на невротрофинови рецептори и NMDARs, които са от съществено значение за жизнеспособността на невроните. Ние демонстрирахме, че обработката на Kidins220 от калпаин при ексцитотоксичност е вторична спрямо трафика на този протеин към апарата на Голджи и ранното активиране на Rap1-GTPase (LópezMenéndez et al., 2019).

В по-късните етапи на ексцитотоксичния процес, низходящата регулация на Kidins220 управлява инактивирането на Rap1, свързано с намаляване на активността на ERK, което компрометира оцеляването на невроните. Следователно, превенцията на индуцирана от ексцитотоксичност Kidins220 ендоцитоза може да бъде изследвана като начин за инхибиране на обработката на калпаин на комплекси за активиране на Rap1 и по този начин да се намесва в изключването на каскадите за оцеляване на Kidins220/Rap1/ERK.

И накрая, ние вече показахме, че намесата на ендоцитозата на TrkB-FL е подходяща невропротективна стратегия както in vitro, така и in vivo. Ние открихме, че ексцитотоксичността намалява повърхностните нива на този рецептор и последователно насърчава неговата вътреклетъчна обработка от няколко протеази (Tejeda et al., 2019). Основният механизъм на регулиране на TrkB-FL надолу е разцепването на неговата вътреклетъчна юкстамембранна област от калпаин (Vidaurre et al., 2012; Фигура 1).

Вторичен механизъм за TrkB-FL, но първичен за регулиране на TrkB-T1, е регулирана вътремембранна протеолиза чрез последователна металопротеиназа/-секретазна реакция, предизвикваща отделянето от тези изоформи на идентични рецепторни ектодомени, които ние демонстрирахме, че действат като BDNF cavengers (Tejeda et al., 2016).

Като цяло, тези механизми причиняват дълбока промяна в сигнализирането на BDNF чрез ексцитотоксичност, наблюдавана не само при инсулт, но и при други неврологични разстройства (Tejeda и Diaz-Guerra, 2017).

За да запазим BDNF-регулираните пътища на оцеляване, ние проектирахме CPP, получен от Tat (TFL 457), съдържащ къса TrkB-FL помеждумембранна последователност (aa 457–471), която предположихме, че може да бъде важна за контрола на стабилността на рецептора и функционалната инекситотоксичност.

Избраната последователност е част от вътреклетъчна област, установена като важна за регулирането на местоположението и функцията на TrkB-FL чрез взаимодействие с набор от различни протеини, които включват Hrs (Huang et al., 2009).

Ние наблюдавахме, че пептидът TFL457 специфично предотвратява ранна TrkB-FL ендоцитоза, активирана от екситотоксичност, различно от CPP с отрицателна контрола, съдържаща несвързани последователности (TMyc). Ние предположихме, че TFL457 може да се конкурира с някои протеинови взаимодействия/установени чрез последователност 457–471 в TrkB-FL, което би било необходимо за насърчаване на индуцирана от ексцитотоксичност ендоцитоза.

Тъй като този пептид ще засегне само взаимодействия, специфично установени от TrkB-FL, ендоцитозата на други повърхностни протеини няма да бъде засегната. Като поддържа необработения рецептор в клетъчната повърхност, TFL457 вторично пречи на разцепването на TrkB-FL от калпаин и регулирана интрамембранна протеолиза и по този начин фосфорилирането на рецептор Tyr816 и BDNF/TrkB/PLC-сигнализирането се поддържат.

Резултатът е запазване на cAMP отговор-елемент-свързващ протеин и промоторни активности на миоцитен усилвател фактор 2 след тази каскада, което стартира механизъм за обратна връзка, благоприятстващ повишена експресия на критични протеини за оцеляване в неврони, като BDNF или самия TrkBreceptor, което води до повишена жизнеспособност на невроните.

Разработеният невропротективен пептид може да бъде много важен за терапията на инсулт, тъй като в миши модел на перманентна исхемия, той противодейства на понижената регулация на TrkB-FL в инфаркта и ефективно намалява размера на инфаркта с близо 30% (Tejeda et al., 2019).

Освен това, TFL457 подобрява неврологичния резултат, както се вижда от намаление с 42% на средния брой пропуски в тест, оценяващ баланса и двигателната координация.

Следователно, тези резултати разкриват ендоцитозата на TrkB-FL, предизвикана от екситотоксичност, като нова и много подходяща цел за терапия на инсулт и откриват нови пътища за разработване на нови лекарства, специално насочени към други протеини за оцеляване.

Маргарита Диас-Гера*

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

Лицензионно споразумение за авторско право: Лицензионното споразумение за авторско право е подписано от автора преди публикуване.

Проверка за плагиатство: Проверен два пъти от iThenticate. Партньорска проверка: Външно рецензирано.

Декларация за отворен достъп: Това е списание с отворен достъп и статиите се разпространяват съгласно условията на лиценза Creative Commons AttributionNonCommercial-ShareAlike 4.0, който позволява на други да ремиксират, променят и надграждат произведението некомерсиално, стига дава се подходящ кредит и новите творения се лицензират при същите условия.

Отворен рецензент: Rayudu Gopalakrishna, Университет на Южна Калифорния, САЩ. Допълнителен файл: Отворен доклад за партньорска проверка 1.

Препратки

1. Hardingham GE, Fukunaga Y, Bading H (2002) Екстрасинаптичните NMDAR се противопоставят на синаптичните NMDAR чрез задействане на спиране на CREB и пътища на клетъчна смърт. NatNeurosci 5:405-414.

2. Huang SH, Zhao L, Sun ZP, Li XZ, Geng Z, Zhang KD, ChaoMV, Chen ZY (2009) Съществена роля на Hrs в ендоцитното циклиране на TrkB рецептор с пълна дължина, но не и неговата изоформа TrkB.T1. J Biol Chem 284: 15126-15136.

3. López-Menéndez C, Simon-García A, Gamir-Morralla A, Pose-Utrilla J, Luján R, Mochizuki N, Díaz-Guerra M, Iglesias T (2019) Екситотоксично насочване на Kidins220 към апарата на Golgi предшества калпаиновото разцепване на Rap 1-активиращи комплекси. Клетъчна смърт Dis 10:535.

4. Rudinskiy N, Grishchuk Y, Vaslin A, Puyal J, DelacourteA, Hirling H, Clarke PG, Luthi-Carter R (2009) Калпаинхидролизата на алфа- и бета2-адаптини намалява склатрин-зависимата ендоцитоза и може да насърчи невродегенерация. J Biol Chem 284: 12447-12458.

5. Scott DB, Michailidis I, Mu Y, Logothetis D, Ehlers MD (2004) Ендоцитоза и деградативно сортиране на NMDAрецептори чрез запазени мембранно-проксимални сигнали. JNeurosci 24:7096-7109.

For more information:1950477648nn@gmail.com