bgезик
Начало / знание / Съдържание

знание

Част 2:Инхибитор на NF-kB и агонист на AMPK: Мрежово предсказание и интеграция на мулти-емика за извличане на сигнални пътища за acteoside срещу болестта на Алцхаймер

Mar 03, 2022

За контакти: Одри Ху Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Имейл:audrey.hu@wecistanche.com

Ying-Qi Li1†, И Чен1†, Си-Ци Цзян1, Юан-Юан Ши2, Ксиао-Ли Дзян1, Шан-Шан Ву1,Пинг Джоу1, Хуи-Йинг Уанг1, Пинг Ли1*и Фей Ли1,2*

1 Държава Ключ Лаборатория на Естествен Лекарства Китай Фармацевтичен Университет Нанкин, Китай 2 Колеж на АптекаМедицински университет Синцзян, Урумчи, Китай

Болестта на Алцхаймер(АД) е най-честият вид деменция.Актеозиди(ACT) е съединение, изолирано отЦистанче тубулоза, който притежава отлични невропротективни свойства. Базовият механизъм на ACT при регулирането на поляризацията на микроглия обаче остава неопределящ се. Поради това е създаден модел на изчислителна мрежа за идентифициране на целите за управление на ACT и прогнозиране на механизма му чрез интегриране на множество налични бази данни. Индуцираната от AlCl3 АД(Болестта на Алцхаймер) модел в ларвите на зебрафиш е успешно конституиран, за да докаже терапевтичната ефикасност на ACT. Впоследствие, LPS-индуцирана BV-2 клетки, са разоткрили положителната роля на ACT в M1/ M2 поляризация. Пътищата NF-kB и AMPK бяха допълнително потвърдени чрез транскриптомичен анализ, анализ на метаболомиката, техники за молекулярна биология, и молекулярно скачване. Изследванията предоставиха инфузивен механизъм на ACT и разкриха връзката между метаболизма и поляризацията на микроглия от гледна точка на митохондриалната функция. По-важното е, че тя осигури систематичен и всеобхватен подход за откриването на целите за наркотици, включително промените в гените, метаболитите, и протеини.

Ключови думи: актеозидни, BV-2 клетки, метаболизъм, РНК-сек, митохондрии, невроинфламация

PLS кликнете тук, за да част 1

Anti-Alzheimer's-cistanche

Лечение заАлцхаймерболест:Цистанче тубулоза

ACT смекчена LPS-индуцирана BV-2 Митохондриална дисфункция

Митохондриите са в сърцевината на метаболитните пътища. Развиващите се доказателства показват, че митохондриите са ключов играч в микроглиал M1/M2 поляризация. Преглед на статута на митохондриите в морфологията и клетъчното разпределение бяха оценени от TEM. След стимулиране на LPS хроматинът на BV-2 клетките е кондензиран, а цитоплазмата и митохондриите са намалени (Фигура 4А). В допълнение, митохондриалната кристае на групата на LPS бяха разоръжени или дори изчезнали, проявявайки частична кристолиза, намаляване на размера и морфология с кръгла форма. Интересното е, че ACT лечението може да облекчи предизвиканите от LPS морфологични промени върху митохондриите. По завои Сметнатамитохондриите функция на LPS-лекувани BV-2 клетки, включително MMP и ATP производство. MMP (фигура 4B) и ATP производството в митохондриите (фигура 4C) са значително подобрени в групата на ACT в сравнение с тези в групата на LPS. Митохондриалната дисфункция може да е свързана с повишеното ниво на ROS в клетката. Анализът на цитометрията на потока разкри, че съдържанието на ROS е претоварено в групата на LPS (фигура 4D). За щастие, ACT елиминира прекомерно ROS. Тя предполага, че ACT може да възстанови митохондриите функция чрез изчистване ROS.

ACT възстановен митохондриите функция чрез upregulation на PGC-1α и UCP-2

Пероксизом пролиферативно активиран рецептор-y коактиватор-1а (PGC-1a) играе важна роля в митохондриалната биогенеза (Bi et al., 2019). Стимулирането на LPS намалява изразяването на PGC-1a, проявявайки митохондрии дисфункция. Забележително е, PGC-1a генна рРНК и протеин експресия са значително обърнати чрез ACT лечение в LPS-лекувани BV-2 клетки (Фигура 4E).

Митохондриалният разкачащ протеин-2 (UCP-2) също е бил известен за регулиране на митохондриалната функция. Като протеин надолу по веригата на PGC-1a, тя може да контролира LPS индуцирана MMP деполяризация и ROS производство. Последните доклади показват, че тя заема централно място в процеса на микроглиално активиране, с противоположно регулиране на M1 и M2 поляризация (De Simone et al., 2015). Резултатите от западните блут показват, че нивото на протеина UCP-2 е намалено след стимулиране на LPS. Съвместното лечение на LPS и ACT би могло да упрегулира изразяването на UCP-2 в сравнение с лечението с LPS. Нивото на изразяване на MRNA на UCP-2 също показва подобни промени (фигура 4F). За да обобщят, ACT възстановена митохондриите функция чрез upregulation на PGC-1a и UCP-2.

image

ACT потисната Microglia M1 поляризация чрез AMPK активиране

Като ключов клетъчен енергиен сензор, AMP-активираната протеин киназа (AMPK) играе важна роля в поддържането на баланса на клетъчния метаболизъм. В същото време PGC-1a е протеин надолу по веригата на AMPK. Както е показано в анализа на мрежовия модел, ACT може да регулира ampK пътя (фигура 1B). Резултати, непокрити, че LPS инхибира активирането на AMPK, което води до клетка

нарушения на метаболизма и митохондриална дисфункция. Забележително е, че ACT би могъл дозависимо да увеличи протеиновата експресия на p-AMPK (Фигура 5А). Предполага се, че ACT може да увеличи изразяването на PGC-1a и възстановяване на митохондриална функция чрез активиране на AMPK сигнализация път.

В това проучване, за да проучи дали активирането на AMPK допринесе за регулиране ефект на ACT на M1/M2 поляризация, съединение C (CC) е бил нает да инхибира ефекта на AMPK. За разлика от долурегулираното ниво NO в групата за лечение на ACT, CC отчасти блокира ефекта на ACT на ниво NO (фигура 5Б). Въз основа на тези резултати, ACT може да регулира M1 / M2 поляризация на BV-2 клетки чрез активирането на AMPK.

ACT Облигация към и инхибира nF-kB, както и активиран AMPKα

Молекулярната докинг е приложена, за да се потвърди дали ACT се свързва с протеините NF-kB и AMPKa. Констатациите показаха, че свързващата енергия на ACT и NF-kB е -8,4 kcal/mol, докато тази на ACT и AMPKa е -10,8 kcal/mol. Значимите афинитети проверили дали ACT, обвързан с NF-kB и AMPKa директно (фигури 5C,D,F,G). Впоследствие бяха допълнително проучени възможните режими на свързване и взаимодействия в рамките на джобовете с аминокиселини, включително 11 аминокиселинни остатъци от NF-kB (Фигура 5E), както и 12 аминокиселинни остатъци от AMPKa (фигура 5Н). Тези резултати показват, че ACT може пряко да засегне NF-kB и AMPKa да атенюира BV-2 microglia M1 поляризация и насърчаване на M2 фенотип.

cistanche benefits

Cistanche билка

РАЗИСКВАНЕ

Болестта на Алцхаймере прогресивно невронално и познание дисфункция заболяване със сложни дисрегулирани механизми (Fakhri et al., 2020). Натрупването на доказателства е демонстрирало, че има значителна асоциация между микроглия задвижвани възпаление в мозъка. Микроглия са макрофаги в мозъка (Afridi et al., 2020), които биха могли да бъдат активирани в класически M1 възпалителен фенотип, характеризиращ се със засилена секреция на проинфламаторни цитокини (Hanslik и Ulland, 2020). Вследствие на това прекомерното активиране на М1 би могло да ускори увреждането на неврона и невродегенерация, и дори да изостри АД(Болестта на Алцхаймер)(Багери-Мохамеди, 2020 г.). По този начин е наложително да се търсят нови терапевтични подходи, насочени към контролиране на точките за поляризация на microglia, така че да се осигурят адаптивни ползи.

Нашата предишна работа е проверила, че ACT има значителни ефекти върху подобряване на способността за учене и памет, и защита на невроните при плъхове (Chen Y. et al., 2020). Последователно, настоящото проучване също доказа, че ACT може да облекчи AlCl3 индуцирана дискинезия и холинергична система разстройство в зебрафиш. Развълнувано, ACT представи забележителни противовъзпалителни дейности в LPS-индуцирана BV-2 клетки.

ACT потиска М1 поляризация чрез инхибиране на NK-kB пътя. Освен NF-kB пътя, РНК-сек и HPLC- Q-TOF-MS анализ също откри, че ACT лечение може да повлияе на аргинин биосинтеза, както и пантотенат и CoA биосинтеза. Широко е съобщено, че iNOS може да метаболизира Arg до NO и цитрулин като има предвид, че Arg-1 може да хидролизира Arg до орнитин и урея, които са свързани с неврон ремонт (Rath et al., 2014). Стимулирането на LPS доведе до повишаване на регулирането на iNOS (фигура 2D) и до надолу регулиране на Arg-1 (фигура 2E), което доведе до повишено ниво no (фигура 2С). Данните са отчели, че ACT облекчава повишеното ниво no чрез

биосинтеза на аргинин.

Пантотенова киселина (PA) е първичният субстрат за пантотенат киназа (Kumar et al., 2020) и скоростта- ограничаване на метаболита в биосинтезата на CoA. PA е длъжен прекурсор на ацетил-CoA, което е от особено значение за холинергични неврони (Xu et al., 2020) и участва в трикарбоксилова киселина (TCA) цикъл (Atamna, 2004). Последните проучвания показват, че повишената концентрация на CoA ще доведе до променена митохондриална морфология и по-ниско съдържание на ATP (Kumar et al., 2020). Индуцираните от LPS BV-2 клетки проявяват намаляване на броя на митохондриите и промяна на митохондриалната форма. След индукцията на LPS производството на ROS в BV-2 клетки се увеличава. След това, наднорменото ROS накара мембранния фосфолипид да бъде атакуван от свободния радикал (Magnani et al., 2020), което доведе до загуба на MMP и, от своя страна, митохондриална дисфункция и изчерпване на ATP. Беше изключителен, че act лечението смекчава намаляването на съдържанието на MMP и ATP. Тези данни предполагат, че ACT индуцира митохондриална дисфункция чрез регулиране на пантотенат и CoA биосинтеза.

Широко се съобщава, че поляризацията на микроглия е тясно свързана с клетъчния метаболизъм (Orihuela et al., 2016). По-специално, като метаболитен хъб, митохондриите играят забележителни роли в регулирането на клетъчния метаболизъм. Напоследък митохондриите са позиционирани като ключова определяща точка в поляризацията на микроглия (Harry et al., 2020). За да разберем по-добре механизма на ACT, преценихме функционалната ос на митохондриите по западен блут. Тя разкри, че ACT предизвика митохондриална дисфункция чрез активирането на оста AMPKa/PGC-1/UCP-2.

PGC-1a и UCP-2 са свързани и с митохондриална биогенеза (Uittenbogaard и Chiaramello, 2014; de Oliveira Bristot et al., 2019), и те могат да бъдат смятани за главни регулатори на ROS (Jamwal et al., 2020). Докладите сочат, че PGC-1a-медиирана митохондриална биогенеза и намаляване на ROS са зависими от индукцията на UCP-2 (Uittenbogaard и Chiaramello, 2014; de Oliveira Bristot et al., 2019; Джамуал и др., 2020). Поради претоварване ROS, изразът на PGC-1a и UCP-2 е бил надолу регулиран в LPS-индуцирана BV-2 клетки. Тя предполага, че ACT може да премахне прекомерно ROS чрез PGC-1a и UCP-2, като по този начин възстановяване на митохондриалната функция. Според литературата, промяната на PGC-1a в BV-2 клетки може да допринесе за регулиране на поляризацията. Интересното е, че предишният доклад е установил, че повишена PGC-1a израз инхибира NF- kB дейност в LPS-индуцирана BV-2 клетки (Yang et al., 2017), която квалифицира връзката между PGC-1a и NF- kB в нашето проучване.

Изразяването на PGC-1a е засегнато от протеини нагоре по пътя, като AMPK. AMPK е ключов протеин за

поддържане на клетъчна хомеостаза (Qiu et al., 2020), играейки различни роли за насърчаване на М2 поляризация на микроглия (Chu et al., 2019). Той модулира метаболитните пътища в клетките (Szewczuk et al., 2020). Открихме, че ACT насърчава активирането на AMPK. В същото време, прилагането на съединение C (AMPK инхибитор) блокира ефекта на ACT върху атенюиране LPS-индуцирана NO излишък. Следователно, ACT също потиска LPS-стимулирана M1 поляризация чрез ampK сигналния път.

За първи път се отчита механизмът на ACT относно регулирането на поляризацията на микроглиите (фигура 6). Данните подкрепиха, че ACT може да бъде разработен като терапевтичен агент за невродегенеративно заболяване, свързано с невро възпаление, като AD(Болестта на Алцхаймер). По-специално, ние свързахме поляризацията на микроглия с клетъчния метаболизъм, обяснявайки ефекта на ACT чрез промяната на функцията митохондрии. Идентифицирането на тази метаболитна ос, като цел на уникален субект, може да доведе до много по-добри терапевтични подходи срещу поляризацията на Microglia M1, особено в АД(Болестта на Алцхаймер).

rou cong rong benefits

Анти- Алцхаймерболест:Цистанче тубулоза

ПРЕПРАТКИ

  1. Африка, Р., Лий, У. Х., и Сук, К. (2020). Microglia отиде ужасно: свързване на имунометаболизъм с невродегенерация. Фронт. Клетъчна Невроси. 14:246. doi: 10.3389/fncel.2020.00246

  2. Agrawal, I., и Jha, S. (2020). Митохондриална дисфункция иБолестта на Алцхаймер: роля на микроглия. Фронт. Стареене Невроси. 12:252. doi: 10.3389/fnagi.2020.00252

  3. Атамна, Х. (2004). Хем, желязо, и митохондриалния разпад на застаряването. Застаряване на Res. Rev. 3, 303–318. doi: 10.1016/j.arr.2004.02.002

  4. Багери-Мохамеди, С. (2020). Микроглия вАлцхаймерболест: ролята на стволови клетки-микроглия взаимодействие в мозъчната хомеостаза. Неврохим. Res. 46, 141–148. doi: 10.1007/s11064-020-03162-4

  5. Bi, J., Zhang, J., Ren, Y., Du, Z., Li, Q., Wang, Y., et al. (2019). Ирисин облекчава увреждането на чернодробната исхемия-реперфузия чрез инхибиране на прекомерното митохондриално fission, насърчаване на митохондриалната биогенеза и намалява оксидативен стрес. Редокс Билол. doi: 10.1016/j.redox.2018.10.019

  6. Чен, Дж., Гао, Л., Джан, Й., Су, Й., Конг, З., Уанг, Д., и др. (2020). Acteoside- подобрена стрептозотоцин индуцирана обучение и памет увреждане чрез upregulating хипокампус инсулин, глюкоза транспорт, и метаболизма на енергия. Фитотер. Res. 35, 392–403. doi: 10.1002/ptr.6811

  7. Чен, Y., Li, Y. Q., Fang, J. Y., Li, P., и Li, F. (2020). Установяване на едновременния експериментален модел на остеопороза, комбиниран сАлцхаймерболестпри плъхове и двойното въздействие на ехинакозид и актеозид отЦистанче тубулоза. Й. Етнофармакол. 257, 112834. doi: 10.1016/j.jep.2020.112834

  8. Чу, Х., Цао, Л., Ю, З., Зин, Д., Ли, Т., Ма, У., и др. (2019). Богатият на водород физиологичен разтвор насърчава микроглия M2 поляризация и допълва-медиирана синапс загуба за възстановяване на поведенчески дефицити след хипоксия-исхемична при неонатални мишки чрез AMPK активиране. J. Невроинфламация 16:104.

  9. de Oliveira Bristot, V. J., De Bem Alves, A. C., Cardoso, L. R., Da Luz Scheffer, D., и Aguiar, A. S. Jr. (2019). Ролята на PGC-1alpha/UCP2 сигнализация в полезните ефекти на физически упражнения върху мозъка. Фронт. Невроси. 13:292. doi: 10.3389/fnins.2019.00292

  10. De Simone, R., Ajmone-Cat, M. A., Pandolfi, M., Bernardo, A., De Nuccio, C., Minghetti, L., et al. (2015). Митохондриалният разкачваща протеин-2 е главен регулатор както на M1, така и на M2 микроглиални отговори. Джей Неврохем. 135, 147–156. doi: 10.1111/jnc.13244

  11. Фахри, С., Песце, М., Патруно, А., Моради, С. З., Иранпана, А., Фарзаей, М. Х., и др. (2020). Атенюация на Nrf2/Keap1/ARE вАлцхаймерболестчрез растителни вторични метаболити: механистичен преглед. Молекули 25:4926. doi: 10.3390/ молекули25214926

  12. Ханслик, К. Л., и Улланд, Т. К. (2020). Ролята на микроглия и nlrp3 възпалителната приАлцхаймерболест. Фронт. Неврол. 11:570711. doi: 10.3389/ fneur.2020.570711

  13. Хари, Г. Джей, Чайлдерс, Г., Гиридхаран, С., и Ернандес, И. Л. (2020). Асоциация между митохондриите и микроглия ефектор функция. Какво мислим, че знаем? Невроиммунол. Невроинфлам. 7, 150–165.

  14. Джамуал, С., Блекбърн, Дж. PPARgamma/PGC1alpha сигнализация като потенциална терапевтична цел за митохондриална биогенеза при невродегенеративни нарушения. Фармакол. Там. 219:107705. doi: 10.1016/j. фармтера.2020.107705

  15. Джи, С. Л., Као, К. К., Джао, Х. Х., Канг, Н. X., Джан, Y., Xu, Q. M., et al. (2019). Антиоксидантна активност на фенилетаноидни гликозиди на глутамат- индуцирана невротоксичност. Биоси. Биотехнол. Биохим. 83, 2016–2026. doi: 10. 1080/09168451.2019.1637243

  16. Кумар, А., Кумар, Й., Севак, Дж. Метаболитен анализ на първични човешки скелетни мускулни клетки по време на миогенни прогресия. Sci. Rep 10:11824.

  17. Лай, Х., Ксионг, Й., Жоу, Дж., Янг, Ф., Пенг, Дж., Чен, Л., и др. (2019). Вербаскозидът атенюира остра възпалителна травма при експериментален мозъчен кръвоизлив чрез потискане на TLR4. Биохим. Биофизи. Res. Комуна. 519, 721–726. doi: 10. 1016/j.bbrc.2019.09.057

  18. Li, L., Wang, Y., Wang, H., Lv, L., и Zhu, Z. Y. (2020). Метаболитни отговори на BV-2 клетки към пуерарин на неговата поляризация с помощта на ултра-производителност течна хроматография-маса спектрометрия. Биомед. Хроматогр. 34:e4796.

  19. Ли, У., Дънг, Р., Дзин, Х., Чен, Дж., Янг, Д., и Шен, Й. (2020). Acteoside амелиорати експериментален автоимунен енцефаломиелит чрез инхибиране на пероксинитрит-медиирана митофагия активиране. Свободен Радика. Бил, с. 146, 79–91. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2019.10.408

  20. Li, Y. Q., Chen, Y., Fang, J. Y., Jiang, S. Q., Li, P., и Li, F. (2020).

  21. Интегрирана мрежова фармакология и зебрафиш модел за изследване на двойно- ефекти компоненти наЦистанче тубулозаза лечение както на остеопороза, така и наАлцхаймерболест. Й. Етнофармакол. 254, 112764. doi: 10.1016/j.jep.2020. 112764

  22. Линербауер, М., и Ротхамер, В. (2020). Защитни функции на реактивни астроцити след обида на централната нервна система. Фронт. Имунол. 11:573256. doi: 10.3389/fimmu.2020.573256

  23. Магнани, Н. Д., Марчини, Т., Калабро, В., Алварес, С., и Евелсън, П. (2020). Роля на митохондриите в мрежата за сигнализация redox и резултатите от нея при възпалителни синдроми с високо въздействие. Фронт. Ендокринол. (Лозана) 11:568305. doi: 10.3389/fendo.2020.568305

  24. Ориуела, Р., Макферсън, C. A., и Хари, G. J. (2016). Микроглиал M1/M2 поляризация и метаболитни състояния. Бр. Джей Фармакол. 173, 649–665. doi: 10.1111/ bph.13139

  25. Переа, Й. Р., Болос, М., и Авила, Й. (2020). Микроглия вАлцхаймерболеств контекста на патологията на Тау. Биомолекули 10:439.

  26. Qiu, W. Q., Pan, R., Tang, Y., Zhou, X. G., Wu, J. M., Yu, L., et al. (2020). Личи семена полифенол инхибира Abeta индуцирана активиране на NLRP3 възпалително чрез LRP1/AMPK медиирана автофагия индукция. Биомед. Фармакотер. 130:110575. doi: 10.1016/j.biopha.2020.110575

  27. Рахт, М., Мълър, И., Кропф, П., Затваря, Е. И., и Мъндер, М. (2014). Метаболизъм чрез аргиназа или азотен оксид синтаза: две конкурентни аргинин пътища в макрофаги. Фронт. Имунол. 5:532. doi: 10.3389/fimmu.2014.00532

  28. Шиао, Й. Джей, Су, М. Х., Лин, Х. К., и Ву, К. Р. (2017). Acteoside и изоактеозид защитават амилоид бета пептид индуцирана цитотоксичност, когнитивен дефицит и неврохимични смущения ин витро и ин виво. Инт. doi: 10.3390/ijms18040895

  29. Севчук, М., Богушевска, К., Казмиерчак-Баранска, Й., и Карвовски, Б. Т. (2020). Ролята на AMPK в метаболизма и неговото влияние върху ДНК щети ремонт. Мол. Biol. Rep. 47, 9075–9086. doi: 10.1007/s11033-020-05900-x

  30. Цукахара, Т., Ханиу, Х., Уемура, Т., и Мацуда, Y. (2020). Терапевтичен потенциал на продукта за разлагане на черния дроб на свинете: нови прозрения и перспективи за микроглия-медиирана невровъзпаления при невродегенеративни заболявания. Биомедицини 8:446. doi: 10.3390/биомедицини8110446

  31. Uittenbogaard, М., и Киарамело, А. (2014). Митохондриална биогенеза: терапевтична цел за невроразработени нарушения и невродегенеративни заболявания. Кър. Фарм. doi: 10.2174/1381612820666140305224906

  32. Wei, W., Lu, M., Lan, X., Liu, N., Wang, H., Du, J., et al. (2019). Невропротективен ефект на вербаскозид върху хипоксично-исхемично увреждане на мозъка при неонатален плъх. Невроси. Латвиец. 711:134415. doi: 10.1016/j.neulet.2019.134415

  33. Xu, J., Patassini, S., Begley, P., Църква, S., Waldvogel, H. J., Faull, R. L. M., et al. (2020). Церебрален дефицит на витамин В5 (d-пантотенова киселина; пантотенат) като потенциално обратима причина за невродегенерация и деменция при спорадичнаАлцхаймерболест. Биохим. Биофизи. Res. Комуна. 527, 676–681. doi: 10. 1016/j.bbrc.2020.05.015 г.

  34. Ян, X., Xu, S., Qian, Y., и Xiao, Q. (2017). Ресвератрол регулира микроглия M1/M2 поляризация чрез PGC-1alpha в условия на невроинфламаторно нараняване. Мозъчно поведение. Имун. 64, 162–172. doi: 10.1016/j.bbi.2017.03.003

desert cistanche

Цистанче тубулоза


Може да харесаш също