Endocytóza vyvolaná excitotoxicitou jako potenciální cíl pro neuroprotekci proti mrtvici, část 2

Prevence endocytózy TrkB-FL je důležitá pro neuroprotekci mozkové mrtvice invivo: Vzhledem k tomu, že endocytóza je nezbytným předpokladem pro nekrózu, byly navrženy obecné strategie pro downregulaci nebo vyčerpání klíčových proteinů zprostředkovávajících různé kroky endocytického procesu a ukázalo se, že interferují s neurodegenerací (Troulinaki a Tavernarakis, 2012).

V posledních letech se mrtvice stala běžným problémem, a protože neurologické poškození způsobené mrtvicí přímo ovlivní náš každodenní život, je ztráta paměti po mrtvici poměrně častá. Proto se také vztah mezi neuroprotekcí a pamětí po mrtvici stal horkým tématem.

V první řadě musíme pochopit, že po mrtvici dojde do určité míry k poškození nervů v mozku, což bude mít přímý dopad na naši paměť. Pokud však přijmeme včasnou léčbu a preventivní opatření, můžeme stále účinně chránit naše nervy a zlepšit paměť.

Jak provést neuroprotekci? Nejprve musíme správně cvičit. Nejen, že to zlepšuje naši fyzickou kondici, ale také podporuje růst a regeneraci nervů. Za druhé, rozvoj správných životních návyků, jako je udržování dostatečného spánku a správného stravování, také velmi pomůže naší neuroprotekci. A konečně, během období léčby musíme aktivně spolupracovat s léčbou lékaře a rychle absolvovat rehabilitační školení, abychom účinně obnovili naši neurologickou funkci.

Kromě toho si pomocí některých metod můžeme také zlepšit paměť. Můžeme si například vypěstovat dobré návyky, jako je čtení, poslech hudby a hraní intelektuálních her, které mohou stimulovat náš mozek a podporovat vytváření a udržování vzpomínek. Zároveň si můžeme vyzkoušet i nějaké trénování paměti, jako je odříkávání slovíček, čísel, zeměpisné polohy atd. Tyto metody dokážou efektivně zlepšit naši paměťovou schopnost.

I když nám mozková mrtvice přinese do života mnoho nepříjemností, pokud aktivně spolupracujeme s léčebným a rehabilitačním výcvikem a vypěstujeme si dobré životní a studijní návyky, můžeme stále žít aktivní a zdravý život a chránit své nervy a paměť. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť a Cistanche deserticola může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche deserticola má antioxidační, protizánětlivé a anti-aging účinky, které mohou pomoci snížit oxidační a zánětlivé reakce v mozku, a tím chránit zdraví nervového systému. Kromě toho může Cistanche deserticola také podporovat růst a opravu nervových buněk, čímž zlepšuje konektivitu a funkci neuronových sítí. Tyto účinky mohou pomoci zlepšit paměť, rychlost učení a myšlení a mohou také zabránit rozvoji kognitivní dysfunkce a neurodegenerativních onemocnění.

Klikněte na vědět, abyste zlepšili krátkodobou paměť

Proto je generická referenční fenofendocie považována za terapeutickou strategii s potenciálem snížit buněčnou smrt v důsledku akutních mozkových příhod. Potenciálními výhradami k tomuto přístupu jsou však pleiotropní nepříznivé účinky, které by mohl mít vzhledem k tomu, že by byly také inhibovány základní fyziologické buněčné procesy. Jako alternativu navrhujeme použití molekul schopných interferovat s patologickou endocytózou specifických neuronálních proteinů přežití.
Jedním z kandidátů na zvážení je NMDAR, internalizovaný jeho nadměrnou stimulací. Ukázalo se, že endocytóza NMDAR obsahujících GluN2B zprostředkovává excitotoxicitu dosud neznámými mechanismy (Wu et al., 2017).
Blokáda tohoto endocytického procesu závislého na clathrinu pomocí buněčně penetrujícího peptidu (CPP) byla schopna inhibovat excitotoxicitu v kultivovaných kortikálních neuronech. Tento CPP (Tat-YEKL) obsahuje 11 aa doménu tatproteinu viru lidské imunodeficience typu 1, který umožňuje připojeným nákladům překročit hematoencefalickou bariéru a plazmatickou membránu, po níž následuje 12 aa C-konce GluN2B odpovídající AP{{9} } motiv vazby.

Výběr CPP jako neuroprotektivních nástrojů pro terapii cévní mozkové příhody se zdá být obzvláště vhodný. VÝZKUM NEUROVÉ REGENERACE｜Vol 16｜No.2｜Únor 2021｜301Obrázek 1｜ Mechanismus účinku neuroprotektivního peptidu TFL457. protein interagující s TrkB (oranžový), který je důležitý pro endocytózu indukovanou excitotoxicitou, čímž zabraňuje sekundárnímu zpracování receptorů a smrti neuronů.

Interakce TrkB s tímto neidentifikovaným proteinem je udržována v přítomnosti kontrolního peptidu TMyc (fialové kolečko) a excitotoxickým poškozením je indukována neuronová smrt. CPP: buněčně penetrující peptid; TFL457 a TMyc: CPP odvozené z Tat; TrkB: tropomyosin-příbuzná kináza B; TrkB-FL: katalyticky aktivní receptor plné délky.

protože vysoce endocytické neurony v ischemické oblasti představují zvýšený příjem peptidů odvozených od Tat (Vaslin et al., 2009), což má za následek selektivní zacílení potenciálních neuroprotektivních CPP na poškozené neurony. V budoucnu bude zajímavé zjistit, zda tento CPP má podobné neuroprotektivní účinky při použití in vivo a může specificky inhibovat pro-smrtící účinky nadměrné aktivace NMDAR při zachování dalších funkcí receptoru.

Dalším možným kandidátem, který má být prozkoumán jako neuroprotektivní cíl, je substrát interagující s kinázou D 220 kDa (Kidins220), downstreamový efektor neurotrofinových receptorů a NMDAR nezbytných pro životaschopnost neuronů. Prokázali jsme, že zpracování Kidins220 calpainem při excitotoxicitě je sekundární k přenosu tohoto proteinu do Golgiho aparátu a časné aktivaci Rap1-GTPázy (LópezMenéndez et al., 2019).

V pozdějších fázích excitotoxického procesu downregulace Kidins220 řídí inaktivaci Rap1 spojenou se snížením aktivity ERK, která ohrožuje přežití neuronů. Prevence endocytózy Kidins220 vyvolané excitotoxicitou by proto mohla být zkoumána jako způsob, jak inhibovat zpracování aktivačních komplexů Rap1 kalpainem, a tak interferovat s vypnutím kaskád přežití Kidins220/Rap1/ERK.

Konečně jsme již prokázali, že interference endocytózy TrkB-FL je relevantní neuroprotektivní strategií in vitro i in vivo. Zjistili jsme, že excitotoxicita snižuje povrchové hladiny tohoto receptoru a následně podporuje jeho intracelulární zpracování několika proteázami (Tejeda et al., 2019). Hlavním mechanismem snižování TrkB-FL je štěpení jeho intracelulární juxtamembránové oblasti calpainem (Vidaurre et al., 2012; obrázek 1).

Sekundárním mechanismem pro TrkB-FL, ale primárním pro regulaci TrkB-T1, je regulovaná intramembránová proteolýza sekvenční metaloproteinázovou/-sekretázovou reakcí, produkující uvolňování těmito isoformami identických receptorových ektodomén, o kterých jsme prokázali, že fungují jako lapače BDNF (Tejeda et al., 2016).

Celkově tyto mechanismy způsobují hlubokou změnu signalizace BDNF excitotoxicitou, pozorovanou nejen u cévní mozkové příhody, ale také u jiných neurologických poruch (Tejeda a Diaz-Guerra, 2017).

Abychom zachovali dráhy přežití regulované BDNF, navrhli jsme CPP odvozený od Tat (TFL 457) obsahující krátkou sekvenci TrkB-FLjuxtamembrány (aa 457–471), o které jsme předpokládali, že by mohla být důležitá pro kontrolu stability receptoru a funkční inexcitotoxicity.

Vybraná sekvence je součástí intracelulární oblasti stanovené jako důležité pro regulaci umístění a funkce TrkB-FL prostřednictvím interakce se sadou různých proteinů, které zahrnují Hrs (Huang et al., 2009).

Pozorovali jsme, že peptid TFL457 specificky zabraňuje časné endocytóze TrkB-FL aktivované excitotoxicitou, na rozdíl od negativní kontroly CPP obsahující nepříbuzné sekvence (TMyc). Předpokládali jsme, že TFL457 by mohl soutěžit s nějakou proteinovou interakcí/stanovenou sekvencí 457–471 v TrkB-FL, která by byla nezbytná pro podporu endocytózy indukované excitotoxicitou.

Protože tento peptid ovlivní pouze interakce specificky vytvořené TrkB-FL, endocytóza jiných povrchových proteinů nebude ovlivněna. Udržením nezpracovaného receptoru na povrchu buňky TFL457 sekundárně interferuje s štěpením TrkB-FL kalpainem a regulovanou intramembránovou proteolýzou, a tak je zachována fosforylace receptoru Tyr816 a signalizace BDNF/TrkB/PLC.

Výsledkem je zachování aktivit proteinu vázajícího se na cAMP odezvu a promotoru faktoru 2 zesilujícího myocyty po této kaskádě, což spouští mechanismus zpětné vazby upřednostňující zvýšenou expresi kritických proteinů pro přežití v neuronech, jako je BDNF nebo samotný TrkBreceptor, což má za následek zvýšenou neuronální životaschopnost.

Vyvinutý neuroprotektivní peptid by mohl být vysoce relevantní pro léčbu mrtvice, protože v myším modelu permanentischemie působí proti downregulaci TrkB-FL při infarktu a účinně snižuje velikost infarktu o téměř 30 % (Tejeda et al., 2019).

Kromě toho TFL457 zlepšuje neurologický výsledek, jak ukazuje pokles průměrného počtu uklouznutí o 42 % v testu hodnotícím rovnováhu a motorickou koordinaci.

Proto tyto výsledky odhalují endocytózu TrkB-FL indukovanou excitotoxicitou jako nový a vysoce relevantní cíl pro terapii mrtvice a otevírají nové cesty pro vývoj nových léků specificky zaměřených na jiné proteiny přežití.

Margarita Díaz-Guerra*

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

Licenční smlouva o autorských právech: Licenční smlouva o autorských právech byla podepsána autorem před zveřejněním.

Kontrola plagiátorství: Dvakrát zkontrolováno iThenticate. Peer review: Externě recenzováno.

Prohlášení o otevřeném přístupu: Toto je žurnál s otevřeným přístupem a články jsou distribuovány v souladu s podmínkami Creative Commons AttributionNonCommercial-ShareAlike 4.0 Licence, která ostatním umožňuje remixovat, vylepšovat a stavět na nekomerčně, pokud je poskytnut odpovídající kredit a nové výtvory jsou licencovány za stejných podmínek.

Otevřený recenzent: Rayudu Gopalakrishna, University of Southern California, USA. Další soubor: Otevřená zpráva o vzájemném hodnocení 1.

Reference

1. Hardingham GE, Fukunaga Y, Bading H (2002) Extrasynaptické NMDAR působí proti synaptickým NMDAR tím, že spouští CREB uzavření a cesty buněčné smrti. NatNeurosci 5:405-414.

2. Huang SH, Zhao L, Sun ZP, Li XZ, Geng Z, Zhang KD, ChaoMV, Chen ZY (2009) Zásadní role Hrs v endocyticyklaci plného TrkB receptoru, ale ne jeho izoformy TrkB.T1. J Biol Chem 284:15126-15136.

3. López-Menéndez C, Simón-García A, Gamir-Morralla A, Pose-Utrilla J, Luján R, Mochizuki N, Díaz-Guerra M, Iglesias T (2019) Excitotoxické zacílení Kidins220 na Golgiho aparát předchází štěpení calpainu 1-aktivační komplexy. Cell Death Dis 10:535.

4. Rudinskiy N, Grishchuk Y, Vaslin A, Puyal J, DelacourteA, Hirling H, Clarke PG, Luthi-Carter R (2009) Kalpainhydrolýza alfa- a beta2-adaptinů snižuje endocytózu závislou na clathrinu a může podporovat neurodegeneraci. J Biol Chem 284:12447-12458.

5. Scott DB, Michailidis I, Mu Y, Logothetis D, Ehlers MD(2004) Endocytóza a degradativní třídění NMDAreceptorů pomocí konzervovaných membránově proximálních signálů. JNeurosci 24:7096-7109.

For more information:1950477648nn@gmail.com