Ekspozisyon nan echapman dyezèl chanje ekspresyon rezo ki enplike nan neurodegeneration nan sèvo zebrafish Pati 3
Mar 04, 2024
Rezilta yo nan konparezon pwoteomik revele regilasyon (overrepresentation) nan ACTG2 (aktin, gamma 2), CAT (catalase), GSR (glutathione-disulfidereductase), GST (glutathione S-transferase), HMOX1 (heme oxygenase 1), ak PRDX1 (peroxiredoxin). 1), osi byen ke downregulation nan ubiquitin-conjugatingenzyme ubcM2, RAP1A (RAP1A, manm fanmi RASoncogene), UBE2E3 (ubiquitin-conjugatingenzyme E2 E3), ak ACTA1 (aktin, alfa 1).
Pwoteomik se yon teknoloji syantifik gwo echèl ki etidye kalite, estrikti, kantite, ak fonksyon pwoteyin nan òganis yo. Nan dènye ane yo, pi plis ak plis etid yo te montre ke proteomik gen rapò ak memwa.
Chèchè yo te dekouvri ke pwoteyin nan sèvo a ka afekte siyal ant newòn, kidonk afekte aktivite mantal tankou aprantisaj ak memwa. Pou egzanp, pifò molekil pwoteyin ki nesesè pou kodaj memwa ak pwosesis depo yo sentèz nan sinaps yo. Molekil pwoteyin sa yo pa sèlman patisipe dirèkteman nan kondiksyon ak transdiksyon siyal nè yo, men tou ka afekte koneksyon sinaptik yo ak estabilite yo ant newòn, kidonk afekte jenerasyon ak konsolidasyon memwa.
Rechèch te jwenn tou ke sèten pwoteyin jwe yon wòl enpòtan nan pwosesis memwa a. Pou egzanp, CaMKII pwoteyin kinaz nan newòn kontwole fòs ak estabilite koneksyon sinaptik epi li jwe yon wòl enpòtan nan aprantisaj ak memwa. Yon lòt pwoteyin enpòtan se BDNF, ki ka ankouraje kwasans newòn, ranfòsman sinaptik, ak siviv newòn, kidonk amelyore konsolidasyon ak antretyen memwa.
Anplis de sa, kèk etid yo te jwenn ke sante fizik ak rejim alimantè tou gen efè enpòtan sou proteomik ak memwa. Dòmi adekwat, fè egzèsis apwopriye, ak yon rejim alimantè ki pa gen anpil grès, ki gen anpil pwoteyin ka ankouraje sentèz pwoteyin ak reparasyon, ki se benefisye pou amelyore memwa ak kapasite mantal.
An rezime, pwoteomik ak memwa yo byen lye. Syantis k ap etidye syans lavi yo de pli zan pli dekouvri ki jan yo modile pwoteòm pou amelyore memwa ak anpeche tretman pou maladi mantal tankou maladi alzayme a. Se poutèt sa, nou ta dwe peye atansyon sou rezilta yo nan rechèch syantifik epi kenbe bon manje, k ap viv, ak abitid fè egzèsis pou kenbe yon sèvo ki an sante, fò epi gen yon pi bon memwa. Li ka wè ke nou bezwen amelyore memwa, ak Cistanche deserticola ka siyifikativman amelyore memwa, paske Cistanche deserticola kapab tou kontwole balans nan nerotransmeteur, tankou ogmante nivo yo nan asetilkolin ak faktè kwasans. Sibstans sa yo trè enpòtan pou memwa ak aprantisaj. Anplis de sa, Cistanche deserticola kapab tou amelyore sikilasyon san ak ankouraje livrezon oksijèn, sa ki ka asire ke sèvo a resevwa ase eleman nitritif ak enèji, kidonk amelyore vitalite nan sèvo ak andirans.
Klike sou konnen 10 fason pou amelyore memwa
Pami yo, downregulation nan ubcM2, yon inibitè nan Nrf2, ka mennen nan aktivite ki pi wo nan chemen sa a. Piske diferan konpozan nan sitoskelèt la (ACTG2 ak ACTA1) konpòte yo yon fason diferan epi konsidere mank de ekspresyon diferans enpòtan nan Nrf2 oswa Keap1, li ka konkli ke ekspoze a DEPe ka pwovoke reyajman nan sitoskelèt la (anfavè Nrf2 translokasyon nan nwayo a) ak aktivasyon an. Nrf2 chemen endirèkteman atravè estrès oksidatif (Fig. 4).
Rezilta sa yo byen sipòte pa analiz transcriptomic nou an, ki montre upregulation nan PRDX, GSR, ak GST (jenn en). Sepandan, analiz transcriptome a plis detaye kec-Fos ak FRA1 (de inibitè nan nikleyè Nrf2) yo siyifikativman downregulated ak Se poutèt sa pèmèt aktivite Nrf2 pi wo pandan tretman an DEPe.
Matirite fagosom
Matirite fagosòm fasilite trafik patikil entènize nan direksyon yon seri estrikti subselilè ki vin pi asid, ki mare ak manbràn, ki lakòz degradasyon patikil. Apre sele oswa essisyon nan manbràn sifas la, phagosome yo fusion ak endosomes byen bonè, endosomes an reta, ak lizozom akonpaye pa chanjman asid siyifikatif nan konpozisyon li yo, konvèti li nan yon milye oksidatif ak degradatif.
Mouvman phagosome fèt ki baze sou cytoskeletal pwoteyin obligatwa (mikrotubules), ki mennen ale nan fizyon an nan endosomesand lysosomes sekans nan yon fason dinamik (Gotthardt et al. 2002). ki gen ladan antijèn endosome bonè 1 (EEA1), konplèks VPSS34, ak SNAREproteins.
Anplis, asidifikasyon fèt an menm tan atravè vATPase (yon ponp proton vacuolar) ki transloke H + atravè manbràn nan epi plis asidifye lumèn nan (Desjardins et al. 1994).
Malgre ke pa gen okenn patisipasyon enpòtan nan chemen sa a yo te jwenn nan nivo transkriptomik, analiz pwoteomik nou an montre downregulation nan ATP6V1A (ATPase H + transpòte V1 subunit A), ATP6V1E1, ATP1B2B, ATP1B3A, ATP6V1F, DYNLRB1 (dynein light chain roadb), TUBA1C(tubulin alpha 1c), TUBB2A, TUBB4A, ak VAMP2(vesicle-asosye pwoteyin manbràn 2) ki sijere ke tretman an ak DEPe ka mennen nan aktivite spirasyon pi ba fagozom oswa chanje pH lizozomal (Fig. 4). Sa a konsistan avèk rapò resan nou an ke ekspoze DEPe rezilta nan pi ba neuronalautophagic fux ak sijere yon mekanis ki kache toksisite newòn nan polisyon lè a (Barnhill et al.2020).
Pwosesis amiloid
Plak amiloid yo se karakteristik blesi nan sèvo neropatolojik nan AD ak PD ak demans. Estrikti sa yo konpoze de A-beta peptide, ki se santral nan fizyopatoloji AD (SadighEteghad et al. 2015).
Amyloid beta trete bygamma-sekretase konplèks (Presenilin1/2) ak beta-sekretase (BACE1) nan Kalite 1 transmembraneprotein-Amyloid pwoteyin (APP). Li konnen ke yon ka2+infux nòmal mennen nan aktivasyon aberan nan Calpain, ki jwe yon wòl nan fosforilasyon nan pwoteyin ki asosye ak mikrotubul Tauvia chemen CDK5 la.
Anplis de sa, estrès oksidatif ki asosye ak akimilasyon A-beta kontribye nan aktivasyon plizyè kinaz, ki gen ladan MAP kinaz, sa ki lakòz fosforilasyon tau. ). Chanjman sa yo patikilyèman enpòtan nan patojèn nan AD ak PD epi yo ta ka yon faktè kontribye nan ki jan polisyon nan lè a ogmante risk.
Analiz ekspresyon nou yo sijere yon enpak destabilizasyon DEPe sou regilatè yo nan pwosesis amiloid kòm twa regilatè ki gen ladan CAPNS1 (kalpain ti subunit 1), MARK1 (mikrotubule affinityregulating kinase 1), ak PRKAR1B (pwoteyin kinasecAMP-depandan tip I regilasyon subunit beta) nivo pwoteyin (figi 4).
Malfonksyònman mitokondriyo
Kòm konsomatè prensipal yo nan oksijèn nan yon selil, mitokondri gen yon foul moun nan transpòtè redox transfere elektwon nan oksijèn, ki lakòz fòmasyon nan espès oksijèn reyaktif (ROS).
Òganèl sa yo genyen yon sistèm defans antioksidan pou detoxifyROS epi evite domaj oksidatif nan lòt eleman selilè. Ekspozisyon DEPe te mennen nan chanjman nan ekspresyon pwoteyin kle ki gen anpil chans lakòz malfonksyònman mitokondriyo. Jan yo montre nan Fig. 4, gen yon bès enpòtan nan nivo pwoteyin ATP synthase (ATP5F1D, ATP5mea), Cytochrome c oksidaz (COX7A2), NADH dehydrogenase (NDUFA10, NDUFS8), 2-oxoglutarate dehydrogenase (OGDH), ak Cytochrome b-c1 subunit konplèks 2 (UQCRC2) ki jwe wòl esansyèl nan transpò elèktron.
Sa a ta ka chanje pwodiksyon ATP epi tou li ka lakòz dirèkteman pwodiksyon ROS ak toksisite. Yo te pwopoze malfonksyònman mitokondriyo pou kontribye nan patojenèz AD ak PD epi, menm jan ak kèk nan chemen yo mansyone pi wo a, polisyon nan lè a ta ka chanje risk lè li deranje fonksyon sa a lorganèl kritik.
Siyal gid axonal
Fòmasyon koneksyon newòn yo mande pou ekstansyon axons ki imigre nan direksyon sib sinaptik yo. Nan kwen dirijan axon an, kòn kwasans axonal la gen reseptè ki gen kapasite pou jwenn siyal gid ki atire ak repulsif ki nesesè pou navigasyon axon an.
Anplis BMP, Shh, ak Wnt (ki te enplike dènyèman nan gid axonal), gen omwen kat gwo gwoup siyal gid: (i) Netrins ak DCC/UNC{0}} reseptè yo; (ii) Plexin, semaphorins, ak reseptè neuropilin; (iii) Fant ak reseptè Robo; ak (iv) Ephrins ak Eph reseptè yo. Pwoteyin sa yo ka swa sekrete ak asosye ak matris ekstraselilè (Slits, Netrins, ak kèk Semaphorins) oswa yo dwe ancrage nan sifas selil la (Ephrins ak yon lòt Semaphorins) (Stoeckli 2018). Tretman ak DEPe enpak sou plizyè aspè nan konsèy axonal.
Nan nivo pwoteyin, plizyè faktè enpòtan ak regilatè yo te chanje sou tretman an. Surreprezantasyon nan PLXNB2 (plexin B2) ak sous-reprezantasyon nan plizyè pwoteyin ki gen ladan ARHGEF11 (Rho guanine nucleotideexchange faktè 11), CHMP1A (chaje pwoteyin kò multivesicular 1A), COPS5 (COP9 signalosomesubunit 5), GNAT1 (G protein subunit GNAT21), alpha transducin 21. (G pwoteyin subunit alfa transducin 2), GNB5 (G pwoteyin subunit beta 5), MYL1 (myosin light chain 1), MYL2 (myosin light chain2), NCK1 (pwoteyin adaptè 1), PLXNA1 (plexin A1), PRKAR1B (pwoteyin kinaz). cAMP-depandan tip I regilasyon subunit beta), RAC3 (Rac fanmi smallGTPase 3), RAP1A (yon manm nan onkogenefamily RAS), SHANK2 (SH3 ak plizyè domains repete ankyrin 2), TUBA1C (tubulin alfa 1c), TUBB2A (tubulin beta 2A klas IIa). ), ak TUBB4A (tubulinbeta 4A klas Iva) sijere yon andikap enpòtan nan konsèy axon nan anbriyon an devlope (Tablo siplemantè 5).
Enteresan, chemen gid axonal la pa te afekte siyifikativman nan nivo transcriptomic, ki sijere ke patisipasyon nan chemen sa a ka yon rezilta en kote kèk nan pwoteyin efèktè / regilatè yo te degrade.
Chanjman nan chemen gid axonal ki dekri isit la ta ka reflete wout nerotoksik ki gen rapò ak AD ak PD oswa tou senpleman reflete entèferans devlopman neral nan devlope anbriyon. Analiz pwofil ekspresyon nan granmoun ki ekspoze nan DEPe ta ede rezoud kesyon sa a.
Lòt chemen
Analiz pwoteomik ak transkriptomik nou yo te demontre tou patisipasyon plizyè chemen ak wout metabolik ki gen ladan degradasyon melatonin, ritm sirkadyèn, siyal junction selil Sertoli-Sertoli, siyal junction epithelial adherens, metabolis òmòn tiwoyid II (via konjigezon ak / oswa degradasyon), siyal RhoA. -5′-fosfat byosentèz II, chemen siyal GP6, siyal RhoGDI, chemen activation prothrombin ekstèn, ak sistèm koagulasyon an. Anpil nan chanjman sa yo ka reflete chanjman akòz entèripsyon devlopman.
Pou egzanp, tou de analiz pwoteomik ak transcriptomic revele ke chemen an fototransduction gen pi gwo chanjman nan ekspresyon sou tretman DEPe. Jan yo montre nan Tablo Siplemantè 5, plizyè jèn, ki gen ladan Opsin, GRK, S-arrestin, Transducin-, Transducin-, PDC, ak GUCA gen yon nivo atenue nan transkripsyon akòz ekspoze a DEPe. Akòz mank de prèv endiksyon nan nenpòt eleman nan chemen sa a, tretman DEPe parèt fè mal devlopman nan sistèm vizyèl la. Sa a konsistan avèk obsèvasyon nou ke je yo pa janm devlope konplètman epi yo piti apre tretman an.
Evalyasyon fonksyonèl
Nan rapò sa a, siyifikatif ogmantasyon nan cytochrome P450 (Cyp1A) te efè ki pi enpòtan nan ekspoze DEPe. Cyp1A metabolize anpil konpoze andojèn ak ekzojèn epi ogmante ekspresyon nan sèvo a ka pwoteje kont, oswa kontribye nan toksisite. Pou pi byen konprann wòl Cyp1A nan toksisite DEPe, nou te itilize CRISPR/Cas9 pou jenere yon modèl knockdown Cyp1A. Piske pwosedi modifye jèn nan pwason zèb gen anpil chans pou yon pwosesis pasyèl ki lakòz anbriyon mozayik, nou itilize tèm "knockdown" (KD) olye pou yo "knockout". Sèvi ak yon sekans-espesifik gid-RNA, nou konvèti premye sit CCA PAM nan yon TGA (sispann) codonin premye exon nan Cyp1A. Yon gid ki pa sib-RNA te altènativman itilize kòm kontwòl scramble (SC).
Lè sa a, total RNA te izole nan tèt yo nan jiska 20 KD ak anbriyon SC (5 pdf), ak knockdownefficiency la te valide pa analiz qPCR. Menm jan ak sa ki te obsève nan etid segondè RNA-Seq, eksperyans sa a te demontre yon endiksyon byen file (30.59-pliye soti nan debaz la) nan Cyp1A sou DEPetreatment nan anbriyon SC yo, pandan y ap anbriyon KD yo te manke yon ogmantasyon konsa nan ekspresyon ( Fig. 5a).
Figi 5b montre siviv sis gwoup anbriyon pandan yon 7-kou lajounen (n pi gran pase oswa egal a 40). Yon ti tan, nan 7pdf, siviv an mwayèn te 89.1%, 74.4%, 79.4%, 68.5%, 48.8%, ak 7.6% pou WT/DMSO, WT/DEPe, SC/DMSO, SC/DEPe, KD/DMSO, ak KD/DEPe, respektivman. Kidonk, KD nan Cyp1A te lakòz siviv redwi men li te redwi dramatikman nan pwason ki trete DEPe yo konpare ak kontwòl yo.
Anplis de sa, KD te lakòz tou yon pousantaj siyifikativman pi wo nan malformasyon mòfolojik (Fig. 5c). Kidonk, endiksyon ekspresyon Cyp1A pa DEPe parèt tankou yon mekanis konpansatwa pwoteksyon. Yon limit enpòtan nan rezilta nou yo se ke nou mezire Cyp1Ainduction nan ekspresyon nan sèvo pwason zèb yo men KDexperiments redwi ekspresyon nan tout anbriyon an.
Enpòtans ak enplikasyon pou maladi neurodegenerative
Polisyon lè a gen yon enpak negatif sou kalite lavi epi li jwe yon wòl enpòtan nan devlopman maladi imen ak bèt. Sèvi ak analiz ekspresyon gwo debi, nou te montre ke tretman DEPe chanje plizyè pwosesis byolojik ak chemen siyal nan tèt tèt anbriyon pwason zèb. Chanjman nan fòmasyon phagosome, pwosesis amiloid, ak fonksyon mitokondriyo yo patikilyèman enpòtan nan neurodegeneration.
Surprenante, rezilta nou yo pa t endike okenn patisipasyon klè nan enflamasyon, ki te ipotèz yo jwe yon wòl enpòtan nan toksisite polisyon lè a. Sa a gen anpil chans paske nou mezire ekspresyon sèlman nan tèt yo nan 5-pèson zèb ki gen yon jou epi yo pa tout kò a. Etid sa yo gen entansyon detèmine kijan sèvo a afekte lè ekspoze a DEPe.
Sèvo a gen mikroglia, ki gen anpil chans aktive pa DEPe, men yo konpoze tankou yon ti fraksyon nan selil yo nan sèvo a ke nenpòt chanjman ka detektab. Anplis de sa, microglia yo pa prezan epi fonksyone nan sèvo a nan devlope lav jiska 3-5 pdf. Poutèt sa, ekspoze bonè pa ka pi enpòtan pou etidye repons enflamatwa yo. Endiksyon an nan metabolis ksenobiotik gen anpil chans tou ki enpòtan kòm yon repons konpansatwa oswa pwoteksyon nan polisyon nan lè a.
Modèl Cyp1AKD nou an valide wòl pwoteksyon chemen sa a epi reprezante yon egzanp ekselan sou fason etid ekspresyon yo ka bay endikasyon enpòtan pou detèmine mekanis toksik yo tankou polisyon lè a. Li pa konnen si polimorfism nan jèn Cyp1A chanje risk AD oswa PD nan moun ki ekspoze a polisyon nan lè a, men rezilta sa yo sijere yon potansyèl entèraksyon jèn-anviwònman epi yo merite plis envestigasyon.
Yon kesyon enpòtan pou adrese se enpòtans ekspoze DEPe a polisyon lè a. DEPe se melanj ki pi komen yo itilize nan rechèch polisyon lè pou kilti selilè ak lòt modèl ki pa fasil pou chanm rale. Ekstrè dichloromethane nan DEP genyen ladan yo moso idrofob tankou PAH ki gen anpil chans antre nan san an ak bioakimilasyon nan sèvo a. Yon etid resan te detèmine konsantrasyon plizyè PAH nan sèvo otopsi moun epi li te jwenn ke yo te genyen konsantrasyon PAH ki sanble anpil ak sa yo itilize nan etid yo prezante la a (Pastor-Beldaet al. 2019). Kidonk, ekspoze yo nan sèvo pwason zèb yo trè enpòtan, paske yo gen PAH ak lòt kantite ki te obsève yo bioakimile nan sèvo imen an.
Rekonesans Nou remèsye ajans sa yo pou finansman travay sa a: Fondasyon Levine (JMB), sibvansyon nan Enstiti Nasyonal Syans Sante Anviwònman, NIEHST32ES015457 (LMB, SK), ak The Parkinson's Alliance (JMB).
Kontribisyon otè Konsepsyon ak konsepsyon etid la (MSJ, LMB, JMB); Akizisyon done (MSJ, HM, LMB, SL): Analiz ak entèpretasyon done (MSJ, LMB, JMB); Redaksyon atik la oswa revize li kritik pou kontni entelektyèl enpòtan (MSJ, HM, LMB, JMB).
Finansman Etid sa yo te sipòte pa Fondasyon Levine (JMB), sibvansyon nan Enstiti Nasyonal Syans Sante Anviwònman, NIEHS T32ES015457 (LMB, SK), ak The Parkinson's Alliance (JMB).
Done Disponibilite Tout done yo disponib nan fichye siplemantè nou yo.
Deklarasyon
Apwobasyon etik Tout eksperyans bèt yo te apwouve pa UCLA Animal Research Committee.
Konsantman pou piblikasyon Tout otè yo apwouve soumèt sa a pou piblikasyon.
Enterè konpetisyon Otè yo deklare pa gen enterè konpetisyon.
Aksè Lib Atik sa a gen yon lisans Creative Commons Attribution 4.0 Entènasyonal Lisans, ki pèmèt itilize, pataje, adaptasyon, distribisyon, ak repwodiksyon nan nenpòt mwayen oswa fòma, depi ou bay otè orijinal la (yo) kredi apwopriye. ak sous la, bay yon lyen ki mennen nan lisans Creative Commons, epi endike si yo te fè chanjman.
Imaj yo oswa lòt materyèl twazyèm pati nan atik sa a yo enkli nan lisans Creative Commons atik la sof si endike otreman nan yon liy kredi nan materyèl la. Si materyèl pa enkli nan lisans Creative Commons atik la epi règleman legal yo pa otorize itilizasyon w la oswa depase itilizasyon otorize a, w ap bezwen jwenn pèmisyon dirèkteman nan men moun ki gen copyright. Pou wè yon kopi lisans sa a.
Referans
Ahmadinejad F, Møller, SG Hashemzadeh-Chaleshtori M, BidkhoriG, Jami MS. Mekanis molekilè dèyè scavengers radikal gratis fonksyone kont estrès oksidatif Antioksidan 2017;6https://doi.org/10.3390/antiox6030051
Barnhill LM, Khuansuwan S, Juarez D, Murata H, AraujoJA, Bronstein JM. 2020. Ekstrè ekstrè dyezèl echapman ekspoze toksisite newòn pa deranje otofaji. Toxicol Sci; https://doi.org/10.1093/toxsci/kfaa055. Disponib:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32298450 [Aksè 1 me 2020].
Bostancıklıoğlu M. Yon aktyalizasyon sou entèraksyon ki genyen ant maladi alzayme a, otofaji, ak enflamasyon. Gene.2019;705:157–66. https://doi.org/10.1016/j.gene.2019.04.040.
Calderón-Garcidueñas L, Maronpot RR, Torres-Jardon R,Henríquez-Roldán C, Schoonhoven R, Acuña-Ayala H,et al. Domaj ADN nan tisi nen ak nan sèvo nan kanin ki ekspoze a polyan lè a asosye ak prèv enflamasyon kwonik nan sèvo ak neurodegeneration.Toxicol Pathol. 2003;31:524–38. https://doi.org/10.1080/01926230390226645.
Calderón-Garcidueñas L, Mora-Tiscareño A, Ontiveros E, Gómez-Garza G, Barragán-Mejía G, Broadway J, et al.Polisyon lè, defisi mantal, ak anomali nan sèvo: yon etid pilòt ak timoun ak chen. Brain Cogn.2008a;68:117–27. https://doi.org/10.1016/j.bandc.2008.04.008.
Calderón-Garcidueñas L, Reed W, Maronpot RR, HenríquezRoldán C, Delgado-Chavez R, Calderón-Garcidueñas A,et al. Enflamasyon nan sèvo ak patoloji tankou alzayme nan moun ki ekspoze a polisyon lè grav. Patòl toksik. 2004;32:650–8. https://doi.org/10.1080/01926230490520232.
Calderón-Garcidueñas L, Solt AC, Henríquez-Roldán C, TorresJardón R, Nuse B, Herritt L, et al. Ekspozisyon alontèm nan polisyon lè a asosye ak neroenflamasyon, yon repons iminitè ki chanje, dezòd baryè san-sèvo, depozisyon ultrafin patikil, ak akimilasyon amiloid -42 ak -synuclein nan timoun ak jèn adilt.Toxicol Pathol. 2008b;36:289–310. https://doi.org/10.1177/0192623307313011.
Calderón-Garcidueñas L, Villarreal-Calderon R, ValenciaSalazar G, Henríquez-Roldán C, Gutiérrez-Castrellón P,Coria-Jiménez R, et al. Enflamasyon sistemik, malfonksyònman andotelial, ak aktivasyon nan timoun ki an sante nan klinik ki ekspoze a polyan lè yo. Inhal Toxicol. 2008c;20:499–506. https://doi.org/10.1080/08958370701864797.
For more information:1950477648nn@gmail.com
