Pati 2: Yon inibitè nan NF-kB ak yon agonis nan AMPK: Prediksyon rezo ak entegrasyon milti-omik yo jwenn chemen siyal pou Acteoside kont maladi alzayme a.
Mar 03, 2022
Kontakte: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Imèl:audrey.hu@wecistanche.com
Ying-Qi Li1†, Yi Chen1†, Si-Qi Jiang1 , Yuan-Yuan Shi2 , Xiao-Li Jiang1 , Shan-Shan Wu1 , Ping Zhou1 , Hui-Ying Wang1 , Ping Li1* ak Fei Li1,2*
1 Eta Kle Laboratwa nan Natirèl Remèd, Lachin Famasetik Inivèsite, Nankin, Lachin, 2 Kolèj nan famasi,Inivèsite Medikal Xinjiang, Urumqi, Lachin
Maladi alzayme a(AD) se kalite demans ki pi souvan.Acteoside(ACT) se yon konpoze izole deCistanche tubulosa, ki posede ekselan pwopriyete neuroprotective. Sepandan, mekanis ki kache nan ACT nan reglemante polarizasyon microglia rete mal defini. Se poutèt sa, yo te etabli yon modèl rezo enfòmatik pou idantifye sib kondwi ACT ak predi mekanis li nan entegre plizyè baz done ki disponib. AlCl3-pwovoke AD(Maladi alzayme a) modèl nan lav zèb zèb te konstitye avèk siksè pou demontre efikasite terapetik ACT. Answit, selil BV-2 LPS yo te dekouvri wòl pozitif ACT nan polarizasyon M1/M2. Chemen NF-kB ak AMPK yo te konfime plis pa analiz transkriptomik, analiz metabolomik, teknik byoloji molekilè, ak debakadè molekilè. Rechèch la bay yon mekanis enfuzif nan ACT ak revele koneksyon ki genyen ant metabolis ak polarizasyon microglia nan pèspektiv nan fonksyon mitokondriyo. Sa ki pi enpòtan, li te bay yon apwòch sistematik ak konplè pou dekouvèt sib dwòg, ki gen ladan chanjman yo nan jèn, metabolit, ak pwoteyin.
Mo kle: acteoside, BV-2 selil, metabolis, RNA-seq, mitokondri, neroenflamasyon
Tretman poualzayme amaladi:Cistanche tubulosa
ACT Mitigate LPS-Induced BV-2 Disfonksyon Mitokondriyo
Mitokondri yo se nan nwayo a nan chemen metabolik yo. Prèv evolye montre ke mitokondri yo se yon jwè kle nan polarizasyon microglial M1 / M2. Yon BECA de estati mitokondri yo nan mòfoloji ak distribisyon selil yo te jije pa TEM. Apre eksitasyon LPS, chromatin nan selil BV-2 yo te kondanse, epi sitoplasm ak mitokondri yo te diminye (Figi 4A). Anplis de sa, kristae mitokondriyo nan gwoup LPS yo te deranje oswa menm disparèt, montre kristoliz pasyèl, rediksyon gwosè, ak mòfoloji ki gen fòm wonn. Enteresan, tretman ACT ta ka soulaje chanjman mòfolojik LPS-induit sou mitokondri. Pa vire, nou egzaminefonksyon mitokondri selil BV-2 trete ak LPS, ki gen ladan pwodiksyon MMP ak ATP. MMP (Figi 4B) ak pwodiksyon ATP nan mitokondri (Figi 4C) te amelyore anpil nan gwoup ACT la konpare ak sa yo ki nan gwoup LPS la. Malfonksyònman mitokondriyo ka gen rapò ak nivo ogmante nan ROS nan selil la. Flow cytometry analiz revele ke kontni an nan ROS te twò chaje nan gwoup la LPS (Figi 4D). Erezman, ACT elimine twòp ROS. Li sijere ke ACT ka retabli fonksyon mitokondri pa netwaye ROS.
ACT Retabli Fonksyon Mitokondri Atravè Regilasyon PGC-1 ak UCP-2
Peroxisome proliferative-activated reseptè-y ko-activator-1a (PGC-1a) jwe yon wòl enpòtan nan byogenesis mitokondriyo (Bi et al., 2019). Eksitasyon LPS la diminye ekspresyon PGC-1a, ki montre malfonksyònman mitokondri yo. Yon fason estrawòdinè, PGC-1yon mRNA jèn ak ekspresyon pwoteyin yo te ranvèse siyifikativman pa tretman ACT nan selil BV-2 ki te trete ak LPS (Figi 4E).
Pwoteyin dekoupaj mitokondriyo-2 (UCP-2) te konnen tou pou kontwole fonksyon mitokondriyo. Kòm yon pwoteyin en nan PGC-1a, li ka kontwole depolarizasyon MMP LPS-induit ak pwodiksyon ROS. Rapò ki sot pase yo endike ke li se santral nan pwosesis la nan aktivasyon microglial, ak règleman opoze nan polarizasyon M1 ak M2 (De Simone et al., 2015). Rezilta Western blot te montre ke nivo pwoteyin UCP-2 te diminye apre eksitasyon LPS. Ko-tretman LPS ak ACT ka ogmante ekspresyon UCP-2 konpare ak tretman LPS la. Nivo ekspresyon mRNA nan UCP-2 te montre tou chanjman ki sanble (Figi 4F). An rezime, ACT te retabli fonksyon mitokondri yo grasa regilasyon PGC-1a ak UCP-2.

ACT reprime Microglia M1 polarizasyon atravè AMPK Aktivasyon
Kòm yon Capteur enèji selilè kle, AMP-aktive pwoteyin kinaz (AMPK) jwe yon wòl enpòtan nan kenbe balans metabolis selilè. An menm tan an, PGC-1a se yon pwoteyin en nan AMPK. Jan yo montre nan analiz modèl rezo a, ACT ta ka kontwole chemen AMPK (Figi 1B). Rezilta yo dekouvri ke LPS inibit aktivasyon AMPK, sa ki lakòz selil
maladi metabolis ak malfonksyònman mitokondriyo. Li enpòtan pou remake ke ACT ka ogmante dòz-depandans ekspresyon pwoteyin p-AMPK (Figi 5A). Li sigjere ke ACT ta ka ogmante ekspresyon PGC-1a epi retabli fonksyon mitokondriyo lè li aktive chemen siyal AMPK la.
Nan etid sa a, pou mennen ankèt sou si deklanchman AMPK te kontribye nan efè règleman ACT sou polarizasyon M1/M2, yo te itilize konpoze C (CC) pou anpeche efè AMPK. Kontrèman ak nivo NO nan gwoup tretman ACT, CC te bloke efè ACT sou nivo NO (Figi 5B). Dapre rezilta sa yo, ACT ka kontwole polarizasyon M1/M2 selil BV-2 pa aktivasyon AMPK.
ACT Obligasyon ak NF-kB ki anpeche ak aktive AMPK
Docking molekilè yo te aplike pou konfime si ACT mare ak pwoteyin NF-kB ak AMPKa. Konklizyon yo te montre ke enèji obligatwa ACT ak NF-kB te -8.4 kcal/mol, pandan ke ACT ak AMPKa te -10.8 kcal/mol. Afinite enpòtan yo te verifye ke ACT te mare ak NF-kB ak AMPKa dirèkteman (Figi 5C,D,F,G). Imedyatman, mòd obligatwa posib ak entèraksyon nan pòch asid amine yo te plis eksplore, ki gen ladan 11 résidus asid amine nan NF-kB (Figi 5E) osi byen ke 12 résidus asid amine nan AMPKa (Figi 5H). Rezilta sa yo endike ke ACT ta ka afekte dirèkteman NF-kB ak AMPKa pou diminye polarizasyon BV-2 microglia M1 epi ankouraje fenotip M2 la.

Cistanche zèb
DISKISYON
Maladi alzayme ase yon maladi malfonksyònman newòn ak kognisyonèl pwogresif ak mekanis konplèks disregulated (Fakhri et al., 2020). Prèv akimile te demontre ke gen yon asosyasyon siyifikatif ant enflamasyon microglia-kondwi nan sèvo a. Microglia yo se makrofaj nan sèvo a (Afridi et al., 2020) ki ta ka aktive nan yon fenotip enflamatwa klasik M1, karakterize pa sekresyon amelyore nan sitokin proenflamatwa (Hanslik and Ulland, 2020). Kòm yon konsekans, twòp deklanchman M1 ka akselere domaj newòn ak neurodegeneration, e menm agrave AD.(Maladi alzayme a)(Bagheri-Mohammadi, 2020). Kidonk, li enperatif pou chèche nouvo apwòch terapetik ki vize a kontwole pwen polarizasyon mikroglia yo, pou yo bay benefis adaptasyon.
Travay anvan nou an te verifye ke ACT gen efè enpòtan sou amelyore aprantisaj ak kapasite memwa, ak pwoteje newòn yo nan rat (Chen Y. et al., 2020). Toujou, etid la te pwouve tou ke ACT te kapab soulaje AlCl3-diskinezi pwovoke ak maladi sistèm kolinerjik nan pwason zèb. Avèk eksite, ACT te prezante aktivite anti-enflamatwa remakab nan selil BV-2 LPS-induit.
ACT siprime polarizasyon M1 pa anpeche chemen NK-kB la. Anplis chemen NF-kB, analiz RNA-seq ak HPLC-Q-TOF-MS te dekouvri tou ke tretman ACT te kapab afekte biosentèz arjinin ak pantothenate ak biosentèz CoA. Yo te rapòte lajman ke iNOS te kapab metabolize Arg nan NO ak sitrulin tandiske Arg-1 te kapab idrolize Arg nan ornitin ak ure, ki asosye ak reparasyon newòn (Rath et al., 2014). Eksitasyon LPS te mennen nan regilasyon nan iNOS (Figi 2D) ak downregulation nan Arg -1 (Figi 2E), sa ki lakòz ogmante nivo NO (Figi 2C). Done yo te dekouvwi ke ACT te soulaje ogmante nivo NO a
biosentèz arjinin.
Asid pantotènik (PA) se substra prensipal pou pantotenat kinaz (Kumar et al., 2020) ak metabolit ki limite pousantaj nan byosentèz CoA. PA se precurseur obligatwa acetyl-CoA, ki se yon enpòtans patikilye pou newòn kolinerjik (Xu et al., 2020) epi li patisipe nan sik trikarboksilik (TCA) (Atamna, 2004). Etid resan yo te montre ke konsantrasyon ki wo nan CoA ta mennen nan mòfoloji mitokondriyo chanje ak pi ba kontni ATP (Kumar et al., 2020). Selil BV-2 ki pwovoke LPS yo te montre yon diminisyon nan kantite mitokondri ak yon chanjman nan fòm mitokondriyo. Apre endiksyon LPS, pwodiksyon ROS nan selil BV-2 ogmante. Lè sa a, ROS ki chaje ak te lakòz fosfolipid manbràn yo te atake pa radikal gratis (Magnani et al., 2020), ki mennen nan pèt la nan MMP ak, nan vire, malfonksyònman mitokondriyo ak rediksyon ATP. Li te eksepsyonèl ke tretman ACT bese diminisyon nan kontni MMP ak ATP. Done sa yo sijere ke ACT pwovoke malfonksyònman mitokondriyo pa reglemante pantothenate ak CoA byosentèz.
Yo te rapòte anpil ke polarizasyon microglia asosye byen ak metabolis selilè (Orihuela et al., 2016). An patikilye, kòm mwaye metabolik la, mitokondri jwe wòl remakab nan reglemante metabolis selilè. Dènyèman, mitokondri yo te pozisyone kòm yon pwen kle detèminan nan polarizasyon microglia (Harry et al., 2020). Pou pi byen konprann mekanis ACT, nou jije aks fonksyonèl mitokondri pa Western blot. Li revele ke ACT pwovoke malfonksyònman mitokondriyo pa deklanchman aks AMPKa/PGC-1/UCP-2.
PGC-1a ak UCP{-2 yo tou de ki gen rapò ak byogenesis mitokondriyo (Uittenbogaard and Chiaramello, 2014; de Oliveira Bristot et al., 2019), epi yo ka konsidere yo kòm regilatè mèt ROS (Jamwal). et al., 2020). Rapò yo endike ke PGC-1a-medyatè byogenesis mitokondriyo ak rediksyon ROS yo depann sou endiksyon UCP-2 (Uittenbogaard and Chiaramello, 2014; de Oliveira Bristot et al., 2019; Jamwal et al., 2020). Akòz twòp chaj ROS, ekspresyon PGC-1a ak UCP{-2 yo te kontwole nan selil BV-2 LPS yo. Li sijere ke ACT te kapab elimine twòp ROS atravè PGC-1a ak UCP-2, kidonk retabli fonksyon mitokondriyo a. Dapre literati a, chanjman PGC-1a nan selil BV-2 yo ka kontribye nan reglemante polarizasyon. Enteresan, rapò anvan yo te jwenn ke ogmante PGC-1yon ekspresyon an anpeche aktivite NF-kB nan selil BV-2 LPS-induit (Yang et al., 2017), ki kalifye relasyon ki genyen ant PGC{{ 24}}a ak NF- kB nan etid nou an.
Ekspresyon PGC-1a afekte pa pwoteyin wout en, tankou AMPK. AMPK se yon pwoteyin kle pou la
antretyen nan omeyostazi selilè (Qiu et al., 2020), jwe divès wòl nan pwomosyon M2 polarizasyon nan mikroglia (Chu et al., 2019). Li modile chemen metabolik nan selil yo (Szewczuk et al., 2020). Nou te jwenn ke ACT ankouraje aktivasyon AMPK. An menm tan an, aplikasyon an nan konpoze C (AMPK inhibitor) bloke efè a nan ACT sou atenuasyon LPS-induit NO depase. Se poutèt sa, ACT tou siprime polarizasyon M1 ki ankouraje LPS atravè chemen siyal AMPK.
Se premye fwa pou rapòte mekanis ACT sou reglemante polarizasyon microglia (Figi 6). Done yo te sipòte ke ACT ta ka devlope kòm yon ajan terapetik pou maladi neurodegenerative ki asosye ak neuroenflamasyon, tankou AD.(Maladi alzayme a). An patikilye, nou te lye polarizasyon microglia ak metabolis selilè, ki eksplike efè ACT atravè chanjman fonksyon mitokondri yo. Idantifikasyon aks metabolik sa a, kòm yon sib nan yon antite inik, ka mennen nan pi bon apwòch terapetik kont polarizasyon microglia M1, patikilyèman nan AD.(Maladi alzayme a).

Anti- alzayme amaladi:Cistanche tubulosa
REFERANS
Afridi, R., Lee, WH, ak Suk, K. (2020). Microglia ale mal: ki lye iminometabolism ak neurodegeneration. Devan. Neurosci selil. 14:246. doi: 10.3389/fncel.2020.00246
Agrawal, I., ak Jha, S. (2020). Mitokondriyo malfonksyònman akMaladi alzayme a: wòl microglia. Devan. Aje Neurosci. 12:252. doi: 10.3389/fnagi.2020.00252
Atamna, H. (2004). Heme, fè, ak pouri mitokondriyo nan aje. Aje Res. Rev. 3, 303–318. doi: 10.1016/j.arr.2004.02.002
Bagheri-Mohammadi, S. (2020). Microglia nanalzayme amaladi: wòl entèraksyon selil souch-microglia nan omeyostazi nan sèvo. Neurochem. Res. 46, 141–148. fè: 10.1007/s11064-020-03162-4
Bi, J., Zhang, J., Ren, Y., Du, Z., Li, Q., Wang, Y., et al. (2019). Irisin soulaje blesi ischemi-repèfizyon fwa pa anpeche twòp fisyon mitokondriyo, ankouraje byogenesis mitokondriyo ak diminye estrès oksidatif. Redox Biol. 20, 296–306. doi: 10.1016/j.redox.2018.10.019
Chen, J., Gao, L., Zhang, Y., Su, Y., Kong, Z., Wang, D., et al. (2020). Acteoside - amelyore aprantisaj strèptozotosin ak andikap memwa lè li ogmante ensilin ipokanp, transpò glikoz, ak metabolis enèji. Phytother. Res. 35, 392–403. doi: 10.1002/ptr.6811
Chen, Y., Li, YQ, Fang, JY, Li, P., ak Li, F. (2020). Etablisman modèl eksperimantal konkouran osteyopowoz la konbine avèkalzayme amaladinan rat ak doub-efè nan echinacoside ak acteoside soti nanCistanche tubulosa. J. Ethnopharmacol. 257, 112834. doi: 10.1016/j.jep.2020.112834
Chu, X., Cao, L., Yu, Z., Xin, D., Li, T., Ma, W., et al. (2019). Saline ki rich ak idwojèn ankouraje polarizasyon microglia M2 ak pèt sinaps ki soti nan konpleman pou retabli defisi konpòtman apre ipoksi-ischemik nan sourit neonatal atravè aktivasyon AMPK. J. Neuroinflammation 16:104.
de Oliveira Bristot, VJ, De Bem Alves, AC, Cardoso, LR, Da Luz Scheffer, D., ak Aguiar, AS Jr. (2019). Wòl siyal PGC-1alpha/UCP2 nan efè benefis fè egzèsis fizik sou sèvo a. Devan. Neurosci. 13:292. doi: 10.3389/fnins.2019.00292
De Simone, R., Ajmone-Cat, MA, Pandolfi, M., Bernardo, A., De Nuccio, C., Minghetti, L., et al. (2015). Pwoteyin dekoupaj mitokondriyo a-2 se yon regilatè mèt tou de repons microglial M1 ak M2. J. Neurochem. 135, 147–156. doi: 10.1111/jnc.13244
Fakhri, S., Pesce, M., Patruno, A., Moradi, SZ, Iranpanah, A., Farzaei, MH, et al. (2020). Atténuation de Nrf2/Keap1/ARE nanalzayme amaladipa metabolit segondè plant yo: yon revizyon mekanik. Molekil 25:4926. doi: 10.3390/ molecules25214926
Hanslik, KL, ak Ulland, TK (2020). Wòl microglia ak enflamasome Nlrp3 nanalzayme amaladi. Devan. Neurol. 11:570711. doi: 10.3389/ fneur.2020.570711
Harry, GJ, Childers, G., Giridharan, S., ak Hernandes, IL (2020). Yon asosyasyon ant mitokondri ak fonksyon efektè mikroglia. Kisa nou panse nou konnen? Neuroimmunol. Neuroinflam. 7, 150–165.
Jamwal, S., Blackburn, JK, ak Elsworth, JD (2020). PPARgamma/PGC1alpha siyal kòm yon potansyèl sib terapetik pou byogenesis mitokondriyo nan maladi neurodegenerative. Pharmacol. La. 219:107705. fè: 10.1016/j. pharmthera.2020.107705
Ji, SL, Cao, KK, Zhao, XX, Kang, NX, Zhang, Y., Xu, QM, et al. (2019). Aktivite antioksidan nan glikozid feniletanoid sou neurotoksisite glutamate-induit. Biosci. Biotechnol. Byochim. 83, 2016–2026. doi: 10. 1080/09168451.2019.1637243
Kumar, A., Kumar, Y., Sevak, JK, Kumar, S., Kumar, N., ak Gopinath, SD (2020). Analiz metabolomik nan selil prensipal misk skelèt imen pandan pwogresyon myogenic. Sci. Rep 10:11824.
Lai, X., Xiong, Y., Zhou, J., Yang, F., Peng, J., Chen, L., et al. (2019). Verbascoside atténue blesi enflamatwa egi nan emoraji serebral eksperimantal nan siprime TLR4. Byochim. Biophys. Res. Komin. 519, 721–726. doi: 10. 1016/j.bbrc.2019.09.057
Li, L., Wang, Y., Wang, H., Lv, L., ak Zhu, ZY (2020). Repons metabolik selil BV-2 pou puerarin sou polarizasyon li yo lè l sèvi avèk ultra-pèfòmans likid kromatografi-spèktrometri mas. Biomed. Chromatogr. 34:e4796.
Li, W., Deng, R., Jing, X., Chen, J., Yang, D., ak Shen, J. (2020). Acteoside amelyore eksperimantal ansefalomyélit otoiminitè nan anpeche deklanchman mitofaji peroxynitrite-medyatè. Radik gratis. Biol. Med. 146, 79–91. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2019.10.408
Li, YQ, Chen, Y., Fang, JY, Jiang, SQ, Li, P., ak Li, F. (2020).
Farmakoloji rezo entegre ak modèl pwason zèb pou mennen ankèt sou konpozan efè doubCistanche tubulosapou trete tou de osteyopowoz la akalzayme amaladi. J. Ethnopharmacol. 254, 112764. doi: 10.1016/j.jep.2020. 112764
Linnerbauer, M., ak Rothhammer, V. (2020). Fonksyon pwoteksyon nan astwosit reyaktif apre ensilte sistèm nève santral la. Devan. Imunol. 11:573256. doi: 10.3389/fimmu.2020.573256
Magnani, ND, Marchini, T., Calabro, V., Alvarez, S., ak Evelson, P. (2020). Wòl mitokondri nan rezo siyal redox ak rezilta li yo nan sendwòm enflamatwa ki gen gwo enpak. Devan. Endocrinol. (Lozann) 11:568305. doi: 10.3389/fendo.2020.568305
Orihuela, R., Mcpherson, CA, ak Harry, GJ (2016). Microglial M1/M2 polarizasyon ak eta metabolik. Br. J. Pharmacol. 173, 649–665. doi: 10.1111/ bph.13139
Perea, JR, Bolos, M., ak Avila, J. (2020). Microglia nanalzayme amaladinan kontèks patoloji tau. Biomolecules 10:439.
Qiu, WQ, Pan, R., Tang, Y., Zhou, XG, Wu, JM, Yu, L., et al. (2020). Polyphenol pitit pitit Lychee inibit aktivasyon NLRP3 enflamasome NLRP3 atravè endiksyon otofaji medyatè LRP1/AMPK. Biomed. Pharmacother. 130:110575. doi: 10.1016/j.biopha.2020.110575
Rath, M., Muller, I., Kropf, P., Closs, EI, ak Munder, M. (2014). Metabolis atravè arginase oswa sintaz oksid nitrique: de wout arjinin konpetisyon nan makrofaj. Devan. Imunol. 5:532. doi: 10.3389/fimmu.2014.00532
Shiao, YJ, Su, MH, Lin, HC, ak Wu, CR (2017). Acteoside ak isoacteoside pwoteje amyloid beta peptide pwovoke sitotoksisite, defisi kognitif ak twoub nerochimik nan vitro ak nan vivo. Ent. J. Mol. Sci. 18:895. doi: 10.3390/ijms18040895
Szewczuk, M., Boguszewska, K., Kazmierczak-Baranska, J., ak Karwowski, BT (2020). Wòl AMPK nan metabolis ak enfliyans li sou reparasyon domaj ADN. Mol. Biol. Rep. 47, 9075–9086. doi: 10.1007/s11033-020-05900-x
Tsukahara, T., Haniu, H., Uemura, T., ak Matsuda, Y. (2020). Potansyèl terapetik nan pwodwi dekonpozisyon fwa kochon: nouvo lide ak pèspektiv pou microglia-medyatè neuroenflamasyon nan maladi neurodegenerative. Byomedsin 8:446. doi: 10.3390/biomedicines8110446
Uittenbogaard, M., ak Chiaramello, A. (2014). Mitokondriyo byogenesis: yon sib terapetik pou maladi neurodevlopmantal ak maladi neurodegenerative. Curr. Pharm. Des. 20, 5574–5593. doi: 10.2174/1381612820666140305224906
Wei, W., Lu, M., Lan, X., Liu, N., Wang, H., Du, J., et al. (2019). Efè neropwotektif verbascoside sou domaj nan sèvo ipoksik-iskemik nan rat neonatal. Neurosci. Lett. 711:134415. doi: 10.1016/j.neulet.2019.134415
Xu, J., Patassini, S., Begley, P., Legliz, S., Waldvogel, HJ, Faull, RLM, et al. (2020). Defisi nan serebral nan vitamin B5 (d-pantothenic asid; pantothenate) kòm yon kòz potansyèlman-revèsib nan neurodegeneration ak demans nan sporadik.alzayme amaladi. Byochim. Biophys. Res. Komin. 527, 676–681. doi: 10. 1016/j.bbrc.2020.05.015
Yang, X., Xu, S., Qian, Y., ak Xiao, Q. (2017). Resveratrol kontwole polarizasyon microglia M1/M2 atravè PGC{3}alpha nan kondisyon blesi neroenflamatwa. Konpòtman nan sèvo. Iminitè. 64, 162–172. doi: 10.1016/j.bbi.2017.03.003

Cistanche tubulosa







