Segona part: polarització de la microglia M1 reprimida per acteòsids mitjançant la via de senyalització NF-κB inhibida i la recuperació de la funció mitocòndria mediada per AMPK

Feu clic aquí per a la part 1

Per obtenir més informació, poseu-vos en contacte amb: ali.ma@wecistanche.com

PART 2 Com els acteòsids de Cistanche milloren la vitalitat de les cèl·lules cerebrals i alleugen la malaltia d'Alzheimer?

Feu clic per extreure cistanche en pols per a la malaltia d'Alzheimer

Discussió

Malaltia d'Alzheimerés una malaltia de disfunció neuronal i cognitiva progressiva, amb mecanismes complexos desregulats[17]. L'acumulació d'evidències ha demostrat una associació significativa entre la inflamació provocada per la microglia al cervell. Sembla tenir un paper crític en la progressió deMalaltia d'Alzheimer. La micròglia són macròfags del cervell[18]. Es podria activar a un fenotip inflamatori clàssic M1, caracteritzat per una secreció millorada de citocines proinflamatòries [4]. L'activació excessiva de M1 podria accelerar el dany neuronal i la neurodegeneració, fins i tot agreujarMalaltia d'Alzheimer[19]. Per tant, és imprescindible buscar nous enfocaments terapèutics dirigits a controlar els punts de polarització de la microglia que puguin proporcionar beneficis adaptatius. El nostre treball anterior ha verificat que l'ACT va tenir efectes significatius en la millora de la capacitat d'aprenentatge i memòria i en la protecció de les neurones de les rates [20]. De manera consistent, el present estudi també ho demostraActeòsidpodria alleujar la discinesia induïda per AlCl3- i el trastorn del sistema colinèrgic en el peix zebra. Emocionada,Acteòsidva presentar activitats antiinflamatòries notables en cèl·lules BV-2 induïdes per LPS. Les persones transcriptòmiques van confirmar els canvis significatius en les cèl·lules induïdes per LPS en comparació amb les cèl·lules control, així com les cèl·lules tractades amb ACT en comparació amb les induïdes per LPS.Acteòsidva suprimir la polarització M1 mitjançant la inhibició de la via NK-κB. Excepte la via NF-κB, RNA-seq també va descobrir que el tractament ACT podria afectar la biosíntesi d'arginina així com la biosíntesi de pantotenat i CoA. Curiosament, les dues vies metabòliques es van confirmar encara més mitjançant l'anàlisi HPLC-Q-TOF-MS. S'ha informat àmpliament que iNOS podria metabolitzar Arg a NO i citrulina, mentre que Arg-1 podria hidrolitzar Arg a ornitina i urea, associat ambreparació de neurones[21]. L'estimulació de LPS va conduir a la regulació a l'alça d'iNOS (Fig. 3a) i a la baixada d'Arg -1 (Fig. 3b), donant lloc a un augment del nivell de NO (Fig. 2f). Les dades ho van descobrirActeòsidva alleujar l'augment del nivell de NO mitjançant la biosíntesi d'arginina.

L'àcid pantotènic (PA) és el substrat principal de la pantotenat quinasa [22], com a metabòlit limitant de la velocitat en la biosíntesi de CoA. PA és el precursor obligat de l'acetil-CoA, que és d'especial importància per a les neurones colinèrgiques[23] i participa en el cicle de l'àcid tricarboxílic (cicle TCA)[24]. Un estudi recent va demostrar que una concentració elevada de CoA comportaria una alteració de la morfologia mitocondrial i un contingut més baix d'ATP [22]. Les cèl·lules BV-2 induïdes per LPS van mostrar una disminució del nombre de mitocondris i un canvi de forma mitocondrial. Després de ser induït per LPS, la producció de ROS va augmentar a les cèl·lules BV-2. Aleshores, el ROS sobrecarregat va fer que els fosfolípids de membrana fossin atacats pels radicals lliures [25]. Va provocar la pèrdua de MMP, al seu torn, disfunció mitocondrial i esgotament d'ATP. Va ser excepcional que el tractament ACT va mitigar la disminució del contingut de MMP i ATP. Aquestes dades van suggerir que l'ACT va induir una disfunció mitocondrial mitjançant la regulació de la biosíntesi de pantotenat i CoA. S'ha informat àmpliament que la polarització de la microglia està estretament associada amb el metabolisme cel·lular [14]. En particular, com a centre metabòlic, els mitocondris tenen un paper notable en la regulació del metabolisme cel·lular. Recentment, els mitocondris s'han posicionat com un punt determinant clau en la polarització de la microglia [26]. Per entendre millor el mecanisme de l'ACT, vam jutjar l'eix funcional dels mitocondris mitjançant l'anàlisi de western blot. Va revelar que l'ACT va induir una disfunció mitocondrial mitjançant l'activació de l'eix AMPK /PGC- 1/UCP-2. PGC-1 i UCP-2 estan relacionats amb la biogènesi mitocondrial[27, 28], i es pot considerar que són els reguladors mestres de ROS[29]. Els informes indiquen que la biogènesi mitocondrial mediada per PGC-1 -i la reducció de ROS depenen de la inducció d'UCP-2[27–29]. A causa de la sobrecàrrega de ROS, l'expressió de PGC-1 i UCP-2 es va reduir a les cèl·lules BV-2 induïdes per LPS. Va suggerir que l'ACT podria eliminar l'excés de ROS mitjançant PGC-1 i UCP-2, restaurant així la funció mitocondrial. Segons la literatura, l'alteració de PGC-1 a les cèl·lules BV-2 podria contribuir a regular la polarització. Curiosament, un informe anterior ha trobat que l'augment de l'expressió PGC-1 inhibia l'activitat de NF-κB a les cèl·lules BV-2 induïdes per LPS[30]. Va qualificar la relació entre PGC-1 i NF-κB al nostre estudi. L'expressió de PGC-1 es veu afectada per proteïnes de la via aigües amunt, com AMPK. AMPK és la proteïna clau per al manteniment de l'homeòstasi cel·lular [31], jugant diversos papers en la promoció de la polarització M2 de la microglia[32]. Modula les vies metabòliques a les cèl·lules[33]. Vam trobar que ACT va promoure l'activació d'AMPK. Al mateix temps, l'aplicació del compost C (inhibidor de l'AMPK) va bloquejar l'efecte de l'ACT sobre l'atenuació de l'excés de NO induït per LPS. Per tant, ACT també va suprimir la polarització M1 estimulada per LPS mitjançant la via de senyalització AMPK. És la primera vegada que s'informa del mecanisme de l'ACT sobre la regulació de la polarització de la microglia (Fig. 10). Les dades van recolzar que l'ACT es podria desenvolupar com a agent terapèutic per a malalties neurodegeneratives associades a la neuroinflamació, com la MA. Especialment, vam vincular la polarització de la microglia amb el metabolisme cel·lular, explicant l'efecte de l'ACT mitjançant l'alteració de la funció mitocondrial. La identificació d'aquest eix metabòlic, l'orientació d'aquest com a entitat única, podria permetre enfocaments terapèutics molt millors contra la polarització de la microglia M1, especialment en la MA.

Abreviatures

AD

Malaltia d'Alzheimer; ACTE: Acteòsid; RNA-Seq: RNA-Seqüenciació; dpf:dies post-fertilització; DPZ: clorhidrat de donepezil; AS: velocitat mitjana; ΔS: canvi de velocitat; RRD: taxa de recuperació de discinesia; RE:eficiència de resposta; ELISA: assaig immunoabsorbent lligat a enzims; LPS: lipopolisacàrid; CCK-8:Kit de recompte de cèl·lules-8; AChE: acetilcolinesterasa; ChAT:colina acetiltransferasa; NO: òxid nítric; QC: control de qualitat; Q-TOF: Temps de vol quadrúpol; PCA: anàlisi de components principals; PLS-DA:anàlisi discriminant de mínims quadrats parcials; MMP: potencial de membrana mitocondrial; ROS: espècies reactives d'oxigen; ATP: adenosina 5'-trifosfat mitocondrial; TEM: microscòpia electrònica de transmissió; qRT-PCR: reacció en cadena de la polimerasa en temps real quantitativa; iNOS: òxid nítric sintasa; DEGs: gens expressats de manera diferent; GO:Gene Ontologia; KEGG: Enciclopèdia de gens i genomes de Kyoto; Arg: arginina; GAPDH:gliceraldehid-3-fosfat deshidrogenasa; PGC-1 :coactivador del receptor activat proliferatiu de peroxisome-1; UCP-2: proteïna de desacoblament mitocondrial-2; AMPK: proteïna quinasa activada per AMP; CC: compost C; PA: Àcid pantotènic.

Contribucions dels autors Pàgina 13/34Tots els autors van participar en la redacció de l'article o en la revisió crítica del contingut intel·lectual important, i tots els autors van aprovar la versió final que es publicava. Concepció i disseny de l'estudi: YQL, FL; adquisició de dades: YQL, YC i SQJ; anàlisi i interpretació de dades: YQL, XLJ, YYS i SSW. Els autors van llegir i aprovar el manuscrit final. Agraïments Els autors estan agraïts a la Sra Ping Zhou, Yu-Meng Shen i el Sr Wei Jiang per la seva assistència tècnica.

Referències

1 Perea JR, Bolos M, Avila J. Microglia in Alzheimer's Disease in the Context of Tau Pathology.Biomolècules. 2020; 10.

2. Shiao YJ, Su MH, Lin HC, Wu CR. L'acteòsid i l'isoacteòsid protegeixen el pèptid beta-amiloide induïtCitotoxicitat, dèficit cognitiu i trastorns neuroquímics in vitro i in vivo. Int J Mol Sci.2017; 18. 

3. Linnerbauer M, Rothhammer V. Funcions protectores dels astròcits reactius després de la centralInsult del sistema nerviós. Front Immunol. 2020;11:573256.

4. Hanslik KL, Ulland TK. El paper de la microglia i l'ammasoma Nlrp3 en la malaltia d'Alzheimer.Neurol frontal. 2020;11:570711.

5. Tsukahara T, Haniu H, Uemura T, Matsuda Y. Therapeutic Potential of Porcine Liver DescompositionProducte: nous coneixements i perspectives per a la neuroinflamació mediada per la microgliaMalalties Neurodegeneratives. Biomedicines. 2020; 8.

6. Li L, Wang Y, Wang H, Lv L, Zhu ZY. Respostes metabòliques de les cèl·lules BV-2 a la puerarina en la seva polaritzacióutilitzant cromatografia líquida d'ultra rendiment-espectrometria de masses. Cromatograma Biomed.2020;34:e4796. 

7. Agrawal I, Jha S. Disfunció mitocondrial i malaltia d'Alzheimer: paper de la microglia. Envelliment frontalNeurosci. 2020;12:252.

8. Wei W, Lu M, Lan X, Liu N, Wang H, Du J, et al. Efecte neuroprotector de Verbascoside sobre hipòxic-isquèmicdany cerebral a la rata neonatal. Neurosci Lett. 2019;711:134415.

9. Lai X, Xiong Y, Zhou J, Yang F, Peng J, Chen L, et al. El verbascòsid atenua la inflamació agudalesió en hemorràgia cerebral experimental mitjançant la supressió de TLR4. Biochem Biophys Res Commun.2019;519:721–6. 

10. Ji SL, Cao KK, Zhao XX, Kang NX, Zhang Y, Xu QM, et al. Activitat antioxidant del feniletanoideglucòsids sobre la neurotoxicitat induïda pel glutamat. Biosci Biotechnol Biochem. 2019;83:2016–26.

11. Chen J, Gao L, Zhang Y, Su Y, Kong Z, Wang D, et al. Induït per estreptozotocina millorada per acteòsidsdeteriorament de l'aprenentatge i la memòria mitjançant la regulació de la insulina de l'hipocamp, el transport de glucosa imetabolisme energètic. Phytother Res. 2020.Pàgina 14/34Pàgina 15/34

12. Li W, Deng R, Jin X, Chen J, Yang D, Shen J. L'acteòsid millora l'autoimmunitat experimentalencefalomielitis mitjançant la inhibició de l'activació de la mitofagia mediada per peroxinitrits. Radic Lliure BiolMed. 2020;146:79–91.

13. Li YQ, Chen Y, Fang JY, Jiang SQ, Li P, Li F. Farmacologia de xarxa integrada i model zebra¦sh ainvestigar components de doble efecteCistanche tubulosaper tractar tant l'osteoporosi comMalaltia d'Alzheimer. J Etnofarmacol. 2020;254:112764.

14. Orihuela R, McPherson CA, Harry GJ. Polarització microglial M1/M2 i estats metabòlics. Br JPharmacol. 2016;173:649–65.

15. Bi J, Zhang J, Ren Y, Du Z, Li Q, Wang Y, et al. L'irisina alleuja la lesió hepàtica per isquèmia-reperfusióinhibint la fusió mitocondrial excessiva, promovent la biogènesi mitocondrial i disminuintestrès oxidatiu. Redox Biol. 2019;20:296–306.

16. De Simone R, Ajmone-Cat MA, Pandol¦ M, Bernardo A, De Nuccio C, Minghetti L, et al. ElLa proteïna de desacoblament mitocondrial-2 és un regulador principal de les respostes microglials M1 i M2. JNeuroquimia. 2015;135:147–56.

17. Fakhri S, Pesce M, Patruno A, Moradi SZ, Iranpanah A, Farzaei MH, et al. Atenuació deNrf2/Keap1/ARE a la malaltia d'Alzheimer per metabòlits secundaris de plantes: una revisió mecanicista.Molècules. 2020; 25.

18. Afridi R, Lee WH, Suk K. Microglia Gone Awry: Linking Immunometabolism to Neurodegeneration.Neurosci de cèl·lules frontals. 2020;14:246.

19. Bagheri-Mohammadi S. Microglia en la malaltia d'Alzheimer: el paper de la interacció cèl·lula mare-micrògliaen l'homeòstasi cerebral. Neurochem Res. 2020.

20. Chen Y, Li YQ, Fang JY, Li P, Li F. Establiment del model experimental concurrent d'osteoporosicombinat amb la malaltia d'Alzheimer en rates i els efectes duals de l'echinacòsid i l'acteòsid deCistanche tubulosa. J Etnofarmacol. 2020;257:112834.

21. Rath M, Muller I, Kropf P, Closs EI, Munder M. Metabolisme via arginasa o síntesi d'òxid nítric: dosCompetició de vies de l'arginina en macròfags. Front Immunol. 2014;5:532.

22. Kumar A, Kumar Y, Sevak JK, Kumar S, Kumar N, Gopinath SD. Anàlisi metabolòmica de primàriacèl·lules musculars esquelètics humans durant la progressió miogènica. Ciència Rep. 2020;10:11824.

23. Xu J, Patassini S, Begley P, Church S, Waldvogel HJ, Faull RLM, et al. Deficiència cerebral de vitaminaB5 (àcid d-pantotènic; pantotenat) com a causa potencialment reversible de neurodegeneració idemència en la malaltia d'Alzheimer esporàdica. Biochem Biophys Res Commun. 2020;527:676–81.

24. Ataman H. Heme, el ferro i la decadència mitocondrial de l'envelliment. Aging Res Rev. 2004;3:303–18.

25. Magnani ND, Marchini T, Calabro V, Alvarez S, Evelson P. Role of Mitochondria in the Redox SignalingXarxa i els seus resultats en síndromes inflamatòries d'alt impacte. Front Endocrinol (Lausana).2020;11:568305. 

26. Harry GJ, Childers G, Giridharan S, Hernandes IL. Una associació entre mitocondris ifunció efectora de la microglia. Què creiem que sabem? Neuroimmunol Neuroin§amm. 2020;7:150–65.

27. Uittenbogaard M, Chiaramello A. Biogènesi mitocondrial: un objectiu terapèutic per atrastorns del neurodesenvolupament i malalties neurodegeneratives. Curr Pharm Des. 2014;20:5574–93.

28. de Oliveira Bristot VJ, de Bem Alves AC, Cardoso LR, da Luz Scheffer D, Aguiar AS. Jr. El paper deSenyalització PGC-1alfa/UCP2 en els efectes beneficiosos de l'exercici físic sobre el cervell. DavantNeurosci. 2019;13:292.

29. Jamwal S, Blackburn JK, Elsworth JD. Senyalització PPARgamma/PGC1alpha com a potencial terapèuticobjectiu de la biogènesi mitocondrial en trastorns neurodegeneratius. Pharmacol Ther. 2020: 107705.

30. Yang X, Xu S, Qian Y, Xiao Q. El resveratrol regula la polarització de la microglia M1/M2 mitjançant PGC-1alfa encondicions de lesió neuroinflamatòria. Immunitat del comportament cerebral. 2017;64:162–72.

31. Qiu WQ, Pan R, Tang Y, Zhou XG, Wu JM, Yu L, et al. El polifenol de llavors de litxi inhibeix l'induït per Abetaactivació de l'ammasoma NLRP3 mitjançant la inducció d'autofàgia mediada per LRP1/AMPK. BiomedPharmacother. 2020;130:110575.

32. Chu X, Cao L, Yu Z, Xin D, Li T, Ma W, et al. La solució salina rica en hidrogen afavoreix la polarització de la microglia M2i la pèrdua de sinapsi mediada pel complement per restaurar els dèficits de comportament després de la hipòxia-isquèmia enratolins neonatals mitjançant l'activació d'AMPK. J Neuroinflamació. 2019;16:104.

33. Szewczuk M, Boguszewska K, Kazmierczak-Baranska J, Karwowski BT. El paper de l'AMPK ametabolisme i la seva influència en la reparació de danys a l'ADN. Mol Biol Rep. 2020.