Parte seconda| Un inibitore di NF-κB e un agonista di AMPK: previsione della rete e integrazione multi-omica per derivare percorsi di segnalazione per l'acteoside contro il morbo di Alzheimer
Mar 04, 2022
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DISCUSSIONE
Il morbo di Alzheimerè una malattia progressiva con disfunzione neuronale e cognitiva con complessi meccanismi disregolati (Fakhri et al., 2020). L'evidenza accumulata ha dimostrato che esiste un'associazione significativa tra l'infiammazione guidata dalla microglia nel cervello. Le microglia sono macrofagi nel cervello (Afridi et al., 2020) che potrebbero essere attivati in un fenotipo infiammatorio M1 classico, caratterizzato da una maggiore secrezione di citochine proinfiammatorie (Hanslik e Ulland, 2020). Di conseguenza, un'eccessiva attivazione di M1 potrebbe accelerare il danno neuronale e la neurodegenerazione e persino esacerbareIl morbo di Alzheimer(Bagheri-Mohammadi, 2020). Pertanto, è imperativo cercare nuovi approcci terapeutici volti a controllare i punti di polarizzazione della microglia, in modo da fornire benefici adattativi.
Il nostro lavoro precedente lo ha verificatoAtteosidiha effetti significativi sul miglioramento delle capacità di apprendimento e memoria e sulla protezione dei neuroni nei ratti (Chen Y. et al., 2020). Coerentemente, anche il presente studio lo ha dimostratoAtteosidipotrebbe alleviare la discinesia indotta da AlCl3-e il disturbo del sistema colinergico nel pesce zebra. Animatamente,Atteosidiha presentato notevoli attività antinfiammatorie nelle cellule BV-2 indotte da LPS.
Atteosidisoppresso la polarizzazione M1 inibendo il percorso NK-κB. Oltre al percorso NF-κB, l'analisi RNA-seq e HPLC-Q-TOF-MS ha anche scoperto che il trattamento con acteoside potrebbe influenzare la biosintesi dell'arginina, nonché la biosintesi del pantotenato e del CoA. È stato ampiamente riportato che iNOS potrebbe metabolizzare Arg in NO e citrullina mentre Arg-1 potrebbe idrolizzare Arg in ornitina e urea, che sono associati alla riparazione dei neuroni (Rath et al., 2014). La stimolazione LPS ha portato alla sovraregolazione di iNOS (Figura 2D) e alla sottoregolazione di Arg-1 (Figura 2E), con conseguente aumento del livello di NO (Figura 2C). I dati hanno scoperto che ACT ha alleviato l'aumento del livello di NO attraverso la biosintesi dell'arginina.
L'acido pantotenico (PA) è il substrato principale per la pantotenato chinasi (Kumar et al., 2020) e il metabolita limitante nella biosintesi del CoA. La PA è il precursore obbligato dell'acetil-CoA, che è di particolare importanza per i neuroni colinergici (Xu et al., 2020) e partecipa al ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA) (Atamna, 2004). Studi recenti hanno dimostrato che concentrazioni elevate di CoA porterebbero a una morfologia mitocondriale alterata e a un contenuto di ATP inferiore (Kumar et al., 2020). Le cellule BV-2 indotte da LPS hanno mostrato una diminuzione del numero di mitocondri e un cambiamento della forma mitocondriale. Dopo l'induzione di LPS, la produzione di ROS nelle cellule BV-2 è aumentata. Quindi, il ROS sovraccaricato ha causato l'attacco dei fosfolipidi di membrana da parte dei radicali liberi (Magnani et al., 2020), portando alla perdita di MMP e, a sua volta, alla disfunzione mitocondriale e all'esaurimento dell'ATP. È stato eccezionale che il trattamento con ACT ha mitigato la diminuzione del contenuto di MMP e ATP. Questi dati hanno suggerito che l'ACT ha indotto una disfunzione mitocondriale regolando la biosintesi del pantotenato e del CoA.
È stato ampiamente riportato che la polarizzazione della microglia è strettamente associata al metabolismo cellulare (Orihuela et al., 2016). In particolare, come hub metabolico, i mitocondri svolgono ruoli notevoli nella regolazione del metabolismo cellulare. Recentemente, i mitocondri sono stati posizionati come un punto determinante chiave nella polarizzazione della microglia (Harry et al., 2020). Per comprendere meglio il meccanismo dell'ACT, abbiamo giudicato l'asse funzionale dei mitocondri mediante Western blot. Lo ha rivelatoATTOdisfunzione mitocondriale indotta dall'attivazione dell'asse AMPK/PGC-1/UCP-2.
PGC-1 e UCP-2 sono entrambi correlati alla biogenesi mitocondriale (Uittenbogaard e Chiaramello, 2014; de Oliveira Bristot et al., 2019) e possono essere considerati i principali regolatori di ROS (Jamwal et al., 2020). I rapporti hanno indicato che la biogenesi mitocondriale mediata da PGC-1 -e la riduzione dei ROS dipendono dall'induzione di UCP-2 (Uittenbogaard e Chiaramello, 2014; de Oliveira Bristot et al., 2019; Jamwal et al., 2020) . A causa del sovraccarico di ROS, l'espressione di PGC-1 e UCP-2 è stata sottoregolata nelle cellule BV-2 indotte da LPS. Lo ha suggeritoATTOpotrebbe eliminare i ROS eccessivi tramite PGC-1 e UCP-2, ripristinando così la funzione mitocondriale. Secondo la letteratura, l'alterazione della PGC-1 nelle cellule BV-2 potrebbe contribuire alla regolazione della polarizzazione. È interessante notare che il rapporto precedente ha rilevato che l'aumento dell'espressione di PGC-1 ha inibito l'attività di NF-κB nelle cellule BV-2 indotte da LPS (Yang et al., 2017), che ha qualificato la relazione tra PGC{{ 9}} e NF-κB nel nostro studio.
L'espressione di PGC-1 è influenzata dalle proteine del percorso a monte, come AMPK. L'AMPK è una proteina chiave per il mantenimento dell'omeostasi cellulare (Qiu et al., 2020), svolgendo vari ruoli nel promuovere la polarizzazione M2 della microglia (Chu et al., 2019). Modula le vie metaboliche nelle cellule (Szewczuk et al., 2020). L'abbiamo trovatoAtteosidipromosso l'attivazione di AMPK. Allo stesso tempo, l'applicazione del composto C (inibitore dell'AMPK) ha bloccato l'effetto di ACT sull'attenuazione dell'eccesso di NO indotto da LPS. Pertanto, ACT ha anche soppresso la polarizzazione M1 stimolata da LPS tramite la via di segnalazione AMPK.
È la prima volta che viene riportato il meccanismo di ACT sulla regolazione della polarizzazione della microglia (Figura 6). I dati hanno sostenuto che l'ACT potrebbe essere sviluppato come agente terapeutico per le malattie neurodegenerative associate alla neuroinfiammazione, come l'AD. In particolare, abbiamo collegato la polarizzazione della microglia con il metabolismo cellulare, spiegando l'effetto di ACT attraverso l'alterazione della funzione dei mitocondri. L'identificazione di questo asse metabolico, come bersaglio di un'entità unica, può portare ad approcci terapeutici molto migliori contro la polarizzazione della microglia M1, in particolare inIl morbo di Alzheimer.
DICHIARAZIONE ETICA
Lo studio sugli animali è stato esaminato e approvato dall'Animal Ethics Committee della China Pharmaceutical University
CONTRIBUTI D'AUTORE
Y-QL, YC, Y-YS e S-QJ hanno eseguito concettualizzazione e metodologia. Y-QL ha eseguito la preparazione del campione. Y-QL, S-QJ, Y-YS e S-SW hanno eseguito la cura dei dati e il lavoro sperimentale. Y-QL, YC e X-LJ hanno eseguito la scrittura e la preparazione della bozza originale. FL e PL hanno eseguito la supervisione, la revisione e l'editing. Tutti gli autori hanno contribuito all'articolo e hanno approvato la versione presentata.
FINANZIAMENTI
Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni del National Key R&D Program of China (2019YFC1711000), della National Natural Science Foundation of China (n. 81860773 e 81873185), della Natural Science Foundation of Jiangsu Province (n. BK20181327) e della Xinjiang Science Fondo per il progetto Distinguished Young Scholar (n. 2018Q003).
RINGRAZIAMENTI
Gli autori sono stati grati a PZ, H-YW, Yu-Meng Shen e Wei Jiang per la loro assistenza tecnica, così come a Jia-Lin Yu per il suo lucido.
