GRP78 الإفراط في التعبير يطلق PINK 1- IP3R بوساطة الالتهام العصبي الجزء 3

3.1.3. تحريض الميتوفاجي بواسطة GRP78 الإفراط في التعبير يتوسط الحماية العصبية

لقد افترضنا أن الحماية العصبية التي تتم بوساطة GRP78-قد تكون من خلال تحفيز الالتهام الذاتي الانتقائي للميتوكوندريا لتسريع عملية إزالة العضيات المعيبة.

في السنوات الأخيرة، أظهرت المزيد والمزيد من الدراسات أن الميتوكوندريا تلعب دورًا مهمًا في تكوين الذاكرة والحفاظ عليها. الميتوكوندريا هي عضو مهم في الخلايا المسؤولة عن إنتاج الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، تشارك الميتوكوندريا أيضًا في تنظيم عملية التمثيل الغذائي للخلية بأكملها وتوازن تفاعلات الأكسدة والاختزال. وقد وجدت الدراسات الحديثة أيضًا أن الميتوكوندريا يمكن أن تؤثر أيضًا على ترسيخ الذاكرة طويلة المدى من خلال تنظيم التغيرات في استثارة الخلايا العصبية.

الميتوكوندريا هي المسؤولة عن عملية التمثيل الغذائي التأكسدي في الخلايا، وتنتقل طاقة الخلايا بشكل رئيسي عن طريق أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) في الميتوكوندريا. تحتاج الخلايا العصبية، باعتبارها وحدات نقل المعلومات في جسم الإنسان، إلى طاقة عالية بشكل خاص، لذا فإن الوظيفة الطبيعية للميتوكوندريا الصحية ضرورية للخصائص الفسيولوجية للخلايا العصبية والوظيفة الطبيعية للجهاز العصبي. وقد وجد الباحثون أنه في حالة المرض أو الشيخوخة، تتضرر صحة الميتوكوندريا وتتراجع وظيفتها، مما يؤدي إلى تراجع وظيفة الخلايا العصبية وتأثر قدرة الذاكرة.

يتطلب تكوين الذاكرة وصيانتها تنسيقًا معقدًا بين الخلايا العصبية والمشابك العصبية والميتوكوندريا في نفس الوقت. في نقاط الاشتباك العصبي في نهاية الخلايا العصبية، تقع الميتوكوندريا بين الخلايا العصبية والخلايا الدبقية التي تدعم الخلايا العصبية. تقدم هذه المشابك العصبية بنية محددة وهي عالية المرونة، ويمكن تعديلها وفقًا لاحتياجات الذاكرة والتعلم. تشبه الميتوكوندريا "مركز إنتاج" المشابك العصبية، حيث تزود الخلايا العصبية والمشابك العصبية بالطاقة والمواد التي تحتاجها، والتي يمكنها تنظيم استثارة الخلايا العصبية بسرعة والحفاظ على مرونة واستقرار المشابك العصبية على المدى الطويل.

هناك اتجاه بحثي آخر يتعلق بالميتوكوندريا والذاكرة وهو علاج الخلايا من خلال العوامل المرتبطة بالتحول (نوع من البروتين). يمكن لهذا العلاج أن يعزز وظيفة الميتوكوندريا، ويزيد معدل الأيض، ويحمي صحة الخلايا العصبية والمشابك العصبية. وبناء على هذه الدراسات، يقترح أنه من خلال تعزيز صحة الميتوكوندريا، يمكننا تعزيز ذاكرتنا وقدرتنا الفكرية مع تقليل خطر الإصابة بمرض الزهايمر والأمراض العصبية الأخرى.

باختصار، الميتوكوندريا جزء لا يتجزأ من تكوين الذاكرة وصيانتها. تعد صحة الميتوكوندريا ضرورية للوظيفة الطبيعية للخلايا العصبية والمشابك العصبية وللحفاظ على اللدونة والاستقرار على المدى الطويل. يجب أن نهتم بالنظام الغذائي وممارسة الرياضة وعادات نمط الحياة للحفاظ على صحة الميتوكوندريا وتقليل خطر الإصابة بمرض الزهايمر والأمراض العصبية الأخرى وتعزيز ذكائنا وذاكرتنا. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين الذاكرة، ويمكن لـ Cistanche تحسين الذاكرة بشكل كبير لأنه يمكنه أيضًا تنظيم توازن الناقلات العصبية، مثل زيادة مستويات الأسيتيل كولين وعوامل النمو، وهي مهمة جدًا للذاكرة والتعلم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ Cistanche deserticola تحسين تدفق الدم وتعزيز توصيل الأكسجين، مما يضمن حصول الدماغ على التغذية والطاقة الكافية، وبالتالي تحسين حيوية الدماغ والقدرة على التحمل.

انقر فوق معرفة طرق تحسين ذاكرتك

دعمًا لهذه الفرضية، ثبت أن GRP78 يعزز الالتهام الذاتي الكلي [4] (يشار إليه فيما يلي باسم الالتهام الذاتي).

لقد سعينا إلى تحديد ما إذا كانت الالتهام الذاتي ضروريًا للحماية العصبية المستحثة بـ GRP78- باستخدام العديد من مُعدِّلات الالتهام الذاتي المميزة جيدًا: الراباميسين، الذي ينشط الالتهام الذاتي عن طريق تثبيط mTORC1، ومثبطين لتدفق الالتهام الذاتي: 3- ميثيلدينين ({{4) }}MA)، وهو مثبط للفئة الثالثة فسفاتيديلينوسيتولكيناز PI3K، وLY294002، وهو مثبط للفئة الأولى PI3K.

جميع مُعدِّلات الالتهام الذاتي الثلاثة انخفضت نسبة البقاء على قيد الحياة في كل من مجموعتي GFP وGRP78 في الخلايا المعالجة بـ Tun مقارنةً بالمركبة (الشكل 4A). تشير هذه النتائج إلى أن البدء الصحيح للالتهام الذاتي، من خلال مسار PI3K-Beclin1، والتدفق المتأخر كان ضروريًا، وإن لم يكن كافيًا، للتأثيرات الوقائية العصبية للإفراط في التعبير عن GRP78 في الخلايا المجهدة ER.

الشكل 3. ينقذ الإفراط في التعبير عن GRP78 خلل الميتوكوندريا في خلايا NSC34 المجهدة. (أ) الرسم البياني المناعي والشريطي الذي يوضح مستويات GRP78 في خلايا NSC34 المصابة نوويًا باستخدام ناقل البلازميد للإفراط في التعبير عن GRP78 أو التحكم في البروتينات غير المرتبطة (GFP). (ب) النسبة المئوية لبقاء GFP- أو GRP 78- معبرة عن خلايا NSC34 (يعني ± SEM) بعد 24 ساعة في وسط يحتوي على 1 ميكروغرام / مل تونيكاميسين (تون) (يسار) أو 1 0 ميكرومتر نوكودازول (يمين) تم تحديده باستخدام اختبار MTT (n=4; * p < 0.005,** p < 0.001 مقابل GFP، اختبار الطالب t ). (C) التحليل الكمي لمضان MitoSOX في الخلايا التي تزيد من التعبير عن GFP أو GRP78 وتم علاجها باستخدام Tun أو مركبة (يسار) أو efavirenz (EFV) كعنصر تحكم أو مركبة (يمين). (د) التحليل الكمي لمضان TMRM في الخلايا التي تزيد من التعبير عن GFP أو GRP78 ومعالجتها بـ Tun أو مركبة (يسار) أو EFV أو مركبة (يمين) (GFP-Veh هي المجموعة الضابطة). (E) يسار: تحليل تمثيلي لتركيز O2 (باستخدام قطب O2 من نوع كلارك) كدالة للوقت في الخلايا التي تزيد من التعبير عن GFP أو GRP78 ومعالجتها بـ Tun. على اليمين: استهلاك O2 بعد 5 ساعات من المعالجة في الخلايا التي تزيد من التعبير عن GFP أو GRP78 (GFP-Veh هي المجموعة الضابطة) (n=4؛ * p <0.05 مقابل Veh-GFP، # p <0.05 vs.GRP78، تحليل التباين أحادي الاتجاه).

الشكل 4. يتميز وضع العلامات على الميتوكوندريا للتخفيف من خلال التعبير الزائد عن GRP78. (أ) رسم بياني شريطي للنسبة المئوية لخلايا NSC34 القابلة للحياة (يعني ± SEM) المصابة بالنواة إما ببلازميدات GFP أو GRP78 وتم علاجها بـ Tun أو مجموعة من Tun مع معدّلات الالتهام الذاتي: Rapamycin (RAPA) أو 3MA أو LY -902، فيما يتعلق مركبة التحكم (Veh)، يتم تحديدها بواسطة اختبار MTT لمدة 24 ساعة بعد العلاج (GFP-Veh هي المجموعة الضابطة) (n=4–8, * p < 0.05 مقابل.

فيه-التجارة والنقل؛ # p < 0.05 مقابل Tun-GFP).(B) صور تمثيلية متحدة البؤر للخلايا المصابة نوويًا باستخدام PARK 2- HA البلازميد وحده (اللوحات العلوية والمتوسطة والتحكم) أو مع GRP78 البلازميد (الألواح السفلية) المعالج إما بالمركبة (Veh) أو Tun (5 ساعات) والمناعة لـ HA (الأخضر) وHSP6 0 (أحمر)؛ شريط المقياس=10 ميكرومتر. ( C ) متوسط ​​± SEM لمعامل ارتباط بيرسون للتوطين المشترك لـ Parkin و Hsp60 من مجموعات Veh و Tun و Tun + GRP78 (n=4؛ * p <0.05 مقابل Parkin-Veh، # p <0.05 مقابل.

باركن تون، تحليل التباين أحادي الاتجاه). (D) البقع الغربية اليسرى للبروتينات المشار إليها في الميتوكوندريا (ميتو) والكسور المجمعة للخلوي الخلوي (الخلوي) من الخلايا المفرطة التعبير GFP- أوGRP 78- المعالجة بالمركبة أو Tun لمدة 5 ساعات. البروتينات التي تم تحليلها هي OPA-1، وCV-، وPDI، وGRP78، والمخلفات المنتشرة، وLC3، والأكتين. على اليمين، الرسوم البيانية الشريطية لمتوسط ​​تغير الطية لـ GRP78 في كل من الكسور المجمعة وLC {{1 {{2 0}}}} II في جزء الميتوكوندريا نسبة إلى الأكتين (السيتوسول) أو الوحدة الفرعية بيتا للمجمع V (CV-B) (الميتوكوندريا) في مجموعة GFP. (E) رسم بياني شريطي للنسبة المئوية للخلايا القابلة للحياة (يعني ± SEM) التي تزيد من التعبير عن بروتينات GFP أو GRP78 وتم علاجها باستخدام Tun بمفرده أو بالاشتراك مع CCCP أو CSA أو BAPTA-AM، والتي يتم تحديدها بواسطة اختبار MTT على مدار 24 ساعة بعد العلاج فيما يتعلق بمركبة التحكم المعالجة الخلايا. (F) رسم بياني شريطي مماثل لمدى بقاء الخلية للخلايا المعالجة بـ thapsigargin (THA) مع أو بدون CCCP (GFP-Veh هي المجموعة الضابطة) (n=4–8، في 3 تجارب مختلفة، * p <0.05 مقابل التحكم-Veh;# p <0.05 مقابل GRP78-Tun).

لا يشارك باركين دائمًا في عملية التخفيف لأنه يمكن أيضًا تحفيزه من خلال آليات بديلة [46]. للتأكد مما إذا كان باركين متورطًا في التأثير الذي يتوسطه GRP78-، حددنا الموقع تحت الخلوي لباركين الموسوم بـ HA والذي تم التعبير عنه في خلايا NSC34 مع أو بدون إجهاد ER.

بواسطة الفحص المجهري متحد البؤر، لاحظنا أن باركين تم توزيعه في جميع أنحاء خلية NSC34 بعد 5 ساعات من العلاج بالمركبة أو تون (الشكل 4B). في المقابل، في الخلايا التي تزيد من تعبير GRP78، كانت هناك زيادة في التوطين المشترك لباركين مع HSP60، وهو بروتين الميتوكوندريا ، مما يشير إلى استهداف هذه العضية فورميتوفاجي (الشكل 4B، C).

بالإضافة إلى ذلك، قمنا بعزل أجزاء الميتوكوندريا والعصارة الخلوية من الخلايا التي تعبر بشكل مفرط إما عن GFP أو GRP78 وتم علاجها باستخدام Tun أو مركبة كعنصر تحكم في 5 ساعات بعد الإهانة. تم تأكيد نقاء كسور الميتوكوندريا المجمعة من خلال تحليل وجود OPA1 والسيرة الذاتية، وغياب البروتين المقيم ER، أيزوميراز بروتين ثنائي كبريتيد (PDI) (الشكل 4D).

ومن المثير للاهتمام أننا لاحظنا أيضًا ميلًا إلى زيادة وفرة GRP78 في كسور الميتوكوندريا المجمعة للخلايا المجهدة ER مقارنةً بالتحكم. لاحظ أنه على الرغم من أن تحفيز Tun قد يؤدي أيضًا إلى زيادة مستويات GRP78 في العصارة الخلوية، إلا أن هذا لم يظهر في جزء الميتوكوندريا.

عزز التعبير الزائد القسري لـ GRP78 الميل إلى زيادة تراكم كل من PINK1 و Parkin في جزء الميتوكوندريا (الشكل 4D والشكل S4). يُذكر أن وجود باركينا يضخم تراكم Ub ويعزز عملية التخفيف مقارنة بوجود PINK وحده [42،47]. وفقًا لذلك، كشف التطعيم المناعي لليوبيكويتين (Ub) عن اختلافات في ملفه الشخصي في كسور الميتوكوندريا من الخلايا المعبرة عن GRP78- مقارنة بمجموعة GFP (الشكل 4D).

في ظل الظروف العصيبة، يؤدي انتشار بروتين الميتوكوندريا في كل مكان إلى توظيف مكونات آلية البلعمة الذاتية التي تبدأ بتراكم الشكل الإسوي الدهني لـ LC3 وLC3II [42،48].

وقد لوحظ وجود بروتين LC3II وفير في جزء الميتوكوندريا مع ميل إلى زيادة التواجد الأعلى في الخلايا المجهدة التي تزيد من التعبير عن GRP78 فيما يتعلق بأولئك الذين لديهم GFP في ظروف مماثلة (الشكل 4D). مجتمعة، تشير هذه البيانات إلى أن التعبير القسري لـ GRP78 يمكن أن يسهل إزفاء الميتوكوندريا و وضع علامات على mitophagy.

لتحديد الصلة المحتملة لتحريض التخفيف من تأثير الحماية العصبية بوساطة الإفراط في التعبير عن GRP78، قمنا بتقييم التعديلات الناجمة عن المنشطات ومثبطات التخفيف. استخدمنا كربونيل سيانيد م- كلورو فينيل هيدرازين (CCCP) لفصل الفسفرة التأكسدية كيميائيًا والحث على الالتهام عن طريق انهيار إمكانات غشاء الميتوكوندريا [49،50]، بالإضافة إلى اثنين من مثبطات الالتهام: BAPTA-AM، وهو مخلب نفاذية الخلية للكالسيوم داخل الخلايا. 2+ والسيكلوسبورين A (CSA)، مثبط مسام انتقال نفاذية الميتوكوندريا (mPTP) الذي يمنع تدفق الكالسيوم 2+ من الميتوكوندريا [51].

على الرغم من أن علاج CCCP في NSC34 لم يكن كافيًا لتقليل الصلاحية بشكل ملحوظ، كما ورد على نطاق واسع، وجدنا أن نفس العلاج على الخلايا المجهدة ER زاد من بقائها، بغض النظر عما إذا كان GRP78 قد تم التعبير عنه بشكل مفرط أم لا (الشكل 4E).

الأهم من ذلك، تم إلغاء التأثير الوقائي العصبي الذي روج له GRP78 الزائد في التعبير عن الخلايا المجهدة ER في وجود إما CSA أو BAPTA-AM (الشكل 4E). تشير هذه النتائج إلى أن تحريض التخفيف يسمح للخلايا بالتعامل مع إجهاد ER وتدفق Ca2+- مهم للتأثير الوقائي العصبي الذي يروج له GRP78.

قد يكون أحد احتمالات تحفيز GRP78 للتخفيف من البلعمة هو تسهيل الإجراء الضروري بوساطة Ca2+-، ربما من خلال عمل مستقبل الإينوسيتول 1,4,5 ثلاثي الفوسفات المقيم في ER (IP3R) والذي يسمح فتحه بتدفق Ca2+ من غرفة الطوارئ إلى الميتوكوندريا. أردنا استكشاف هذا الاحتمال عن طريق إعاقة تنشيط IP3R باستخدام thapsigargin(THA)، وهو مثبط Ca2+ ATPase [52].

ومن المعروف أيضًا أن Thapsigargin ينتج إجهاد ER في الخلايا نظرًا لأن هذا العلاج يستنزف مخازن Ca2+ من ER، وبالتالي يزيد من تعبير GRP78 كجزء من استجابة البروتين الكنسي المتكشف [53]. يوضح الشكل 4F أن الثابسيجارجين يؤثر على بقاء الخلية بشكل مشابه لعلاج التونيكاميسين في خلايا التحكم GFP وأن العلاج المصاحب لـ CCCP يمنع موت الخلايا كما لوحظ مع Tun.

ومع ذلك، فإن الإفراط في التعبير القسري لـ GRP78 لم يكن قادرًا على منع تأثير thapsigargin الضار كما حدث مع إهانة tunicamycin. تؤكد هذه الملاحظة ضرورة مشاركة تدفق Ca2+ في التأثير الوقائي العصبي لـ GRP78، ربما من خلال IP3R.

3.1.4. تعتمد الحماية العصبية بوساطة GRP78 على PINK1 وIP3R

للبدء في تحديد وسطاء التأثير الوقائي للأعصاب GRP78، استخدمنا تقنية shRNA. أولاً، تحققنا من أن shRNA المختار قلل من تعبير GRP78 أو PINK1 أو IP3R، على التوالي (الشكل S4A – C) وأنهم لم يؤثروا على صلاحية خلايا التحكم (الشكل S4D). أكدنا أولاً أن التعبير عن GRP78 نفسه كان ضروريًا لكل من الحماية العصبية بوساطة GRP 78- و CCCP لمواجهة إجهاد ER الناجم عن Tun (الشكل 5A).

بعد ذلك، أدى إسكات PINK1 أو IP3R إلى منع التأثير الوقائي العصبي الذي يروج له الإفراط في التعبير عن GRP78 أو علاج CCCP (الشكل 5A). علاوة على ذلك، وجدنا تحول GRP78، الموزع عادة في توزيع متقطع سلس حول النواة، ليتم ترجمته بشكل مشترك إلى IP3R في بؤر البقع عندما تم التعبير عنه بشكل مفرط (الشكل 5B).

تشير هذه النتائج معًا إلى أن GRP78 يعدل التخفيف الوقائي في نموذجنا المختبري، ويمارس هذه الحماية العصبية بطريقة تعتمد على PINK1- وIP3R.

4. المناقشة

قد يؤدي تعزيز الآليات الداخلية للوقاية العصبية إلى أدوات علاجية فعالة لمنع عمليات التنكس العصبي بعد الآفات أو الأمراض المؤلمة [3،54،55]. يقع GRP78 المقيم في ER على مفترق طرق العديد من هذه الآليات التي تعزز الحماية العصبية عند التعبير عنها بشكل مفرط في العديد من الأمراض النماذج [4].

لتحديد الآليات الأساسية، استخدمنا نموذجًا لقلع الجذر الشوكي [55] الذي يعطل اتصال العصبون الحركي مما يسبب عملية تنكس عصبي رجعية [20].

يتميز موت العصبون الحركي في هذا النموذج بإجهاد ER، وتدفق الالتهام الذاتي المحظور، وهو غير موت الخلايا المبرمج حيث لم تتم ملاحظة أي أشكال نشطة من كاسباس 3 أو 12، مما يشير إلى أن موت الخلايا المبرمج ليس المنفذ النهائي لموت الخلايا العصبية [20]. وفقًا لذلك، فقد تحققنا سابقًا باستخدام أساليب البروتينات من أن السمات المضادة لموت الخلايا المبرمج تحدث بالتوازي مع تلك المبرمج بعد RA، مما يمنع التنفيذ الفعال لموت الخلايا المبرمج [25].

في هذا السياق التنكس العصبي، مارس التعبير الزائد عن GRP78 الحماية العصبية الحركية [20،26،27]. هنا، في البداية، استخدمنا التحليل المقارن والكمي غير المتحيز للبروتين للكشف عن الأساس الأساسي لهذه الحماية العصبية.

وبشكل غير متوقع، كانت الميتوكوندريا هي الهدف الرئيسي، مع انخفاض محتوى البروتين العضوي المصحوب بزخارف من الميتوكوندريا المغمورة في الحويصلات داخل العصبونات الحركية التالفة التي تفرط في التعبير عن GRP78.

تشير هذه الملاحظات إلى وجود الميتوفاجي كعنصر أساسي للوقاية العصبية. أثبتت تجارب Deeperin المختبرية صحة هذه الفرضية منذ أن توسطت GRP78 في الحماية العصبية من خلال (i) استعادة تنفس الميتوكوندريا ومستويات ROS، (ii) تحفيز إزاحة PINK1 / PARKINmitochondria، ووضع علامات على العضية من أجل التخفيف، و (iii) الاعتماد على وظيفة IP3R كوسيط أساسي.

على حد علمنا، هذه هي الدراسة الأولى التي توضح أن الإفراط في التعبير عن GRP78 يعزز التخفيف الوقائي. بالإضافة إلى دور GRP78 في مرافقة البروتينات الخاطئة وغيرها من وظائف ضوء القمر باعتبارها بروتينًا مرتبطًا بالكالسيوم [4،56]، أضفنا عملها الاستباقي إلى تحفيز الميتوفاجيا. علاوة على ذلك، تنضم دراستنا إلى مجموعة من الدراسات الحديثة التي تربط بين إجهاد الطوارئ وخلل الميتوكوندريا [57-59].

لقد وجدنا السمات المميزة للتخفيف من البلعمة في الجسم الحي عندما تم التعبير بشكل مفرط عن GRP78 وتعزيز الحماية العصبية. وقد لوحظ نفس الشيء باستخدام النماذج المختبرية التي تحاكي بعض سمات عملية التنكس العصبي التي تحدث بعد التهاب المفاصل الروماتويدي مثل إجهاد الطوارئ [20،26].

تعد مراقبة جودة الميتوكوندريا عن طريق الميتوفاجي أمرًا بالغ الأهمية لمراقبة محتوى الميتوكوندريا وتوازن التمثيل الغذائي. في الأدبيات، لا يزال هناك جدل حول ما إذا كان تحريض الميتوكوندريا يعزز البقاء أو موت الخلايا في العديد من الأمراض بسبب تداخلها الواسع مع إشارات موت الخلايا المبرمج [60]، على الرغم من أنه تم وصف أن إزالة الميتوكوندريا التالفة له دور أساسي في الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر. أو مرض باركنسون أو الشيخوخة [61].

سابقًا، تم الإبلاغ عن أن GRP78 يمنع موت الخلايا المبرمج الناتج عن إجهاد ER عن طريق منع تحريض CHOP [62،63]، أو تنشيط caspase 7 [5]، أو عن طريق تنشيط محور الإشارة PI3K-AKT-mTOR [4]. وقد ثبت أيضًا أنه يحافظ على مستويات منخفضة من الإجهاد التأكسدي وتلف الحمض النووي [4،64]. على وجه الخصوص، في الخلايا السرطانية، ثبت أن GRP78 يخفف أنواع ROS عن طريق تنشيط بروتين كيناز الشبكة الإندوبلازمية المشابهة للحمض النووي الريبي كيناز (PERK) - إشارات NRF2 [65،66]، مما يؤدي إلى تنظيم الجينات المرتبطة بمضادات الأكسدة بالإضافة إلى تعزيز مستويات البروتين في الخلايا السرطانية. إنزيمات حال السكر [67].

بدلاً من ذلك، وجدنا أن الإفراط في التعبير عن GRP78 يقلل من إنزيمات تحلل السكر (على سبيل المثال، ENO1 وENO2) (الجداول التكميلية). قد تشير هذه النتائج إلى أنه في نموذجنا، قد يكون التوهين الملحوظ لأنواع الأكسجين التفاعلية مرتبطًا إلى حد ما بزيادة البلعمة، على الرغم من أنه ينبغي إجراء مزيد من البحث في تفاصيل الآلية المعنية. يعد خلل الميتوكوندريا حالة شائعة في الأمراض التنكسية العصبية [68]، وقد شارك في البلعمة. في مرض باركنسون [49،69]، ومرض هنتنغتون [70،71]، وأمراض الزهايمر واعتلال التاووباثي [72].

أشار العديد من المؤلفين إلى أنه من خلال التنظيم الصحيح لمسارات التخفيف، يمكن للجسم تجنب الأنواع المؤكسدة الضارة، وتنظيم توازن الأكسدة والاختزال والتوازن [73]. وبالتالي، فإن الإفراط في التعبير عن GRP78 من خلال تحريض التخفيف المتحكم فيه يمكن اعتباره استراتيجية وقائية عصبية في هذه الأمراض. يبدو أن الحماية العصبية بوساطة التعبير الزائد عن GRP78 تعتمد على تدفق Ca2+ منذ أن تم حظره بواسطة BAPTA-AM. قد يتدخل خلب BAPTA-AM لـ Ca2+ في عدة خطوات مختلفة على طول مسار التدفق الالتهامي، مما يمنع ليس فقط تحفيز الالتهام الذاتي ولكن أيضًا تثبيط الخطوات في تكوين ومعالجة جسيمات البلعمة الذاتية [74].

في المقابل، فإن استخدام عامل آخر يؤثر على تدفق الكالسيوم، مثل الأسثابسيجارجين، أدى إلى نتائج مذهلة. يقوم Thapsigargin بحظر إنزيمات الشبكة الساركو الإندوبلازمية Ca2+ ATPases (SERCAs)، مما يحافظ على ارتفاع Ca2+ الخلوي، ولكنه أيضًا يؤدي إلى إجهاد ER من خلال الاستنزاف المزمن لمخازن Ca2+ داخل الخلايا وتراكم البروتينات غير المطوية.

في هذه الحالة، لاحظنا أن الإفراط في التعبير عن GRP78 لا يمكنه إنقاذ الخلايا الميتة، واشتبهنا في أن السبب قد يكون بسبب أن thapsigargin يعيق أيضًا عمل IP3R [52]. نشاط IP3R الأساسي وتدفق Ca2+ المستمر منخفض المستوى من ER إلى الميتوكوندريا ضرورية لتعزيز التنفس الميتوكوندريا والطاقة الحيوية للخلية [75].

يتفاعل GRP78 مع MAMs مع مركب يتكون من مستقبل سيجما -1 (SIGR1) وIP3R [76,77]. عند الإجهاد ER، يتناقص تفاعل SIGR1-GRP78 الناتج عن استنزاف Ca2+ وبالتالي تعزيز تدفق Ca2+ من ER إلى الميتوكوندريا عبر IP3Rs [76]. بالإضافة إلى ذلك، فقد ثبت أيضًا أن IP3R كان ضروريًا للتخفيف الناجم عن باركين على وجه الخصوص للسماح بتجمع الميتوكوندريا في اتجاه مجرى النهر لتجنيد باركين [78].

تتفق نتائجنا مع ذلك منذ أن أدى تقليل IP3R بواسطة تقنية shRNA إلى إلغاء الحماية العصبية التي تمارسها زيادة التعبير عن GRP78 في الخلايا المجهدة ER. إن ملاحظة أن GRP78 قد يزيد في جزء الميتوكوندريا نفسه أمر مثير للاهتمام أيضًا. تم اكتشاف GRP78 داخل الفضاء الوسيط للغشاء الداخلي ومصفوفة الميتوكوندريا، على الرغم من أن وظيفته هناك لا تزال بحاجة إلى توضيح [79].

ومع ذلك، وفيما يتعلق بوظائفه المتعددة، فإننا نتوقع أنه يمكن أن يكون bufferingCa2+. إذا كان هذا هو الحال، فإن زيادة وجوده داخل الميتوكوندريا في الخلايا المجهدة ER عندما يتم التعبير عنها بشكل مفرط قد يخفف من تدفق الكالسيوم الضخم 2+ لتجنب تحفيز موت الخلايا المبرمج. مزيد من التجارب على ذلك سيكون ذا قيمة كبيرة.

حدود الدراسة والبحوث المستقبلية

تمهد هذه الدراسة الطريق لإجراء تحليلات مستقبلية حول الدور الوقائي العصبي للتخفيف المعتمد على GRP78-في موت الخلايا العصبية بعد الصدمة العصبية. القيد الأول لهذه الدراسة هو أنه تم تحليل ميتوفاجي في نافذة زمنية محددة بعد التهاب المفاصل الروماتويدي، وبما أن ميتوفاجي هي عملية ديناميكية، سيكون من المثير للاهتمام فك تشفير تدفقها والجزيئات المعنية.

وبالتالي، هناك حاجة إلى مزيد من التجارب التي تعدل عملية التخفيف (من خلال الأساليب الدوائية أو الجينية) لفك رموز ما إذا كانت التأثيرات الملاحظة في الجسم الحي تعتمد بشكل كامل على عملية التخفيف.

سيسمح لنا هذا بتأكيد أن الإفراط في التعبير عن GRP78 يعزز بقاء MN من خلال التخفيف. نظرًا لوجود نقاش موصوف جيدًا بين الميتوكوندريا وموت الخلايا المبرمج، فإن المزيد من التلاعب في المختبر وفي الجسم الحي ضروري لفك رموز آلية الموت التي تسبب موت MN في نموذجنا. سيساعد هذا في توضيح ما إذا كان GRP78 يعدل بشكل مباشر آلية موت الخلية عن طريق منعها أو ما إذا كان وجودها يسمح للخلايا MNs بالتعامل معها والبقاء على قيد الحياة.

5. الاستنتاجات

كانت الدراسة الحالية هي الأولى التي تصف الدور الجديد لـ GRP78 في تعديل البلعمة لتحقيق الحماية العصبية الحركية. تكشف نتائجنا أن GRP78 يمكن أن يدفع عملية التخفيف لتعزيز الحماية العصبية للخلايا العصبية الحركية المتدهورة بعد إصابة العصب المؤلمة الشديدة، واستعادة وظيفة الميتوكوندريا التالفة في الخلايا العصبية. علاوة على ذلك، تعتمد الحماية العصبية التي يتوسطها GRP78- على PINK1 وIP3R. ولذلك، يمكن استخدام تنشيط عملية التخفيف الدقيقة، من خلال العلاج الجيني باستخدام GPR78 أو مرشحين آخرين، كنهج علاجي جديد للإصابات المؤلمة في الجهاز العصبي. .

المواد التكميلية: ما يلي متاح على الإنترنت على الموقع https://www.mdpi.com/article/10.3390/biomedicines9081039/s1. الشكل S1: تحليل المعلومات الحيوية. الشكل S2: مستويات GRP78 الداخلية بعد علاج تون. الشكل S3: يتسبب Tun وEFV في خلل وظيفي في الميتوكوندريا في خلايا NSC34. الشكل S4: لا يوجد عنوان. الشكل S5: تحليل صلاحية الخلية بعد الاستئصال النووي shRNA. تتضمن المواد التكميلية أيضًا الجداول التي تحتوي على جميع البروتينات المكتشفة في التحليل البروتيني.

مساهمات المؤلف: TL-R. وDR-G. صممت التجارب وأجرتها، وحللت النتائج، وكتبت جزءًا من المخطوطة. م-ج. وساعد JF في التجارب على الجسم الحي.PM-G. وأجرى JML عمليات تنقية الميتوكوندريا. ساعد MP وCB وNA في التحليل الوظيفي للميتوكوندريا. قام VP وAB بإعداد جميع البلازميدات GRP78 والمتجهات الفيروسية المستخدمة. قامت CC بتصور جميع التجارب وتصميمها والإشراف عليها وتحليلها وكتابة المخطوطة. لقد قرأ جميع المؤلفين النسخة المنشورة من المخطوطة ووافقوا عليها.

التمويل: تم دعم هذا العمل بشكل أساسي من قبل وزارة الاقتصاد والتنافسية في إسبانيا (#SAF 2014-59701) ومن قبل Marató de TV3 (#201607.10). نحن أيضًا ممتنون للدعم المقدم من تمويل CIBERNED وGeneritat de Catalunya. CB هو أحد المستفيدين من عقد ميغيل سيرفيت (CP19/00077) من معهد كارلوس الثالث الصحي.

بيان مجلس المراجعة المؤسسية: تمت الموافقة على جميع الإجراءات التي تتعلق بالحيوانات من قبل جامعة برشلونة المستقلة وحكومة كاتالونيا العامة واتبعت توجيهات مجلس المجتمع الأوروبي 2010/63/EU.

بيان الموافقة المستنيرة: لا ينطبق.

بيان توفر البيانات: يتم تضمين جميع البيانات التي تم إنشاؤها أو تحليلها خلال هذه الدراسة في هذه المقالة المنشورة وملفات المعلومات التكميلية الخاصة بها.

شكر وتقدير: نشكر مارتا مونسيرات، وأريادنا أرانسانز، وميغيل شيلون، وجوليا لورينزو، وسارة مارموليجو، ومجموعة المرونة العصبية والتجديد في UAB. نتقدم بشكر خاص إلى كارلوس غيليم (جامعة كومبلوتنسي بمدريد) على توفير PARK2-HAplasmid وإلى Elena Galea وEsther Dalfo في UAB للأجسام المضادة.

تضارب المصالح: المؤلفون يعلنون عدم وجود تضارب في المصالح.

بيان خاص: يرغب المؤلفون في تخصيص إشارة خاصة لذكرى كاتي كاساس، العالمة المؤثرة والشخصية الرائعة والشجاعة، التي توفيت قبل الأوان عن عمر يناهز 54 عامًا. لقد كان شرفًا وامتيازًا أن نشارك جزءًا من حياتها حياتها وقدرتها المهنية وقيمها الأخلاقية والإنسانية.

مراجع

1. كونفورتي، ل.؛ جيلي، J.؛ كولمان، النائب انحطاط الوالي: مسار موت محور عصبي ناشئ يربط بين الإصابة والمرض. نات. القس. علم الأعصاب. 2014، 15، 394-409. [المرجع المتقاطع]

2. روميو-جيتارت، د.؛ فوريس، J.؛ هيراندو-غرابلوسا، م.؛ فالس، ر. ليفا رودريغيز، T .؛ جاليا، إي. غونزاليس بيريز، ف.؛ نافارو، X.; بيتيغنيف، V .؛ بوش، أ.؛ وآخرون. الكشف عن عقار وقائي للأعصاب لعلاج الصدمات العصبية باستخدام الذكاء الاصطناعي الخيال العلمي. مندوب 2018, 8,1879. [المرجع المتقاطع]

3. روميو-جيتارت، د.؛ فوريس، J.؛ نافارو، إكس؛ كاساس، سي. تعزيز عملية التجدد وتقليل ضمور العضلات المعطوبة بواسطة NeuroHealin، وهو نموذج ما قبل السريري لخلع الجذر القطني مع تأخر إعادة الزرع. الخيال العلمي. النائب 2017، 7، 12028. [المرجع المتقاطع]

4. كاساس، C. Grp78 في مركز المرحلة في التنكس العصبي والسرطان. أمام. علم الأعصاب. 2017، 11، 1-15. [المرجع المتقاطع]

5. ريدي، RK؛ ماو، سي. بوميستر، ص. أوستن، RC؛ كوفمان، RJ. Lee، AS بروتين الشبكة الإندوبلازمية GRP78 يحمي الخلايا من موت الخلايا المبرمج الناجم عن مثبطات التوبويزوميراز. دور موقع ربط ATP في منع تنشيط caspase-7. جي بيول. الكيمياء. 2003, 278, 20915–20924. [CrossRef] [مجلات]

6. وانغ، م.؛ كوفمان، RJ بروتين خاطيء في الشبكة الإندوبلازمية كقناة للأمراض البشرية. طبيعة 2016، 529،326-335. [المرجع المتقاطع] [مجلات]7. برينتسيف، أنا؛ كورييل، D.؛ Carraway، KL التحكم في كمية البروتين الغشائي في الشبكة الإندوبلازمية. عضو J. بيول. 2016،250، 1-14. [CrossRef] [مجلات]

8. شو، C.-W؛ صن، إف سي؛ تشو، J.-H؛ لين، C.-C. ليو، P.-F؛ تشن، P.-Y.؛ تشانغ، دكتوراه في الطب-T.؛ فو، H.-W. لاي، Y.-K. GRP78 وRaf-1 يمنحان بشكل تعاوني مقاومة لموت الخلايا المبرمج الناجم عن إجهاد الشبكة الإندوبلازمية. جي سيل. فيزيول. 2008، 215، 627-635. [المرجع المتقاطع]

9. كوك، كوالالمبور. Clarke، R. Heat Shock 70 كيلو دالتون بروتين 5 / بروتين منظم للجلوكوز 78 "AMP" في عملية الالتهام الذاتي. الالتهام الذاتي 2012، 8،1827-1829. [المرجع المتقاطع]

10. لي، Z .؛ وانغ، Y.؛ نيوتن، IP؛ تشانغ، L.؛ جي، ب. Li، Z. GRP78 متورط في تعديل تحلل السكر الهوائي للورم من خلال تعزيز التدهور الذاتي لـ IKK . خلية. إشارة. 2015، 27، 1237-1245. [المرجع المتقاطع]

11. تشا مولستاد، هـ؛ يو، جي. لي، ش. كيم، ج.ج. سونغ، كانساس؛ هوانج، J.؛ يو، واي دي؛ لي، YJ. كيم، ST. لي، د. وآخرون. تعديل نشاط SQSTM1 / p62 عن طريق arginylation N-terminal لرافعة الشبكة الإندوبلازمية HSPA5 / GRP78 / BiP. الالتهام الذاتي 2016،12، 426-428. [المرجع المتقاطع]

12. تشا مولستاد، هـ؛ سونغ، كانساس؛ هوانج، J.؛ كيم، كا؛ يو، جي. يو، واي دي؛ جانغ، JM. هان، د. مولستاد، م. كيم، ج.ج. وآخرون. يستهدف arginylation الطرف الأميني مرافق الشبكة الإندوبلازمية BiP من أجل الالتهام الذاتي من خلال ربط p62. نات. خلية بيول.2015، 17، 917-929. [CrossRef] [مجلات]

For more information:1950477648nn@gmail.com