ينظم NGF استقلاب الكوليسترول ويحفز إفراز ApoE في الخلايا الدبقية مما يمنح الحماية العصبية ضد الإجهاد التأكسدي الجزء 1

خلاصة:

يلعب الكوليسترول دورًا حاسمًا في الدماغ، حيث ينظم نشاط الخلايا النجمية بشكل خاص عملية التمثيل الغذائي. في الواقع، تقوم الخلايا العصبية البالغة بقمع عملية التخليق الحيوي للكوليسترول، وتستورد هذا الستيرول من خلال جزيئات غنية بـ ApoE تُفرز من الخلايا النجمية. تشير الأدلة الحديثة إلى أن عامل نمو الأعصاب (NGF) قد يمارس نشاطًا عصبيًا من خلال التأثير على استقلاب الخلية.

الخلايا العصبية هي الوحدات الأساسية التي يتكون منها الدماغ البشري. ومن خلال الروابط بين الخلايا العصبية، فإنها تشكل القشرة الدماغية لدينا، والتي تحمل كل معارفنا وذكرياتنا. ولذلك، ترتبط الخلايا العصبية ارتباطًا وثيقًا بقدرة الذاكرة.

وتتمثل المهمة الرئيسية للخلايا العصبية في نقل المعلومات. تحتوي كل خلية عصبية على مشبك عصبي يربط بين التشعبات والمحاور العصبية للخلايا العصبية الأخرى. عندما تتلقى الخلية العصبية إشارة، فإنها تمرر الإشارة إلى الخلايا العصبية التي تتصل بها. تُسمى هذه الإشارة بالنقل العصبي، وهي إحدى العمليات الأساسية في تكوين الذاكرة وتخزينها واسترجاعها.

ومن خلال الحفاظ على صحة أدمغتنا، يمكننا تعزيز الأداء السليم لخلايانا العصبية من خلال ممارسة الرياضة. تعمل التمارين البدنية على تحسين الدورة الدموية وإمداد الأكسجين إلى الدماغ، وبالتالي زيادة عدد الخلايا العصبية واتصالاتها. وفي الوقت نفسه، يمكن للأنشطة الاجتماعية والتعليمية المتنوعة أن تشكل خلايا عصبية جديدة في مناطق جديدة في الدماغ وتزيد من مرونة الدماغ.

عندما يكون لدينا المزيد من الخلايا العصبية النشطة، تصبح ذاكرتنا أقوى. يصبح التزامن بين الخلايا العصبية في القشرة الدماغية أكثر توازناً، مما يسهل علينا تخزين المعلومات واسترجاعها، مما يحسن قدراتنا المعرفية. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود عدد كبير من الخلايا العصبية والوصلات بين الخلايا العصبية سيعمل أيضًا على تحسين سرعة رد الفعل وقدرتنا على اتخاذ القرار.

لذلك، فإن الحفاظ على الخلايا العصبية السليمة وتحسين الذاكرة يسيران جنبًا إلى جنب. يمكننا تحسين ذاكرتنا من خلال تعزيز صحة الخلايا العصبية من خلال التركيز على التمارين البدنية، ومجموعة متنوعة من الأنشطة الاجتماعية والتعليمية، والعادات الغذائية. دعونا نعمل معًا لدعم صحة دماغنا! يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين ذاكرتنا. يمكن لـ Cistanche deserticola أن يحسن الذاكرة بشكل كبير لأن Cistanche deserticola هي مادة طبية صينية تقليدية لها العديد من التأثيرات الفريدة، أحدها هو تحسين الذاكرة. تأتي فعالية اللحم المفروم من مجموعة متنوعة من المكونات النشطة التي يحتوي عليها، بما في ذلك حمض الكربوكسيل والسكريات والفلافونويد وغيرها. ويمكن لهذه المكونات تعزيز صحة الدماغ من خلال قنوات مختلفة.

انقر فوق معرفة طرق تحسين وظائف المخ

ومع ذلك، فإن تأثير NGF على توازن الكوليسترول الدبقي لم يتم توضيحه بعد. يهدف هذا المشروع إلى تقييم ما إذا كان NGF يمكن أن يؤثر على استقلاب الكوليسترول في الخلايا الدبقية. تم استخدام خط الخلايا المشتقة من الخلايا النجمية U373 كنموذج تجريبي للوصول إلى هذا الهدف. أظهر تحليل Immunoblot و ELISA أن البروتينات والإنزيمات التي تنتمي إلى شبكة استقلاب الكوليسترول زادت عند علاج NGF في الخلايا الدبقية. علاوة على ذلك، أدى NGF إلى زيادة كبيرة في إفراز ApoE وكمية الكوليسترول خارج الخلية في وسط الثقافة.

أظهرت التجارب المتوسطة المكيفة للثقافة المشتركة وU373- أن علاج NGF يتصدى بكفاءة للتسمم الخلوي بوساطة الروتينون في الخلايا العصبية N1E-115. على العكس من ذلك، تم قمع الحماية العصبية بوساطة علاج NGF عندما تمت زراعة N1E -115 بشكل مشترك مع خلايا U373 الصامتة بـ ApoE. تشير هذه البيانات إلى أن NGF يتحكم في توازن الكوليسترول في الخلايا الدبقية. الأهم من ذلك، أن NGF يمارس الحماية العصبية ضد الإجهاد التأكسدي، والذي يرتبط على الأرجح بتحريض إفراز ApoE الدبقية.

الكلمات الدالة:

أبو. خلية نجمية. الكولسترول. التفاضل؛ عامل نمو الأعصاب؛ الاسْتِقْلاب؛ الخلايا العصبية. أنواع الاكسجين التفاعلية؛ روتينون.

1 المقدمة

ويتميز الدماغ باحتوائه على أكبر كمية من الكولسترول في الجسم كله[1]. إن التركيز الاستثنائي لهذا الستيرول في الجهاز العصبي المركزي (CNS) له ما يبرره حقيقة أن الكوليسترول يشارك في العديد من العمليات البيولوجية الأساسية. تجدر الإشارة إلى أنه يتم دمج كمية كبيرة من الكوليسترول في أغشية البلازما للخلايا النجمية والخلايا العصبية، حيث تحدد الشكل الخلوي المناسب والأداء الصحيح لمستقبلات الغشاء والنقل العصبي المتشابك [2].
يعد الكوليسترول ضروريًا أيضًا لتشكيل أغشية جديدة مطلوبة لنمو الخلايا العصبية، وتكوّن التشابكات العصبية، وإطلاق الناقلات العصبية، وبالتالي فهو مهم في تمايز الخلايا العصبية ونضجها [3-7].

في الأساس، كل الكوليسترول في الدماغ مستمد من التخليق الحيوي في الموقع. على وجه التحديد، يمنع حاجز الدم في الدماغ (BBB) ​​امتصاص الكوليسترول المشتق من البروتينات الدهنية المنقولة عبر الدورة الدموية الجهازية [8]. لهذا السبب، تقوم الخلايا العصبية بتطوير شبكة تنظيمية مثالية لإدارة طلبها على هذا الدهن بشكل مستقل. يثبت النموذج المقبول جيدًا أنه بعد تكوين الجنين، خلال فترة ما بعد الولادة، ينخفض ​​التخليق الحيوي للكوليسترول بشكل كبير في الخلايا العصبية، مع محاولة توفير الطاقة المستخدمة لتوليد إمكانات الفعل.

وفقًا لذلك، تلبي الخلايا النجمية المتطلبات العصبية غير الدقيقة للكوليسترول، والذي يصبح تركيبه واضحًا بشكل خاص [1،9،10]. إن إيصال الكولسترول الذي تنتجه الخلايا النجمية إلى الخلايا العصبية ينطوي على آلية أنيقة للنقل الأفقي، والتي تنطوي على بروتينات وجسيمات مهمة. على وجه التحديد، يبدأ تصدير الكوليسترول في الخلايا النجمية، حيث يتم تحميل الكوليسترول المُصنَّع حديثًا إلى جزيئات البروتين الدهني الناشئة التي تحتوي على البروتين الدهني E (ApoE). تشير الأدلة المتراكمة إلى أن دهون الجزيئات الغنية بـ ApoE يتم بوساطة كاسيت A1 المرتبط بـ ATP (ABCA1) [11]. بعد ذلك، بمجرد إطلاقها في الفضاء خارج الخلية، يتم امتصاص البروتينات الدهنية المحتوية على ApoE بواسطة الخلايا العصبية من خلال مستقبلات البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDLr) والبروتين المرتبط بـ LDLr 1 (LRP1) بوساطة المستقبلات [12].

وفقًا للدور المحوري للكوليسترول المشتق من الخلايا النجمية في توازن الخلايا العصبية، أشارت النتائج التجريبية إلى أن الكوليسترول الموجود في البروتينات الدهنية الغنية بـ ApoE يعزز بشكل كبير تمايز التشعبات والوظيفة التشابكية [13،14]. وسط مكيف من الخلايا النجمية لمرض هنتنغتون (HD)، والذي يفرز فقط كمية متواضعة من الكوليسترول المرتبط بالبروتين الدهني ApoE، يؤثر بشدة على نمو الخلايا العصبية والنشاط التشابكي في الخلايا العصبية عالية الدقة [15].

يتم الحفاظ على العمل العصبي للجزيئات المحتوية على ApoE المشتقة من الخلايا النجمية من خلال تأثير نقص ApoE، الذي يعيق بشكل ملحوظ تكوين الخلايا العصبية لدى البالغين في الحصين [16]. يعد الحديث المتبادل لكوليسترول الخلايا النجمية والخلايا العصبية أمرًا بالغ الأهمية أيضًا في الحماية العصبية ضد الإجهاد التأكسدي. على سبيل المثال، تظهر بعض التقارير أن ApoE يعيق الضرر التأكسدي وموت الخلايا المبرمج الناجم عن التعرض لبيروكسيد الهيدروجين [17،18].

من هذه الملاحظات، يعد الحفاظ على توازن الكوليسترول في الدماغ ضروريًا لضمان عمل الخلايا العصبية، ويجب التحكم بدقة في المسارات الأيضية الكامنة وراء تنظيم هذا الدهن للحفاظ على حدوث العديد من العمليات الفسيولوجية العصبية.

في السنوات الأخيرة، ظهرت البروتينات العصبية كلاعبين أساسيين في استقلاب الخلايا [2،19-22]. تنتمي البروتينات العصبية إلى عائلة صغيرة من عوامل النمو التي لها دور لا جدال فيه في تطور الخلايا العصبية، والبقاء، واللدونة [23]. وفي الآونة الأخيرة، تم التعرف أيضًا على جزيئات الإشارة هذه باعتبارها مُعدِّلات مهمة لعملية التمثيل الغذائي للخلايا، بما في ذلك استقلاب الكوليسترول [2،22].

تسلط الأدلة التجريبية الضوء على أن عامل نمو الأعصاب (NGF)، وهو العضو النموذجي لعائلة التغذية العصبية، يحفز التخليق الحيوي للكوليسترول في الخلايا العصبية وخلايا الكبد [24،25]. ومن المثير للاهتمام، أن هذه الأحداث تتضمن، على الأقل جزئيًا، مستقبل التغذية العصبية p75NTR منخفض الألفة، والذي يؤدي إلى تنشيط بروتين ربط العنصر التنظيمي للستيرول 2 (SREBP-2)، ويحفز بدوره نسخ البروتينات المرتبطة بالكوليسترول. الجينات [25]. لا يقتصر نشاط NGF على استقلاب الكوليسترول على التخليق الحيوي، لأنه يعزز أيضًا امتصاص الكوليسترول عن طريق زيادة تعبير LDLr في الخلايا العصبية [26].

على الرغم من هذه المعلومات، فإن المعرفة حول المساهمة المحتملة لـ NGF في تنظيم توازن الكوليسترول لا تزال محدودة بشكل خاص. والجدير بالذكر أن هناك نقصًا في الدراسات المنهجية التي تقيم الدور الذي يلعبه NGF في تنظيم استقلاب الكوليسترول في الخلايا النجمية. وبالنظر إلى أن الكولسترول الذي تنتجه الخلايا النجمية ضروري لضمان فسيولوجيا الخلايا العصبية، فمن المهم أن نفهم ما إذا كان يمكن أن يؤثر على استقلاب الكولسترول في الخلايا الدبقية وكذلك نقل الكولسترول بين الخلايا، والذي يعد تنظيمه الغريب أمرًا ضروريًا لضمان صحة الدماغ.

على هذا الأساس، الهدف هو استكشاف المشاركة المحتملة لـ NGF في تعديل استقلاب الكوليسترول في الخلايا الدبقية، بالإضافة إلى تأثيره على تمايز الخلايا العصبية وبقاء الخلايا العصبية في ظل ظروف الإجهاد التأكسدي.

2. النتائج

2.1. U373 يعبر عن مستقبلات NGF TrkA وp75NTR

تم تحديد NGF في البداية كعامل نمو ذو انتحاء محدد للخلايا العصبية. ومع ذلك، فإن الأدلة المتراكمة تثبت أن هذا البروتين العصبي يُحدث أيضًا تأثيرات بيولوجية في العديد من الخلايا والأنسجة غير العصبية [22]. يتم ضمان نشاط NGF من خلال ارتباطه بالمستقبل عالي الألفة TrkAd بالمستقبل منخفض الألفة p75NTR [2].

وهكذا، تأكدنا في البداية مما إذا كانت خلايا U373 تعبر عن مستقبلات NGF. والجدير بالذكر أن U373 عبارة عن خط خلايا ورم نجمي يستخدم على نطاق واسع كنموذج لثقافة الخلايا النجمية، حيث أشارت العديد من التقارير إلى أنها تمثل الخصائص المورفولوجية والتمثيل الغذائي والوظيفي للخلايا النجمية [27-29]. وفقًا للبيانات المنشورة [30]، أظهر تحليل التألق المناعي أن خلايا U373 تعبر عن كل من TrkA وp75NTR بمستويات ملحوظة (الشكل S1A). تم تأكيد هذه النتائج أيضًا من خلال تحليل اللطخة الغربية، مما يشير إلى أن خلايا U373 لديها القدرة على الاستجابة الكاملة لـ NGF.

نظرًا لأن إدارة NGF قد تؤثر على مستويات التعبير لمستقبلاتها، مما قد يؤدي إلى تغيير التوازن بين مسارات الإشارة التي أثارها TrkA و/أو p75NTR [31–33]، فقد تم فحص التعبير عن كلا المستقبلين أيضًا عند 48 ساعة من علاج NGF. ومع ذلك، لم تلاحظ أي تغييرات في كمية البروتين لكل من TrkA وp75NTR بعد التحفيز باستخدام التغذية العصبية (الشكل S1B).

2.3. NGF يزيد من إفراز الكوليسترول بواسطة U373 في وسط الثقافة

دفعتنا النتائج التي تم الحصول عليها إلى دراسة ما إذا كانت التأثيرات التي يتوسطها NGF يمكن أن تعكس تعديل محتوى الكوليسترول. تم إجراء تلطيخ الزيت الأحمر O لتصور الدهون المحايدة، بما في ذلك استرات الكولستريل. كان حجم وعدد قطرات الدهون الموجودة في خلايا U373 مشابهًا لتلك المبلغ عنها في الخلايا النجمية الأولية [34،35].

ومع ذلك، لم تلاحظ أي تغييرات على علاج NGF (الأشكال 2A وS2A، B). وبالمثل، لم يتم الكشف عن أي تغييرات في كمية الكولسترول الحر، والتي تم تقييمها عن طريق تلطيخ الفلبينية (الشكلان 2B وS2C). تم الحفاظ على عدم وجود تأثيرات كبيرة على مستويات الكوليسترول داخل الخلايا من خلال الفحص الأنزيمي للكوليسترول، والذي أبرز أن NGF لم يغير محتوى الكوليسترول الكلي والكوليسترول الحر واسترات الكوليسترول (الشكل 2C).

على العكس من ذلك، زادت كمية الكوليسترول (الحر والإسترات والإجمالي) بشكل ملحوظ في وسط زراعة NGF المعالج بـ U373- (الشكل 2D). عند تقييمها ككل، تشير هذه البيانات إلى أن NGF يعزز قذف الكوليسترول عن طريق تعزيز التدفق بوساطة ABCA1-للجزيئات المحتوية على ApoE.

الشكل 1. ينظم NGF التعبير عن البروتينات الرئيسية المشاركة في توازن الكوليسترول في خلايا U373 ويعزز إفراز ApoE n في وسط زراعة U373. (A – G) لطخة غربية تمثيلية وتحليل قياس الكثافة لـ SREBP -1، SREBP -2، HMGCR، LDLr، NPC1، ABCA1، وApoE في خلايا U373 المعالجة بالمركبة (Ctrl) وNGF (100 نانوغرام) / مل) لمدة 48 ساعة. ن=6 تجارب مختلفة.

تم استخدام الأكتين والفينكولين كعناصر تحكم في التحميل. (ح) القياس الكمي لمستويات ApoE (ميكروجرام/مل) بواسطة اختبار ELISA في وسط ثقافة U373 المعالج بالمركبة وNGF. ن=3 تجارب مختلفة. تمثل البيانات وسائل ± SD. تم تقييم التحليل الإحصائي من خلال اختبار اختبار ستوديت واحد غير مقيد. * ع < 0.05، ** ع < 0.01، *** ع < 0.001.

2.4. يشارك p75NTR جزئيًا في تأثيرات NGF على شبكة بروتين الكوليسترول

تظهر النتائج التجريبية أن NGF يؤثر على استقلاب الكوليسترول في خلايا الكبد من خلال تنشيط مستقبله منخفض الألفة p75NTR [25]. لاختبار ما إذا كان مسار الإشارة هذا يمكن الحفاظ عليه أيضًا في الخلايا النجمية، تعاملنا مع U373 باستخدام LM11A-31، وهو يجند صغير يعمل كمعدِّل p75NTR محدد. لا يقوم هذا المركب بتنشيط TrkA، ولكنه، على غرار NGF، يؤدي إلى تحفيز مسارات الإشارة النهائية لـ p75NTR [36]. قام LM11A -31 بمحاكاة الزيادة التي تتم بوساطة NGF لـ HMGCR (الشكل 3A).

ومع ذلك، لم تلاحظ أي تغييرات في البروتينات الأخرى المشاركة في استقلاب الكوليسترول (الشكل 3B-D)، ولا في كمية ApoE خارج الخلية (الشكل 3E) والكوليسترول (الإجمالي والمجاني والإسترات) الذي تم إطلاقه في وسط الثقافة (الشكل 3F). ). بشكل جماعي، تشير هذه النتائج إلى أن التعبير الناجم عن NGF عن HMGCR يتم بوساطة نشاط p75NTR، في حين أن التأثيرات على إفراز NPC1 وABCA1 وApoE وقذف الكوليسترول تعتمد على الأرجح على مسارات تحويل أخرى، ربما تتضمن TrkA.

الشكل 2. تأثيرات NGF على الدهون المحايدة ومحتوى الكوليسترول. (أ) تمت معالجة خلايا U373 باستخدام مركبة (Ctrl) أو NGF (100 نانوغرام/مل) لمدة 48 ساعة ثم تم تلوينها بزيت Red O لتصور المحتوى داخل الخلايا للدهون المحايدة. ن=3 تجارب مختلفة. (ب) صورة تمثيلية لتلطيخ الفلبينية التي يتم إجراؤها على خلايا U373 المعالجة بالمركبة (Ctrl) وNGF (100 نانوغرام/مل) لمدة 48 ساعة. ن=3 تجارب مختلفة. (ج) القياس الكمي لمستويات الكولسترول داخل الخلايا (الكوليسترول الكلي، والكوليسترول الحر، واسترات الكولسترول) في خلايا U373 المعالجة بالمركبات وNGF. ن=3 تجارب مختلفة. (د) القياس الكمي للكوليسترول (الكولسترول الكلي، والكوليسترول الحر، واسترات الكولسترول) في وسط زراعة خلايا U373 المعالجة بالمركبة (Ctrl) وNGF (100 نانوغرام/مل) لمدة 48 ساعة. ن=3 تجارب مختلفة. تمثل البيانات وسائل ± SD. تم إجراء التحليل الإحصائي عن طريق غناء اختبار الطالب غير المقترن. ** ص<0.01.

الشكل 3. تأثيرات تعديل p75NTR بواسطة LM11A-31 على استقلاب وإفراز الكوليسترول. (A – D) لطخة غربية تمثيلية وتحليل قياس الكثافة لـ HMGCR و ABCA1 و NPC1 و ApoE في خلايا U373 المعالجة بالمركبة (Ctrl) و LM11A -31 (0.1 ميكرومتر) لمدة 48 ساعة. ن=4 تجارب مختلفة.

كان الفينكولين بمثابة بروتين منزلي لتطبيع تحميل البروتين. (E) القياس الكمي لكمية ApoE (ميكروجرام/مل) بواسطة اختبار ELISA في وسط الاستزراع من خلايا U373 المعالجة بالمركبة وLM11A-31-. ن=3 تجارب مختلفة. (F) القياس الكمي للكوليسترول (الكوليسترول الكلي، والكوليسترول الحر، واسترات الكوليسترول) في وسط زراعة خلايا U373 المعالجة بالمركبة (Ctrl) وLM11A-31 (0.1 ميكرومتر) لمدة 48 ساعة. ن=3 تجارب مختلفة. تمثل البيانات وسائل ± SD. تم إجراء التحليل الإحصائي باستخدام اختبار Studet-test واحد غير مقيد. *** ع < 0.001.

For more information:1950477648nn@gmail.com