Verwijdering van MiR-29b2/c leidt tot versnelde veroudering en neuroprotectie bij door MPTP geïnduceerde muizen met de ziekte van Parkinson

Abstract

Studies tonen een verband aan tussen miR-29s bij veroudering en de ziekte van Parkinson (PD). Hier laten we zien dat de serumspiegels van miR-29s in 1-methyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)-geïnduceerde PD muizen vertoonden dynamische veranderingen. De rol van miR-29b2/c bij veroudering en PD werd bestudeerd met behulp van miR-29b2/c gen knock-out muizen (miR-29b2/c KO). miR-29b2/c KO-muizen werden gekenmerkt door een duidelijk lager gewicht, kyfose, spierzwakte en abnormale manier van lopen in vergelijking met wildtype (WT) muizen. De WT ontwikkelde ook schijnbare dermisverdikking en vermindering van vetweefsel. Echter, een tekort aan miR-29b2/c verlichtte MPTP-geïnduceerde schade aan het dopaminerge systeem en gliale activatie in de nigrostriatale route en verbeterde bijgevolg de motorische functie van met MPTP behandelde KO-muizen. Knock-out van miR-29b2/c remde de expressie van ontstekingsfactoren in met 1-methyl-4-fenylpyridinium (MPP plus) behandelde primaire culturen van gemengde glia, primaire astrocyten of met LPS behandelde primaire microglia. Bovendien verhoogde miR-29b2/c-deficiëntie de activiteit van AMPK, maar onderdrukte het de NF-KB p65-signalering in gliacellen. Onze resultaten laten zien dat miR-29b2/c KO-muizen het progeria-achtige fenotype vertonen. Minder geactiveerde gliacellen en onderdrukte neuro-inflammatie zouden kunnen leiden tot dopaminerge neuroprotectie in miR- 29b2/c KO-muizen. Kortom, miR-29b2/c is betrokken bij de regulatie van veroudering en speelt een nadelige rol bij de ziekte van Parkinson.

Trefwoorden

MiR-29b2/c; neuroprotectie; MPTP-geïnduceerde ziekte van Parkinson;Cistanche-voordelen.

Klik hier om te krijgenwat zijn de effecten van Cistanche

Invoering

De ziekte van Parkinson (PD) is de op één na meest voorkomende neurodegeneratieve ziekte, gekenmerkt door het progressieve verlies van dopaminerge neuronen in de substantia nigra par compacta (SNpc) van de middenhersenen, en verhoogde gliale activatie en neuroinflammatie [1-3]. MicroRNA's zijn korte niet-coderende RNA-moleculen die genexpressie reguleren op post-transcriptioneel niveau [4, 5]. MicroRNA's zijn betrokken bij de regulatie van de ontwikkeling van het zenuwstelsel, neuronale plasticiteit en neurodegeneratieve ziekten. De MicroRNA29-familie (miR- 29s) bestaat uit twee genclusters: miR-29a/b1 en miR-29b2/c, die respectievelijk op chromosoom 6 en chromosoom 1 van het muizengenoom. miR-29a en miR-29c hebben slechts één nucleotide verschil, terwijl miR-29b1 en miR-29b2 identiek zijn in volgorde [6]. miR-29s zijn betrokken bij meerdere biologische processen. Veel doelgenen van miR-29 zijn experimenteel geverifieerd, waaronder Procell-overlevingsgenen Bcl-2, Mcl-1, Cdc42 en p85-; proapoptotische genen Puma, Bim, Bak en Bmf; en pro-inflammatoire cytokines IFN- en IL-12 . In het perifere systeem hebben onderzoeken aangetoond dat miR-29s betrokken zijn bij weefselfibrose [7–9], metabolisme en immuunregulatie [10–13].

miR-29s komen wijdverbreid tot expressie in het centrale zenuwstelsel en hun transcripten bestaan ​​zowel in neuronen als in gliacellen [14, 15]. Het verband tussen miR-29s en neurologische ziekten wordt steeds meer geïllustreerd. miR-29s zijn betrokken bij de regulatie van -amyloïdeproductie, en ze worden neerwaarts gereguleerd in de hersenen van AD-patiënten [16, 17]; miR-29s-niveaus nemen ook af bij patiënten met de ziekte van Huntington (ZvH) en ZvH-modelmuizen [18, 19], terwijl ze toenemen bij patiënten met amyotrofische laterale sclerose (ALS) en ALS-muismodellen [16, 20]. Zowel miR-29a/b-1-deficiënte muizen als miR-29down-gereguleerde muizen vertonen een ataxie-achtig fenotype [6, 21]. Met betrekking tot de effecten van miR{21}s-expressie op neuroprotectie en de bevordering van neuronale dood in ischemische knaagdiermodellen werden tegengestelde resultaten gerapporteerd [22, 23]. In eerdere studies hebben we waargenomen dat miR-29s-waarden duidelijk waren verlaagd in het serum van PD-patiënten met een dalende trend in verband met ernstiger parkinsonisme [24]. Verder correleerden de miR-29-niveaus met geheugenprestaties bij PD-patiënten [25]. We concludeerden dat miR-29b2/c nauw verband houdt met de ziekte van Parkinson, maar dat de fysiologische functies en pathologische mechanismen die betrokken zijn bij de ziekte van Parkinson grotendeels onbekend zijn.

In dit onderzoek werden muizenserumspiegels van miR-29s als reactie op MPTP-toediening gemeten tot 120 dagen na injectie. De effecten van miR-29b2/c-deficiënties op de perifere weefsels werden bestudeerd met behulp van miR-29b2/c KO-muizen. Het dopaminerge neurotoxine MPTP werd verder gebruikt om een ​​muismodel van PD te induceren. Verwondingen van het nigrostriatale dopaminerge systeem, gedragsprestaties en mogelijke mechanismen werden vervolgens onderzocht. We zagen dat de miR-29-niveaus in het muizenserum dynamische veranderingen vertoonden na MPTP-toediening. miR- 29b2/c KO-muizen vertoonden versnelde veroudering, wat blijkt uit het lagere lichaamsgewicht, vermindering van vetweefsel, kyfose, huidverdikking, spierzwakte en gangafwijkingen. Een tekort aan miR-29b2/c leidde echter tot minder dopaminerge schade en gliale activering, en bijgevolg tot verbeterde gedragsprestaties in een PD-achtig diermodel.

Cistanche-pillen

Resultaat

1. Het progeria-achtige fenotype in miR-29b2/c KO-muizen

miR-29b2/c knockout-muizen (miR-29b2/c KO) werden gegenereerd met behulp van de CRISPR-Cas9-techniek. De strategie van gentargeting en genotypering van gemuteerde muizen werd gepresenteerd in aanvullende figuur 1. Vier en 16- maanden oude miR-29b2/c KO-muizen hadden een verminderd lichaamsgewicht (figuur 1A). Op de leeftijd van drie maanden bleven de kenmerken van miR-29b2/c KO-muizen ongewijzigd, zoals bewezen door een röntgenmicro-computertomografie (micro-CT)-scan (aanvullend figuur 2A). Er waren geen verschillen in botmineraaldichtheid (BMD), trabeculae gemiddelde BMD, trabeculaire scheiding, trabeculaire dikte en structurele modelindex (SMI) tussen miR-29b2/c KO-muizen en hun WT-tegenhanger op 13 maanden oud ( Aanvullende figuur 2B). Door kleuring met hematoxyline en eosine (H&E) ontdekten we dat 13-maanden oude miR-29b2/c KO-muizen een verdikte dermis vertoonden met meer en diepere rimpels (Afbeelding 1B, 1C). En kyfose was duidelijk bij 16-maanden oude miR-29b2/c KO-muizen (Afbeelding 1C). miR-29b2/c KO-muizen op jonge leeftijd (3 maanden oud) hadden normaal vetweefsel (aanvullende figuur 2C, 2D). Abdominaal vetweefsel (subcutaan vet en visceraal vet gecombineerd) en bruin vetweefsel waren echter dramatisch verminderd bij miR-29b2/c KO-muizen in vergelijking met WT-muizen op de leeftijd van 16 maanden (Figuur 1D). Verder werden de transcriptieniveaus van senescentiemarkers p21 en p53 in de hersenen geanalyseerd. Ze namen duidelijk toe in de hippocampus, maar niet in de cortex van miR-29b2/c KO-muizen op de leeftijd van zes maanden. p53- en p16-eiwitniveaus in de miR{49}}b2/c-deficiënte hippocampus verschilden niet van de WT-controles. Bovendien verschilde -galactosidase-activiteit, een bekend kenmerk van cellulaire veroudering, niet tussen de hersenen van drie maanden oude WT- en miR-29b2/c KO-muizen.

Spierzwakte en gangafwijkingen bij miR- 29b2/c KO-muizen

Het gedrag van miR-29b2/c-deficiënte muizen werd beoordeeld. De spierkracht werd gemeten door middel van de Wire hanging en de Grid hanging tests. De miR-29b2/c KO-muizen scoorden lager dan de controlemuizen in de Wire Hanging-test (Afbeelding 2A). En de latentie om te vallen was aanzienlijk korter bij miR-29b2/c KO-muizen in vergelijking met wild-type tegenhangers in de Grid Hanging-test (Afbeelding 2B), maar de Rotarod-testprestaties van WT en miR{{10} } b2/c KO-muizen verschilden niet significant (Figuur 2C). Het looppatroon van dieren werd gedetecteerd door het Catwalk XT-analysesysteem. Verrassend genoeg waren zowel de snelheid als de paslengte van miR-29b2/c KO-muizen hoger dan die van hun tegenhangers, terwijl de stapcyclus, stand- en zwaaitijd korter waren en de werkcyclus korter in miR{ {15}} b2/c-deficiënte muizen (Figuur 2D).

Veranderingen van miR-29s in het MPTP-geïnduceerde PD-muizenserum

miR-29s-waarden daalden in het serum van patiënten met de ziekte van Parkinson in vergelijking met gezonde controles [24]. In deze studie werden de miR-29s-waarden in het serum van PD-muizen gekwantificeerd op 3, 30 en 120 dagen na toediening van een subacute behandeling met MPTP. miR-29a- en miR-29b-spiegels daalden 3 dagen na injectie en herstelden zich tot basiswaarden na 30 dagen, en daalden weer na 120 dagen. Het miR{11}}c-niveau veranderde echter niet significant (aanvullende afbeelding 5).

Cistanche-supplementen

miR-29b2/c-deficiëntie vermindert MPTP-geïnduceerde nigrostriatale verwondingen en motorische stoornissen bij muizen

miR-29b2/c knock-out muizen en de WT nestgenoten werden geïnjecteerd met MPTP om het PD-model te induceren. De expressieniveaus van p21, p53 en Pai1 in het striatum van zowel miR-29b2/c KO-muizen als WT-controles veranderden niet na MPTP-toediening. MPTP-blootstelling veroorzaakte significante reducties van de TH-positieve dopaminerge neuronen in de SNpc [F(1, 20)=5.441, P=0.0302], en de TH-positieve zenuwuiteinden, TH-eiwitten [F(1, 20)=10.5, P=0.0041] en de niveaus van dopamine, DOPAC en HVA in het striatum (Figuur 3A–3D). De nigrostriatale verwondingen bij met MPTP behandelde miR-29b2/c KO-muizen werden echter dramatisch verminderd in vergelijking met met MPTP behandelde WT-controles, aangezien het aantal dopaminerge neuronen, de dichtheden van dopaminerge zenuwuiteinden en de striatale TH-eiwitniveaus en de dopamineconcentratie was significant hoger; Bovendien werden veranderingen in de verhoudingen van DOPAC tot DA en HVA tot DA [F(1, 19)=12.64, P=0.0021] duidelijk verminderd (Figuur 3A–3D). Bij normale met zoutoplossing geïnjecteerde miR-29b2/c KO-muizen namen de striatale concentraties van 5-HT en zijn metaboliet 5-HIAA toe in vergelijking met hun WT-tegenhangers, en de NE-concentraties lagen dicht tussen de wild-type en miR-29b2/c KO-muizen (Figuur 3D). De Opvoedings- en de Pooltests werden gebruikt om respectievelijk de spontane verticale activiteit [26, 27] en bewegingsactiviteit van muizen [28] te evalueren. Twee dagen na de laatste MPTP-injectie daalde de kweekfrequentie bij WT-muizen gedurende de laatste 2 minuten in vergelijking met normale met zoutoplossing behandelde WT-controles. Vergelijkbare experimenten hebben geen effect van miR{48}}b2/c-deficiëntie op MPTP-geïnduceerde veranderingen in de opfokfrequentie aangetoond (Figuur 3E). Evenzo nam de totale tijd die werd besteed aan draaien en naar beneden klimmen toe bij WT-muizen na MPTP-toediening in de Pole-test, terwijl de totale tijd tussen normale met zoutoplossing en MPTP behandelde miR-29b2/c KO-muizen dicht bij elkaar lag (Afbeelding 3F) .

miR-29b2/c-deficiëntie verzwakt MPTP-geïnduceerde gliale activering bij muizen

Gliacelactivering en gliacelgemedieerde neuroinflammatie zijn betrokken bij PD-pathologie [29]. Astrocyten namen aanzienlijk toe in de nigrostriatale route van WT-muizen, terwijl GFAP plus astrocyten toenamen in het striatum maar niet in de SNpc [F(1, 8)=5.412, P=0.0484] van miR -29b2/c KO-muizen drie dagen na MPTP-injectie. Met name verschilden de astrocytische dichtheden niet in de twee regio's van WT- en miR-29b2/c KO-muizen behandeld met MPTP (Figuur 4A, 4B). Iba 1 plus microglia nam toe in de substantia nigra van WT-muizen en in het striatum [F(1, 8)=12.74, P=0.0073] van zowel WT als miR{{21} }b2/c KO-muizen na MPTP-toediening. Bovendien verminderde MPTP-injectie in miR-29b2/c KO-muizen de microgliale dichtheden aanzienlijk (Figuur 4C, 4D).

2. De effecten van miR-29b2/c-deficiëntie in primair gekweekte astrocyten

Er werd een scratch-assay gebruikt om te testen of een tekort aan miR-29b2/c de proliferatie en migratie van astrocyten beïnvloedde. Primaire miR-29b2/c KO-astrocyten vertoonden geen verschil in het vermogen tot proliferatie en migratie. De cellevensvatbaarheid van primaire WT- en miR-29b2/c KO-astrocyten vertoonde geen verschil bij baseline. Na MPP plus intoxicatie was de cellevensvatbaarheid van WT-astrocyten hoger in vergelijking met de controles, terwijl de levensvatbaarheid van gemuteerde astrocyten niet veranderde [F(1, 18)=5.727, P=0.0278 ]. Verbeterde ROS-product- en glucoseopname werden waargenomen in met MPP plus behandelde WT- en miR{13}}b2/c KO-astrocyten.

Cistanche tubulosa

De expressieniveaus van neurotrofe factoren, ontstekingsgerelateerde moleculen, astrocytische A1-type en A2-type merkergenen in met MPP plus behandelde astrocyten werden gemeten. 12 uur na de uitdaging was de expressie van BDNF verhoogd in de WT- en miR-29b2/c KO-astrocyten (Figuur 5A). Het TGF{8}}-expressieniveau was significant opgereguleerd in WT-astrocyten na de blootstelling aan MPP plus, terwijl het was gedownreguleerd in miR{9}b2/c KO-astrocyten in vergelijking met wild-type astrocyten, zowel bij aanvang als na de intoxicatie (Figuur 5B). Het basisniveau van het TNF-transcript was lager in miR-29b2/c KO-astrocyten in vergelijking met WT-astrocyten. Na een behandeling van 12 uur namen de expressieniveaus van IL-1 , IL-6 en COX-2 aanzienlijk toe in WT- en miR-29b2/c-astrocyten, terwijl TNF-transcriptie was alleen verhoogd in WT-astrocyten, en IL-1-, TNF- en COX-2-transcripten namen af ​​in miR-29b2/c KO-astrocytische cellen in vergelijking met wildtype tegenhangers (Afbeelding 5C) . A1-marker H2-T23 en A2-marker CD14 waren aanzienlijk lager in met PBS behandelde miR- 29b2/c KO-astrocyten in vergelijking met WT-controles. Na een behandeling van 12 uur waren A1-markers H2-D1, Ggta1 en C3, en A2-markers Clcf1 en S100 10 zowel in WT- als in miR-29b2/c KO-astrocyten opgereguleerd; H2-T23 nam alleen toe in WT-astrocyten; Gbp2 en CD14 veranderden niet in de twee genotypen van astrocyten. Bovendien werden transcripten van H2-T23, H2-D1 en CD14 gedownreguleerd in miR-29b2/c KO-astrocyten in vergelijking met WT-controles (Figuur 5D, 5E). 12 uur en 24 uur na de behandeling veranderden de niveaus van AMPK-eiwitten en gefosforyleerde-AMPK-eiwitten niet in WT-astrocyten, terwijl 24 uur na MPP plus provocatie het AMPK-eiwitniveau daalde in miR-29b2/ c KO-astrocyten, en de verhouding van p-AMPK tot AMPK in mutante astrocyten nam ook toe in vergelijking met WT-astrocyten en met PBS behandelde mutante astrocyten (Figuur 5F). Daarnaast werd het geconditioneerde medium van BV2-cellen behandeld met PBS of LPS (kortweg CM en LCM genoemd) gebruikt om primaire astrocyten van WT- en miR-29b2/c KO-muizen te stimuleren. Hoewel de expressie van p-AMPK-eiwit niet was veranderd na 12 uur behandeling van LCM, was deze significant hoger in miR-29b2/c KO-astrocyten in vergelijking met WT-astrocyten. We hebben waargenomen dat de pAMPK-eiwitten toenamen in beide genotypen van astrocyten na 24 behandelingen met LCM. LCM-stimulatie verhoogde duidelijk de expressie van COX- 2-eiwitten [F(2, 18)=10.29, P=0.0010], maar het COX-2-eiwitniveau in miR-29b2/c KO namen astrocyten af ​​vergeleken met WT astrocyten (Figuur 5G). De nitrietconcentratie in met LCM behandelde miR-29b2/c KO-astrocyten was ook significant lager in vergelijking met met LCM behandelde WT-astrocyten [F(2, 30)=17, P<0.0001] (Figure 5H). Further, the expression of senescence marker genes was evaluated. 12 h-treatment of MPP+ increased p53 transcript levels in both WT and miR- 29b2/c KO astrocytes. p19 and Pai1 transcripts were elevated only in WT astrocytes, and Pai1 expression levels in miR-29b2/c KO astrocytes were decreased compared to WT astrocytes after the treatment. Moreover, Bcl-2, Bax protein levels, and the ratio of Bcl-2 to Bax did not change in WT and miR-29b2/c KO astrocytes.

3. De effecten van miR-29b2/c-deficiëntie in primair gekweekte microglia

Om de respons van miR-29b2/c-deficiënte microglia op ontstekingsstimuli te meten, werd LPS gebruikt. Het BDNF-expressieniveau was lager in miR-29b2/c KO microglia bij baseline. Vier en acht uur na LPS-behandeling was de hoeveelheid IL-1-, IL-6-, TNF- en COX{7}}-transcripten opgereguleerd, terwijl IGF{8}}-expressie was gedownreguleerd in WT en miR-29b2/c KO microgliale cellen, nam de expressie van BDNF alleen af ​​in WT microglia [F(2, 27)=41.5, P<0.0001]. IL-10 transcript increased in WT and miR-29b2/c KO microglia [F(2, 27) = 3.753, P=0.0365], and TGF-β1 transcript decreased in WT microglia at eight hours after the LPS challenge. BDNF and TGF-β1 transcripts were not changed in miR-29b2/c KO microglia. In addition, IL-6 transcripts were significantly reduced in miR-29b2/c KO microglia after the challenge compared to WT controls, IGF-1 and IL-10 transcripts were markedly higher in miR-29b2/c KO microglia after four and eight hours of intoxication, respectively (Figure 6A–6C). At baseline, the p-AMPK protein level and pAMPK to AMPK ratio were dramatically elevated in miR-29b2/c KO microglia when compared with WT microglia. 24 h after the treatment of LPS, p-AMPK level [F(1, 17) = 5.066, P=0.0379] and the ratio [F(1, 17) = 5.537, P=0.0309] were elevated only in WT microglia (Figure 6D). At one hour after the treatment, the phosphorylated-NF-κB p65 (p-p65) proteins and pp65 to p65 ratio, but not p65 proteins, increased in wildtype and miR-29b2/c KO microglial cells, yet the ratio decreased modestly in miR-29b2/c KO microglial cells when compared with WT microglia (p=0.071) (Figure 6E). The expression of COX-2 was enhanced in the two genotypes of microglial cells; whereas, the level of COX-2 in mutant microglia decreased when compared with WT controls after 24 h-treatment of LPS [F(1, 17) = 5.33, P=0.0338] (Figure 6D). Nitrite product was induced by the treatment of LPS in both genotypes of microglia, however, it was dramatically lower in miR- 29b2/c KO microglia at baseline and after the treatment of LPS [F(1, 20) = 14.03, P=0.0013] (Figure 6F).

Discussie

De expressie van miR-29-familieleden wordt opgereguleerd in meerdere weefsels wanneer individuen ouder worden [30-32]. Werken uit ons lab en anderen hebben een verband aangetoond tussen miR-29s en de ziekte van Parkinson [33]. In de huidige studie werden de rollen van miR- 29b2/c bij veroudering en de ziekte van Parkinson bestudeerd. miR-29s oefenen pro- en anti-verouderingseffecten uit, afhankelijk van weefsels, soorten en ontwikkelingsstadia. We ontdekten dat 3-maanden oude miR-29b2/c KO-muizen een normaal skelet en vetweefsel hadden, en 4-maanden oude miR- 29b2/c KO-muizen vertoonden een lichter lichaamsgewicht in vergelijking met hun WT-tegenhanger, wat in overeenstemming is met andere onderzoeken [11, 34]. Spierzwakte en onstabiele gang werden gedetecteerd bij 3-maanden oude miR- 29b2/c KO-muizen. Dertien maanden oude miR-29b2/c KO-muizen vertoonden een verdikking van de dermis. Ze hadden echter de normale fijne structuur van het dijbeenbot. De afname van het lichaamsgewicht was aanwezig bij 16-maanden oude miR-29b2/c KO-muizen. Op deze leeftijd hadden miR-29b2/c KO-muizen minder buikvet en bruin vet en vertoonden ze schijnbare kyfose. miR-29s zijn betrokken bij p53-gemedieerde stopzetting van de celcyclus [35, 36] en p16/Rb-aangedreven cellulaire senescentie [37]. Cellulaire veroudering was echter niet duidelijk in de hersenen van de miR-29b2/c KO-muis. Daarom, hoewel miR-29b2/c bijdraagt ​​aan de regulatie van veroudering, kan zijn rol in de perifere weefsels en de hersenen anders zijn.

De serumspiegels van miR-29s waren verlaagd bij patiënten met de ziekte van Parkinson in vergelijking met gezonde controles [24]. Hier ontdekten we dat miR-29s-expressie in PD-muizenserum fluctueerde van 3 tot 120 dagen na MPTP-toediening. miR-29s zijn overvloedig aanwezig in de hersenen [6, 30]. Door het GEO-profiel te doorlopen, blijkt miR-29c-expressie opgereguleerd te zijn in de substantia nigra van PD-patiënten (p=0.0059, door Mann-Whitney-test), bovendien miR{{12 }}c-expressie in de superieure frontale gyrus verschilde niet (p=0.47, door Student-T-test), in vergelijking met de controlepersonen (aanvullend figuur 10). Hier werden miR-29b2/c KO-muizen uitgedaagd met MPTP om PD-achtige verwondingen te veroorzaken. De gemuteerde muizen vertoonden minder ernstige verwondingen aan het nigrostriatale dopaminerge systeem en mildere gliale activering, en vervolgens tot op zekere hoogte gedragsresistentie. MiR-29b2/c speelt dus een nadelige rol in de pathologie van PD. We hebben waargenomen dat in het MPTP-geïnduceerde muizen-PD-model de striatale niveaus van p21-, p53- en Pai1-transcripten niet veranderden, wat suggereert dat cellulaire veroudering mogelijk niet optreedt. Veroudering wordt beschouwd als een risicofactor voor de ontwikkeling van PD [38], maar verouderingsgerelateerde veranderingen in de hersenen, met name het dopaminerge systeem, zouden een relevantere factor kunnen zijn.

Primaire glia van WT- en miR-29b2/c KO-muizen werden gekweekt om de onderliggende mechanismen te onderzoeken. MPP plus behandeling verhoogde GDNF-expressie en verlaagde IL-1-expressie in de miR-29b2/c-deficiënte gemengde glia. MPP plus verhoogde ook de expressie van pro-inflammatoire genen in WT-astrocyten, maar niet in miR- 29b2/c-deficiënte astrocyten. Evenzo produceerden mutante astrocyten minder NO in vergelijking met WT-astrocyten na blootstelling aan het geconditioneerde medium van BV2-cellen behandeld met LPS. In de primaire microglia-kweek waren de transcripten van het ontstekingsremmende cytokine IL-10 en de neurotrofe factor IGF-1 aanzienlijk hoger in vergelijking met met LPS behandelde WT-controles, en de transcripten van het ontstekingsbevorderende cytokine IL{ {15}} afgenomen in LPStreated miR-29b2/c KO microglia. NO-niveaus waren verlaagd in miR-29b2/c KO-microglia bij baseline en na de intoxicatie van LPS. Studies hebben aangetoond dat miR-29s en vele voorspelde doelgenen betrokken zijn bij metabole processen [34, 39-41]. Als essentiële regulator is bewezen dat AMPK beschermend is bij PD wanneer geactiveerd [42]. Activering van AMPK stimuleert Sirtuin 1 en remt indirect NF-KB-activering en stroomafwaartse inflammatoire doelgenen [43]. We hebben waargenomen dat het gefosforyleerde AMPK-eiwitniveau en de verhouding van p-AMPK tot AMPK opgereguleerd waren in respectievelijk LCM-behandelde en MPP plus-behandelde miR- 29b2/c KO-astrocyten. Het COX{34}}-eiwitniveau was verlaagd in met LCM behandelde mutante astrocyten in vergelijking met WT-astrocyten. Bij baseline was de AMPK-activiteit verhoogd in miR-29b2/c KO microglia. De hoeveelheid COX-2-eiwit was significant verminderd in miR-29b2/c KO-microglia in vergelijking met WT-controles na de behandeling van LPS. Onder LPS-behandeling was de p-p65- en p65-verhouding enigszins neerwaarts gereguleerd in de gemuteerde microglia, wat een verzachte NF-KB-signaleringsroute impliceert. Onze resultaten geven aan dat verbeterde AMPK-activiteit en verminderde ontstekingsreactie in glia de nigrostriatale route beschermen in miR-29b2/c KO-muizen (Figuur 6G). Kortom, miR-29b2/c speelt een belangrijke rol bij veroudering en beschadiging van het nigrostriatale dopaminerge systeem.

Referenties

1. Braak H, Del Tredici K. Uitgenodigd artikel: Zenuwstelselpathologie bij de sporadische ziekte van Parkinson. Neurologie. 2008; 70:1916–25.

2. Wang Q, Liu Y, Zhou J. Neuro-inflammatie bij de ziekte van Parkinson en het potentieel ervan als een therapeutisch doelwit. Vertaal Neurodegener. 2015; 4:19.

3. Wang Z, Dong H, Wang J, Huang Y, Zhang X, Tang Y, Li Q, Liu Z, Ma Y, Tong J, Huang L, Fei J, Yu M, et al. Prosurvival en ontstekingsremmende rollen van NF-KB c-Rel in de ziektemodellen van Parkinson. Redox biol. 2020; 30:101427.

4. Zhu S, Wu H, Wu F, Nie D, Sheng S, Mo JJ. MicroRNA- 21 richt zich op tumorsuppressorgenen bij invasie en metastase. Cel Res. 2008; 18: 350-59.

5. Qiu L, Zhang W, Tan EK, Zeng L. Ontcijfering van de functie en regulatie van microRNA's bij de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson. ACS Chem Neurosci. 2014; 5:884-94.

6. Papadopoulou AS, Serneels L, Achsel T, Mandemakers W, Callaerts-Vegh Z, Dooley J, Lau P, Ayoubi T, Radaelli E, Spinazzi M, Neumann M, Hébert SS, Silahtaroglu A, et al. Deficiëntie van het miR-29a/b-1-cluster leidt tot ataxische kenmerken en cerebellaire veranderingen bij muizen. Neurobiol Dis. 2015; 73:275-88.

7. Hyun J, Choi SS, Diehl AM, Jung Y. Potentiële rol van Hedgehog-signalering en microRNA-29 bij leverfibrose van IKK-deficiënte muis. JMol Histol. 2014; 45:103–12.

8. Qin W, Chung AC, Huang XR, Meng XM, Hui DS, Yu CM, Sung JJ, Lan HY. TGF-/Smad3-signalering bevordert nierfibrose door miR-29 te remmen. J Am Soc Nephrol. 2011; 22:1462-74.

9. Xiao J, Meng XM, Huang XR, Chung AC, Feng YL, Hui DS, Yu CM, Sung JJ, Lan HY. miR-29 remt door bleomycine geïnduceerde longfibrose bij muizen. Mol Ther. 2012; 20:1251–60.

10. Steiner DF, Thomas MF, Hu JK, Yang Z, Babiarz JE, Allen CD, Matloubian M, Blelloch R, Ansel KM. MicroRNA-29 reguleert T-box-transcriptiefactoren en interferonproductie in helper-T-cellen. Immuniteit. 2011; 35: 169-81.

11. Dooley J, Garcia-Perez JE, Sreenivasan J, Schlenner SM, Vangoitsenhoven R, Papadopoulou AS, Tian L, Schonefeldt S, Serneels L, Deroose C, Staats KA, Van der Schueren B, De Strooper B, et al. . De microRNA-29-familie dicteert de balans tussen homeostatische en pathologische glucosebehandeling bij diabetes en obesitas. suikerziekte. 2016; 65:53-61.

12. Adoro S, Cubillos-Ruiz JR, Chen X, Deruaz M, Vrbanac VD, Song M, Park S, Murooka TT, Dudek TE, Luster AD, Tager AM, Streeck H, Bowman B, et al. IL-21 induceert antiviraal microRNA-29 in CD4 T-cellen om HIV-1-infectie te beperken. Nat gemeenschappelijk. 2015; 6:7562.

13. Ma F, Xu S, Liu X, Zhang Q, Xu X, Liu M, Hua M, Li N, Yao H, Cao X. De microRNA miR-29 controleert aangeboren en adaptieve immuunresponsen op intracellulaire bacteriële infectie door zich op interferon te richten. Nat Immunol. 2011; 12:861–69.

14. Jovičić A, Roshan R, Moisoi N, Pradervand S, Moser R, Pillai B, Luthi-Carter R. Uitgebreide expressieanalyses van neurale celtypespecifieke miRNA's identificeren nieuwe determinanten van de specificatie en instandhouding van neuronale fenotypes. J Neurosci. 2013; 33:5127-37.

15. Ouyang YB, Xu L, Lu Y, Sun X, Yue S, Xiong XX, Giffard RG. Met astrocyten verrijkte miR-29a richt zich op PUMA en vermindert de neuronale kwetsbaarheid voor ischemie van de voorhersenen. Glia. 2013; 61:1784-1794.

16. Shioya M, Obayashi S, Tabunoki H, Arima K, Saito Y, Ishida T, Satoh J. Afwijkende microRNA-expressie in de hersenen van neurodegeneratieve ziekten: miR{1}}a verlaagd in de hersenen van de ziekte van Alzheimer richt zich op neuron navigator 3. Neuropathol App Neurobiol. 2010; 36:320-30.

17. Hébert SS, Horré K, Nicolaï L, Papadopoulou AS, Mandemakers W, Silahtaroglu AN, Kauppinen S, Delacourte A, De Strooper B. Verlies van microRNA-cluster miR-29a/b-1 in sporadische De ziekte van Alzheimer correleert met verhoogde expressie van BACE1/bèta-secretase. Proc Natl Acad Sci VS. 2008; 105:6415-20.

18. Johnson R, Zuccato C, Belyaev ND, Gast DJ, Cattaneo E, Buckley NJ. Een op microRNA gebaseerde ontregeling van genen bij de ziekte van Huntington. Neurobiol Dis. 2008; 29:438-45.

19. Packer AN, Xing Y, Harper SQ, Jones L, Davidson BL. Het bifunctionele microRNA miR-9/miR-9* reguleert REST en CoREST en wordt verlaagd bij de ziekte van Huntington. J Neurosci. 2008; 28:14341-46.

20. Nolan K, Mitchem MR, Jimenez-Mateos EM, Henshall DC, Concannon CG, Prehn JH. Verhoogde expressie van microRNA-29a bij ALS-muizen: functionele analyse van de remming ervan. J Mol Neurosci. 2014; 53:231-41.

21. Roshan R, Shridhar S, Sarangdhar MA, Banik A, Chawla M, Garg M, Singh VP, Pillai B. Hersenspecifieke knockdown van miR-29 resulteert in neuronale celdood en ataxie bij muizen. RNA. 2014; 20:1287-97.

22. Khanna S, Rink C, Ghoorkhanian R, Gnyawali S, Heigel M, Wijesinghe DS, Chalfant CE, Chan YC, Banerjee J, Huang Y, Roy S, Sen CK. Verlies van miR-29b na acute ischemische beroerte draagt ​​bij aan neurale celdood en infarctgrootte. J Cereb Bloedstroom Metab. 2013; 33:1197–206.

23. Shi G, Liu Y, Liu T, Yan W, Liu X, Wang Y, Shi J, Jia L. Opwaarts gereguleerde miR-29b bevordert neuronale celdood door remming van Bcl2L2 na ischemisch hersenletsel. Exp Hersenonderzoek. 2012; 216:225-30.

24. Bai X, Tang Y, Yu M, Wu L, Liu F, Ni J, Wang Z, Wang J, Fei J, Wang W, Huang F, Wang J. Downregulatie van bloedserum microRNA 29 familie bij patiënten met de ziekte van Parkinson . Wetenschappelijk Rep. 2017; 7:5411.

25. Han L, Tang Y, Bai X, Liang X, Fan Y, Shen Y, Huang F, Wang J. Associatie van de serum-microRNA-29-familie met cognitieve stoornissen bij de ziekte van Parkinson. Veroudering (Albany NY). 2020; 12:13518–28.

26. Chinta SJ, Woods G, Demaria M, Rane A, Zou Y, McQuade A, Rajagopalan S, Limbad C, Madden DT, Campisi J, Andersen JK. Cellulaire senescentie wordt geïnduceerd door het omgevingsneurotoxine Paraquat en draagt ​​bij aan neuropathologie die verband houdt met de ziekte van Parkinson. Celvertegenwoordiger 2018; 22:930–40.

27. Willard AM, Bouchard RS, Gittis AH. Differentiële afbraak van motorische stoornissen tijdens geleidelijke uitputting van dopamine met 6-hydroxydopamine bij muizen. Neurowetenschap. 2015; 301:254-67.

28. Kam TI, Mao X, Park H, Chou SC, Karuppagounder SS, Umanah GE, Yun SP, Brahmachari S, Panicker N, Chen R, Andrabi SA, Qi C, Poirier GG, et al. Poly(ADP-ribose) stimuleert pathologische -synucleïne neurodegeneratie bij de ziekte van Parkinson. Wetenschap. 2018; 362:eaat8407.

29. Huang D, Xu J, Wang J, Tong J, Bai X, Li H, Wang Z, Huang Y, Wu Y, Yu M, Huang F. Dynamische veranderingen in de nigrostriatale route in het MPTP-muismodel van de ziekte van Parkinson. Parkinson dis. 2017; 2017:9349487.

30. Ugalde AP, Ramsay AJ, de la Rosa J, Varela I, Mariño G, Cadiñanos J, Lu J, Freije JM, López-Otín C. Veroudering en de reactie op chronische DNA-schade activeren een regulerend pad waarbij miR{{2} } en p53. EMBO J. 2011; 30:2219-32.

31. Hu Z, Klein JD, Mitch WE, Zhang L, Martinez I, Wang XH. MicroRNA-29 induceert cellulaire veroudering in de verouderende spier via meerdere signaalroutes. Veroudering (Albany NY). 2014; 6: 160–75.

32. Fenn AM, Smith KM, Lovett-Racke AE, Guerau-deArellano M, Whitacre CC, Godbout JP. Verhoogd microRNA 29b in de verouderde hersenen correleert met de vermindering van insuline-achtige groeifactor-1 en fractalkine-ligand. Neurobiol-veroudering. 2013; 34:2748-58.

33. Wang R, Yang Y, Wang H, He Y, Li C. MiR-29c beschermt in vivo en in vitro tegen ontsteking en apoptose in het ziektemodel van Parkinson door zich te richten op SP1. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2020; 47:372-82.

34. Caravia XM, Fanjul V, Oliver E, Roiz-Valle D, Morán-Álvarez A, Desdín-Micó G, Mittelbrunn M, Cabo R, Vega JA, Rodríguez F, Fueyo A, Gómez M, LoboGonzález M, et al. De regulerende as van microRNA-29/PGC1 is van cruciaal belang voor de metabole controle van de hartfunctie. PLoS Biol. 2018; 16:e2006247.

35. Varela I, Cadiñanos J, Pendás AM, Gutiérrez-Fernández A, Folgueras AR, Sánchez LM, Zhou Z, Rodríguez FJ, Stewart CL, Vega JA, Tryggvason K, Freije JM, LópezOtín C. Versnelde veroudering bij muizen met een tekort aan Zmpste24 protease is gekoppeld aan activering van p53-signalering. Natuur. 2005; 437:564-68.

36. Park SY, Lee JH, Ha M, Nam JW, Kim VN. miR-29 miRNA's activeren p53 door zich te richten op p85 alpha en CDC42. Nat Struct Mol Biol. 2009; 16:23–29.

37. Martinez I, Cazalla D, Almstead LL, Steitz JA, DiMaio D. miR-29 en miR-30 reguleren B-Myb-expressie tijdens cellulaire veroudering. Proc Natl Acad Sci VS. 2011; 108:522-27.

38. Collier TJ, Kanaan NM, Kordower JH. Veroudering en de ziekte van Parkinson: verschillende kanten van dezelfde medaille? Mov wanorde. 2017; 32:983-90.

39. Massart J, Sjögren RJ, Lundell LS, Mudry JM, Franck N, O'Gorman DJ, Egan B, Zierath JR, Krook A. Veranderde miR- 29-expressie bij diabetes type 2 beïnvloedt glucose- en lipidenmetabolisme in skelet Spier. suikerziekte. 2017; 66: 1807-1818.

40. Dooley J, Lagou V, Garcia-Perez JE, Himmelreich U, Liston A. miR-29a-deficiëntie verandert het beloop van murien pancreas acinair carcinoom niet. Oncotarget. 2017; 8:26911–17.

41. Kwon JJ, Factora TD, Dey S, Kota J. Een systematisch overzicht van miR-29 bij kanker. Mol Ther Oncolytica. 2018; 12:173-94.

42. Lu M, Su C, Qiao C, Bian Y, Ding J, Hu G. Metformine voorkomt de dood van dopaminerge neuronen in MPTP/PI-geïnduceerd muismodel van de ziekte van Parkinson via autofagie en mitochondriale ROS-klaring. Int J Neuropsychopharmacol. 2016; 19:pyw047.

43. Salminen A, Hyttinen JM, Kaarniranta K. AMP-geactiveerde proteïnekinase remt NF-KB-signalering en ontsteking: impact op de gezondheid en levensduur. J Mol Med (Berl). 2011; 89:667-76.

Xiaochen Bai 1,2, Xiaoshuang Zhang 1, Rong Fang 1, Jinghui Wang 1, Yuanyuan Ma 1, Zhaolin Liu 1, Hongtian Dong 1, Qing Li 1, Jingyu Ge 1, Mei Yu 1, Jian Fei 3,4, Ruilin Sun 4, Hoektand Huang 1

1. Afdeling Translationele Neurowetenschappen, Jing'an District Center Hospital van Shanghai, State Key Laboratory of Medical Neurobiology en MOE Frontiers Center for Brain Science, Institutes of Brain Science, Fudan University, Shanghai 200032, China

2. Afdeling revalidatiegeneeskunde, Shanghai Jiao Tong University Affiliated Sixth People's Hospital, Shanghai 200233, China

3. School of Life Science and Technology, Tongji University, Shanghai 200092, China

4. Shanghai Engineering Research Center voor modelorganismen, Shanghai Modelorganisms Center, INC, Shanghai 201203, China