Door excitotoxiciteit geïnduceerde endocytose als potentieel doelwit voor neuroprotectie bij een beroerte, deel 2

Preventie van TrkB-FL-endocytose is in vivo relevant voor de bescherming van neuronen tegen een beroerte: aangezien endocytose een vereiste is voor necrose, zijn er algemene strategieën bedacht om belangrijke eiwitten die verschillende stappen van het endocytische proces mediëren, te downreguleren of uit te putten en is aangetoond dat ze de neurodegeneratie verstoren (Troulinaki en Tavernarakis, 2012).

De afgelopen jaren is een beroerte een veelvoorkomend probleem geworden, en omdat de neurologische schade veroorzaakt door een beroerte ons dagelijks leven rechtstreeks zal beïnvloeden, komt geheugenverlies relatief vaak voor na een beroerte. Daarom is de relatie tussen neuroprotectie en geheugen na een beroerte ook een hot topic geworden.

Allereerst moeten we begrijpen dat na een beroerte de zenuwen in de hersenen tot op zekere hoogte beschadigd zullen raken, wat een directe impact zal hebben op ons geheugen. Als we echter tijdig behandeling en preventieve maatregelen nemen, kunnen we onze zenuwen nog steeds effectief beschermen en ons geheugen verbeteren.

Hoe neuroprotectie uitvoeren? Ten eerste moeten we goede oefeningen doen. Dit verbetert niet alleen onze fysieke conditie, maar bevordert ook de zenuwgroei en het herstel. Ten tweede zal het ontwikkelen van goede leefgewoonten, zoals voldoende slapen en goed eten, ook een grote hulp zijn voor onze neuroprotectie. Ten slotte moeten we tijdens de behandelingsperiode actief samenwerken met de behandeling van de arts en snel revalidatietraining krijgen om onze neurologische functie effectief te herstellen.

Bovendien kunnen we ons geheugen ook via bepaalde methoden verbeteren. We kunnen bijvoorbeeld goede gewoonten ontwikkelen, zoals lezen, naar muziek luisteren en intellectuele spelletjes spelen, die onze hersenen kunnen stimuleren en de vorming en het onderhoud van herinneringen kunnen bevorderen. Tegelijkertijd kunnen we ook wat geheugentraining proberen, zoals het reciteren van woorden, cijfers, geografische locaties, enz. Deze methoden kunnen ons geheugenvermogen effectief verbeteren.

Hoewel een beroerte ons leven veel ongemak zal bezorgen, kunnen we, zolang we actief samenwerken met behandeling en revalidatietraining, en goede leef- en studiegewoonten ontwikkelen, nog steeds een actief en gezond leven leiden en onze zenuwen en geheugen beschermen. Het is duidelijk dat we het geheugen moeten verbeteren, en Cistanche deserticola kan het geheugen aanzienlijk verbeteren, omdat Cistanche deserticola antioxiderende, ontstekingsremmende en anti-verouderingseffecten heeft, die kunnen helpen de oxidatie- en ontstekingsreacties in de hersenen te verminderen, waardoor de hersenen worden beschermd. gezondheid van het zenuwstelsel. Bovendien kan Cistanche deserticola ook de groei en het herstel van zenuwcellen bevorderen, waardoor de connectiviteit en functie van neurale netwerken wordt verbeterd. Deze effecten kunnen het geheugen, het leervermogen en de denksnelheid helpen verbeteren en kunnen ook de ontwikkeling van cognitieve stoornissen en neurodegeneratieve ziekten voorkomen.

Klik op weten om het kortetermijngeheugen te verbeteren

Daarom wordt de generieke betekenis van schijnbare endocytose beschouwd als een therapeutische strategie met het potentieel om de celdood als gevolg van acute hersenbeschadigingen te verminderen. Mogelijke kanttekeningen bij deze aanpak zijn echter de pleiotrope nadelige effecten die deze zou kunnen hebben, aangezien essentiële fysiologische celprocessen ook zouden worden geremd. Als alternatief stellen we het gebruik voor van moleculen die de pathologische endocytose van specifieke neuronale overlevingseiwitten kunnen verstoren.
Eén kandidaat om te overwegen is de NMDAR, geïnternaliseerd door de overstimulatie ervan. Er is aangetoond dat endocytose van GluN2B-bevattende NMDAR's excitotoxiciteit bemiddelt via nog onbekende mechanismen (Wu et al., 2017).
Blokkering van dit clathrine-afhankelijke endocytische proces met behulp van een celpenetrerend peptide (CPP) was in staat de excitotoxiciteit in gekweekte corticale neuronen te remmen. Dit CPP (Tat-YEKL) bevat een domein van 11 aa van het Tat-eiwit van het menselijk immunodeficiëntievirus type 1, waardoor aangehechte ladingen de bloed-hersenbarrière en het plasmamembraan kunnen passeren, gevolgd door 12 aa van het GluN2B C-uiteinde dat overeenkomt met de AP{{9} } bindingsmotief.

De selectie van CPP's als neuroprotectieve hulpmiddelen voor beroertetherapie lijkt bijzonder geschiktNEURAL REGENERATION RESEARCH｜Vol 16｜No.2｜februari 2021｜301Figuur 1｜ Werkingsmechanisme van neuroprotectief peptide TFL457. Het CPP bevat een TrkB-FL juxtamembraansequentie (donkergroene rechthoek) die waarschijnlijk concurreert met een TrkB-interacterend eiwit (oranje) dat belangrijk is voor door excitotoxiciteit geïnduceerde endocytose, waardoor secundaire receptorverwerking en neuronale dood wordt voorkomen.

De interactie van TrkB met dit ongeïdentificeerde eiwit blijft gehandhaafd in de aanwezigheid van het controlepeptide TMyc (paarse cirkel) en neuronale dood wordt geïnduceerd door de excitotoxische aanval. CPP: celpenetrerend peptide; TFL457 enTMyc: van Tat afkomstige CPP's; TrkB: tropomyosine-gerelateerde kinase B; TrkB-FL: de katalytisch actieve receptor met volledige lengte.

aangezien de sterk endocytische neuronen van het ischemische gebied een verhoogde opname van van Tat afgeleide peptiden vertonen (Vaslin et al., 2009), wat resulteert in het selectief richten van potentiële neuroprotectieve CPP's op beschadigde neuronen. In de toekomst zal het interessant zijn om vast te stellen of dit CPP vergelijkbare neuroprotectieve eigenschappen heeft. effecten bij gebruik in vivo en kan specifiek de pro-doodeffecten van overactivatie van NMDAR remmen, terwijl andere receptorfuncties behouden blijven.

Een andere mogelijke kandidaat die als neuroprotectief doelwit kan worden onderzocht, is het kinase D-interagerende substraat van 220 kDa (Kidins220), een stroomafwaartse effector van neurotrofinereceptoren en NMDAR's die essentieel zijn voor de levensvatbaarheid van neuronen. We hebben aangetoond dat de verwerking van Kidins220 door calpijn bij excitotoxiciteit secundair is aan het verkeer van dit eiwit naar het Golgi-apparaat en de vroege activering van Rap1-GTPase (LópezMenéndez et al., 2019).

In latere stadia van het excitotoxische proces regelt de downregulatie van Kidins220 de inactivatie van Rap1, geassocieerd met een afname van de ERK-activiteit, wat de neuronale overleving in gevaar brengt. Daarom zou de preventie van door excitotoxiciteit geïnduceerde Kidins220-endocytose onderzocht kunnen worden als een manier om de calpijnverwerking van Rap1-activeringscomplexen te remmen en zo de uitschakeling van Kidins220/Rap1/ERK pro-overlevingscascades te verstoren.

Ten slotte hebben we al aangetoond dat interferentie van TrkB-FL-endocytose een relevante neuroprotectieve strategie is, zowel in vitro als in vivo. We hebben ontdekt dat excitotoxiciteit de oppervlakteniveaus van deze receptor verlaagt en, achtereenvolgens, de intracellulaire verwerking ervan door verschillende proteasen bevordert (Tejeda etal., 2019). Het belangrijkste mechanisme van TrkB-FLdownregulatie is de splitsing van het intracellulaire juxtamembraangebied door calpaïne (Vidaurre etal., 2012; Figuur 1).

Een secundair mechanisme voor TrkB-FL, maar primair voor de regulatie van TrkB-T1, is gereguleerde intramembraanproteolyse door sequentiële metalloproteïnase/-secretase-actie, waarbij door deze isovormen identieke receptor-ectodomeinen worden uitgestoten waarvan we hebben aangetoond dat ze fungeren als BDNF-wegvangers (Tejeda et al., 2016).

Alles bij elkaar veroorzaken deze mechanismen een diepgaande verandering van de BDNF-signalering door excitotoxiciteit, die niet alleen wordt waargenomen bij beroertes, maar ook bij andere neurologische aandoeningen (Tejeda en Diaz-Guerra, 2017).

Om door BDNF gereguleerde overlevingsroutes te behouden, hebben we een van Tat afgeleid CPP (TFL 457) ontworpen die een korte TrkB-FLjuxtamembraansequentie (aa 457-471) bevat waarvan we veronderstelden dat deze belangrijk zou kunnen zijn voor de controle van receptorstabiliteit en functie-inexcitotoxiciteit.

De geselecteerde sequentie maakt deel uit van een intracellulair gebied dat belangrijk is gebleken voor de regulatie van de locatie en functie van TrkB-FL door interactie met een reeks verschillende eiwitten waaronder Hrs (Huang et al., 2009).

We hebben waargenomen dat peptide TFL457 specifiek vroege TrkB-FL-endocytose, geactiveerd door excitotoxiciteit, verhinderde, anders dan een negatieve controle-CPP die niet-gerelateerde sequenties bevat (TMyc). We veronderstelden dat TFL457 zou kunnen concurreren met een of andere eiwit/s-interactie/vastgesteld door sequentie 457-471 in TrkB-FL, die nodig zou zijn voor de bevordering van door excitotoxiciteit geïnduceerde endocytose.

Omdat dit peptide alleen interacties zal beïnvloeden die specifiek door TrkB-FL zijn vastgesteld, zou de endocytose van andere oppervlakte-eiwitten niet worden beïnvloed. Door de onverwerkte receptor op het celoppervlak te houden, interfereert TFL457 secundair met de splitsing van TrkB-FL door calpaïne en gereguleerde intramembraanproteolyse, waardoor receptorTyr816-fosforylering en BDNF/TrkB/PLC-signalering behouden blijven.

Het resultaat is het behoud van cAMP-reactie-elementbindend eiwit en myocytenversterkerfactor 2-promoteractiviteiten stroomafwaarts van deze cascade, wat een feedbackmechanisme op gang brengt dat een verhoogde expressie van kritische pro-overlevingseiwitten in neuronen bevordert, zoals BDNF of de TrkB-receptor zelf, resulterend in een verhoogde neuronale levensvatbaarheid.

Het ontwikkelde neuroprotectieve peptide zou zeer relevant kunnen zijn voor beroertetherapie, omdat het, in een muismodel van permanente ischemie, de downregulatie van TrkB-FL in het infarct tegengaat en de grootte van het infarct efficiënt met bijna 30% verkleint (Tejeda et al., 2019).

Bovendien verbetert TFL457 de neurologische uitkomst, zoals blijkt uit een afname van 42% in het gemiddelde aantal slips in een test die evenwicht en motorische coördinatie evalueert.

Daarom ontrafelen deze resultaten de endocytose van TrkB-FL geïnduceerd door excitotoxiciteit als een nieuw en zeer relevant doelwit voor beroertetherapie en openen ze nieuwe wegen voor de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen die specifiek gericht zijn op andere overlevingseiwitten.

Margarita Díaz-Guerra*

Instituto de Investigaciones Biomédicas "AlbertoSols", Consejo Superior de InvestigacionesCientíficas-Universidad Autónoma de Madrid (CSIC-UAM), Madrid, Spanje

Copyrightlicentieovereenkomst: De CopyrightLicentieovereenkomst is vóór publicatie door de auteur ondertekend.

Plagiaatcontrole: tweemaal gecontroleerd door iThenticate. Peer review: extern peer-reviewed.

Open access-verklaring: Dit is een open access-tijdschrift en artikelen worden gedistribueerd onder de voorwaarden van de Creative Commons AttributionNonCommercial-ShareAlike 4.0-licentie, waarmee anderen het werk op niet-commerciële wijze kunnen remixen, aanpassen en erop kunnen voortbouwen, zolang Er wordt de juiste credit gegeven en de nieuwe creaties worden onder dezelfde voorwaarden in licentie gegeven.

Open peer reviewer: Rayudu Gopalakrishna, University of Southern California, VS. Aanvullend bestand: Open peer review rapport 1.

Referenties

1. Hardingham GE, Fukunaga Y, Bading H (2002) Extrasynaptische NMDAR's verzetten zich tegen synaptische NMDAR's door CREB-uitschakeling en celdoodroutes te activeren. NatNeurosci 5:405-414.

2. Huang SH, Zhao L, Sun ZP, Li XZ, Geng Z, Zhang KD, ChaoMV, Chen ZY (2009) Essentiële rol van uur in endocytische recycling van TrkB-receptor met de volledige lengte, maar niet de isovorm TrkB.T1. J Biol Chem 284:15126-15136.

3. López-Menéndez C, Simón-García A, Gamir-Morralla A, Pose-Utrilla J, Luján R, Mochizuki N, Díaz-Guerra M, Iglesias T (2019) Excitotoxische targeting van Kidins220 op het Golgi-apparaat gaat vooraf aan calpaïne-splitsing van Rap 1-activeringscomplexen. Celdood Dis 10:535.

4. Rudinskiy N, Grishchuk Y, Vaslin A, Puyal J, DelacourteA, Hirling H, Clarke PG, Luthi-Carter R (2009) Calpaïnehydrolyse van alfa- en bèta2--adaptines vermindert clathrine-afhankelijke endocytose en kan neurodegeneratie bevorderen. J Biol Chem 284:12447-12458.

5. Scott DB, Michailidis I, Mu Y, Logothetis D, Ehlers MD (2004) Endocytose en degradatieve sortering van NMDA-receptoren door geconserveerde membraan-proximale signalen. JNeurosci 24:7096-7109.

For more information:1950477648nn@gmail.com