Autophagy qua trung gian Chaperone trong các bệnh thoái hóa thần kinh và các tổn thương thần kinh cấp tính ở hệ thần kinh trung ương Phần 2
Aug 05, 2024
4. Công cụ nghiên cứu thử nghiệm để đánh giá hoạt động CMA
Trong phần này, chúng tôi mô tả các công cụ nghiên cứu thử nghiệm có sẵn để thử nghiệm hoạt động CMA in vitro và in vivo. Các phương pháp thường được sử dụng để thu thập thông tin tương quan với hoạt động CMA cũng như các xét nghiệm chức năng CMA.
CMA (Certified Management Accounting) là chứng chỉ kế toán quản trị chuyên nghiệp, nhằm mục đích chứng nhận những người có đủ kỹ năng vận hành và kiến thức chuyên môn trong lĩnh vực kế toán quản trị. Trí nhớ, một khả năng của bộ não con người, đề cập đến khả năng ghi nhớ thông tin, kiến thức hoặc kinh nghiệm.
Có một mối quan hệ nhất định giữa CMA và trí nhớ. Trước hết, kỳ thi CMA yêu cầu thí sinh phải nhớ một lượng lớn các điểm kiến thức, khái niệm, đồng thời yêu cầu thí sinh nắm vững các kỹ năng để vận dụng các điểm kiến thức này. Vì vậy, trí nhớ tốt sẽ đóng vai trò rất quan trọng trong việc đạt được kết quả tốt trong kỳ thi CMA.
Thứ hai, trí nhớ có thể được cải thiện thông qua học tập và thực hành, điều này cũng giúp ích cho việc học thi CMA. Ví dụ: bằng cách liên tục ôn lại các điểm kiến thức, học và ghi nhớ thông tin theo nhiều cách khác nhau cũng như sử dụng các kỹ thuật ghi nhớ, bạn có thể cải thiện trí nhớ và giúp thí sinh nắm vững tốt hơn các điểm kiến thức và kỹ năng cần thiết cho kỳ thi CMA.
Cuối cùng, học CMA không chỉ là một kỳ thi mà còn là sự nâng cao chất lượng chuyên môn. Trong quá trình phát triển sự nghiệp, nếu muốn phát huy tốt hơn khả năng chuyên môn của mình, đương nhiên bạn cần có khả năng ghi nhớ nhất định để giúp bản thân hoàn thành tốt hơn nhiệm vụ công việc.
Tóm lại, có mối quan hệ chặt chẽ giữa CMA và trí nhớ. Cố gắng cải thiện trí nhớ không chỉ giúp bạn đạt điểm cao mà còn giúp bạn hoàn thành nhiệm vụ công việc tốt hơn và nhận ra giá trị cá nhân cũng như thành tựu nghề nghiệp khi sự nghiệp của bạn phát triển. Có thể thấy rằng chúng ta cần cải thiện trí nhớ, và Cistanche Deserticola có thể cải thiện trí nhớ đáng kể vì nó có tác dụng chống oxy hóa, chống viêm và chống lão hóa, có thể giúp giảm quá trình oxy hóa và viêm nhiễm trong não, từ đó bảo vệ sức khỏe. hệ thống thần kinh. Ngoài ra, Cistanche Deserticola còn có thể thúc đẩy sự phát triển và sửa chữa các tế bào thần kinh, từ đó tăng cường khả năng kết nối và chức năng của mạng lưới thần kinh. Những tác động này có thể giúp cải thiện trí nhớ, khả năng học tập và tốc độ tư duy, đồng thời có thể ngăn ngừa sự xuất hiện của rối loạn chức năng nhận thức và các bệnh thoái hóa thần kinh.
Bấm Biết để tăng sức mạnh bộ nhớ
4.1. Các phân tích hữu ích để theo dõi hoạt động CMA
Đánh giá sự thay đổi về số lượng các thành phần phân tử chính của CMA có thể được sử dụng như một cách gián tiếp để đánh giá hoạt động CMA [46]. Ngoài ra, số lượng và sự phân bố của các lysosome hoạt động CMA có thể được phân tích để suy ra những thay đổi trong hoạt động CMA [46].
Tuy nhiên, những phân tích này chỉ cung cấp dữ liệu tương quan với trạng thái CMA. Do đó, những phân tích này cần được bổ sung bằng các xét nghiệm chức năng [47]. Phương pháp miễn dịch và hình ảnh để đánh giá những thay đổi trong các thành phần CMA chính là những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để đánh giá hoạt động CMA.
Vì mức lysosomal của LAMP2A bị giới hạn đối với CMA [48], nên những thay đổi về mức độ phong phú của LAMP2Aprotein trong lysosome thường tương quan với hoạt động của CMA. Do đó, trong đánh giá hình ảnh, cần phân tích sự hiện diện của LAMP2A ở màng lysosomal [47].
Quá trình miễn dịch đối với LAMP2A bằng cách sử dụng các phần được làm giàu lysosome hoặc ít nhất là một phần tế bào màng có nhiều thông tin hơn so với việc sử dụng các chất ly giải toàn bộ tế bào [46]. Mức độ lysosomal-hsc70 cũng liên quan đến hoạt động CMA [49].
Tuy nhiên, hsc70 là một trong những người đi kèm tế bào phong phú nhất và phần nằm trong lysosome là một lượng nhỏ. Do đó, quá trình mô phỏng miễn dịch đối với hsc70 trong tổng số dung dịch ly giải tế bào không mang lại nhiều thông tin cho CMA [46]. Colocalization của hsc70 với các dấu hiệu lysosomal (ví dụ, LAMP1) có thể được sử dụng để phát hiện các lysosome hoạt động CMA [49].
Số lượng lysosome tập trung vớihsc70 tương ứng với toàn bộ nhóm lysosome tăng lên khi CMA được kích hoạt [12]. Ngoài ra, phân tích kính hiển vi điện tử sử dụng nhuộm vàng miễn dịch cho hsc70 cũng có thể cung cấp thông tin về nhóm lysosome hoạt động CMA [49].
Trong các phân tích sử dụng lysosome phân lập từ tế bào hoặc mô, mức độ tăng của chất nền CMA đã biết (ví dụ GAPDH) có thể cho thấy hoạt động của CMA giảm [46].
Nhìn chung, chất nền CMA bị phân hủy nhanh chóng sau khi chuyển vị [6]. Do đó, việc so sánh mức lysosome của chất nền CMA trong tế bào hoặc động vật giữa các mô hình được xử lý hoặc không được xử lý bằng chất ức chế protease lysosomal (tức là leupeptin) cho phép đo dòng trong các giá trị CMA [24].
4.2. Xét nghiệm chức năng
Một số xét nghiệm chức năng cho phép theo dõi hoạt động CMA theo thời gian trong tế bào, mô và các bào quan biệt lập.
4.2.1. Đánh giá sự thoái hóa protein nội bào
Khoảng 30% tổng số protein tế bào có thể bị phân hủy bởi CMA [9]. Tuy nhiên, tỷ lệ thực tế của protein tế bào bị phân hủy bởi CMA thay đổi tùy thuộc vào loại tế bào và điều kiện tế bào [6].
Do đó, việc đo lượng protein tế bào trải qua quá trình thoái hóa thông qua CMA là một phương pháp phổ biến để xác định hoạt động tổng thể của con đường CMA [46].
Các thí nghiệm xung và đuổi bằng cách sử dụng axit amin được dán nhãn phóng xạ và các chất ức chế protease lysosomal hoặc các con đường tự thực khác có thể được sử dụng để phân biệt các protein trải qua quá trình phân hủy CMA với các protein được quản lý bởi các con đường khác [50].
4.2.2. Máy phóng CMA có thể chuyển đổi quang học
Ngoài ra, phương pháp giám sát sự liên kết lysosomal của các phóng viên CMA huỳnh quang nhân tạo cũng sẽ hữu ích để theo dõi quá trình phân phối và phân hủy chất nền thông qua CMA [51].
Sử dụng thiết bị phóng huỳnh quang có khả năng chuyển đổi quang học [51], có thể theo dõi sự liên kết của protein được chuyển đổi quang với lysosome trong một kênh huỳnh quang khác. Sự gia tăng số lượng puncta huỳnh quang trên mỗi tế bào sẽ là một dấu hiệu tốt cho thấy sự kích hoạt CMA [46].
4.2.3. Phân tích in vitro của CMA bằng cách sử dụng Lysosome biệt lập
Sự trao đổi chéo giữa các con đường tự thực khác nhau gây khó khăn cho việc đánh giá chính xác hoạt động CMA trong các tế bào nguyên vẹn [41]. Do đó, chúng tôi phải phân tích riêng biệt tất cả các bước chức năng liên quan đến quá trình suy thoái động của các con đường CMA [46,49].
Cách tiếp cận đáng tin cậy nhất để phân tích hoạt động CMA thu được bằng cách hoàn nguyên CMA trong ống nghiệm với các lysosome bị cô lập [52]. Việc phân lập phần cụ thể của lysosome hoạt động trong CMA cho phép phân tích hàm lượng chất nền CMA nội sinh trong các ngăn CMA [47].
Các lysosome biệt lập cũng cho phép quá trình hoàn nguyên CMA trong ống nghiệm thực hiện theo các bước liên quan đến liên kết cơ chất-quy trình CMA, sự hấp thu lysosomal và sự thoái hóa lysosomal [50].
Điều trị bằng chất ức chế protease lysosomal sau đó ủ với chất nền CMA sẽ cho phép đo mức độ liên kết cơ chất và chuyển thành lysosome (liên kết và hấp thu) [39].
Bằng cách giảm lượng chất nền liên kết với lysosomesin mà quá trình phân giải protein chưa bị ngăn chặn, khi đó có thể tính toán được sự hấp thu [39,53].
Các phân đoạn lysosome bị cô lập cũng cho phép so sánh trực tiếp những thay đổi về hàm lượng, biến đổi sau dịch mã và tổ chức các thành phần CMA ở màng lysosomal. Việc giảm mức độ lysosomal LAMP2A hoặc lys-hsc70 trong các thể cô lập là biểu hiện của hoạt động CMA giảm [54,55], trong khi mức tăng LAMP2A cho thấy sự điều chỉnh tăng cường hoạt động CMA [56].
Ngoài ra, tỷ lệ lysosome LAMP2A được tập hợp thành phức hợp đa phân tử tại một thời điểm nhất định có thể được xác định bằng cách sử dụng phương pháp điện di xanh của lysosome phân lập và immunoblot cho LAMP-2A [57].
5. Bệnh thoái hóa thần kinh và CMA
Tế bào thần kinh là các tế bào sau phân bào và cần có bộ máy phân hủy protein hiệu quả để duy trì cân bằng nội môi tế bào trong điều kiện căng thẳng [58,59]. Sự suy giảm quá trình thoái hóa protein trong hệ thần kinh trung ương gây ra sự tập hợp các protein bất thường hoặc bị hư hỏng, đây là một đặc điểm khác biệt của nhiều bệnh thoái hóa thần kinh.
Bằng chứng đáng kể đã được thu thập rằng rối loạn chức năng của CMA có liên quan đến các bệnh lý khác nhau trong các bệnh thoái hóa thần kinh khác nhau ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương [1,14].
Trong những bệnh này, nhiều protein gây bệnh khác nhau đã được xác định là cơ chất của CMA, chẳng hạn như -synuclein trong PD [60], Tauprotein trong AD [61], Huntingtin (Htt) trong HD [62,63] và TDP{{5} } trong ALS và FTLD [64,65].
5.1. bệnh Parkinson
PD là một trong những rối loạn thoái hóa thần kinh phổ biến nhất. Đặc điểm bệnh lý chính của PD là sự mất dần dần các tế bào thần kinh dopaminergic trong chất đen và sự tập hợp protein -synuclein trong cơ thể Lewy.
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự suy giảm CMA có liên quan đến cơ chế bệnh sinh chính của PD [4,66]. Ở những bệnh nhân mắc PD, mức protein LAMP2A giảm trong não, cho thấy hoạt động CMA bị suy giảm [67,68].
Nhiều nghiên cứu trước đây cho rằng việc ức chế con đường thoái hóa CMA gây ra sự tích tụ -synuclein, có liên quan đến việc mất dần các tế bào thần kinh dopaminergic [8].
Điều quan trọng là dạng đột biến A53T và A30P của -synuclein được xác định trong PD gia đình không thể bị phân hủy bởi CMA. Hơn nữa, các dạng đột biến này liên kết chặt chẽ với LAMP2A ở màng lysosomal và do đó ức chế sự thoái hóa bình thường của các chất nền CMA khác trong ống nghiệm [60,69]. Đột biến G2019S ở protein lặp lại kinase 2 giàu leucine (LRRK2) có thể là nguyên nhân bệnh lý của PD gia đình [70].
Đột biến G2019S ức chế sự lắp ráp động của phức hợp chuyển vị CMA tại màng lysosomal, gây ra rối loạn chức năng của CMA trong mô hình chuột của PD và não của bệnh nhân PD LRRK2 đột biến [25]. Ngoài ra, các dạng đột biến gây bệnh của LRRK2 liên kết với Hsc70 tế bào và tương tác bất thường với các thành phần CMA, ngăn chặn sự thoái hóa của các chất nền CMA khác và cân bằng nội môi protein tế bào thần kinh trong ống nghiệm [25,71].
Ubiquitin C-terminal hydrolase L1 (UCH-L1) tương tác vật lý với LAMP-2A,Hsc70 và Hsp90 và tham gia vào cơ chế điều hòa của con đường CMA [72]. Trong một nghiên cứu trước đây, dạng đột biến I93M của UCH-L1 đã được xác định trong một họ PD duy nhất [73].
Người ta cũng đã báo cáo rằng đột biến I93M trong tương tác được tăng cường bất thường của UCH-L1 với vùng tế bào chất của LAMP2A, ức chế con đường CMA trong ống nghiệm [74]. Hơn nữa, sự biểu hiện dạng đột biến I93M của tế bào động vật có vú UCH-L1 gây ra sự gia tăng lượng synuclein liên quan đến ức chế CMA [74].
Những phát hiện này cho thấy sự tương tác bất thường của dạng đột biến I93M của UCH-L1 với máy CMA có thể là cơ chế bệnh sinh của PD liên quan đến sự kết tụ của -synuclein. Protein bệnh Parkinson 7 (PARK7), còn được gọi là DJ-1, là một protein đa chức năng tham gia vào nhiều hoạt động của tế bào, bao gồm cả khả năng chống oxy hóa [75].
PARK7/DJ-1có vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng nội môi của ty thể [75]. Người ta đã báo cáo rằng một đột biến trong gen DJ-1 làm trung gian cho sự lặn trên nhiễm sắc thể thường và các dạng PD ban đầu [76]. Sự thiếu hụt DJ-1 đã đẩy nhanh sự thoái hóa của LAMP2A trong lysosome, dẫn đến sự kết tụ của -synuclein [77 ].
Ngược lại, DJ{0}} có thể ức chế sự tích tụ -synuclein bằng cách điều chỉnh CMA [78]. Nhìn chung, các cơ chế phân tử khác nhau gây ra rối loạn chức năng của CMA được coi là nguyên nhân gây bệnh của PD.
Tuy nhiên, cơ chế bệnh lý liên quan đến CMA phần lớn vẫn chưa rõ ràng. Cần nghiên cứu sâu hơn để làm rõ mối quan hệ giữa quá trình CMA và các bệnh lý thực tế của PD.
5.2. bệnh Alzheimer
AD là bệnh thoái hóa thần kinh phổ biến nhất ở người cao tuổi. Cơ chế bệnh sinh chính của AD là sự hình thành mảng bám amyloid và sự kết tụ Tau do suy giảm cân bằng nội môi protein. Một số protein liên quan đến AD đã được xác định là chất nền CMA. Sự thoái biến CMA của các chất nền protein này được chứng minh là bị suy giảm ở những bệnh nhân mắc AD [45,61,79].
Sự tích lũy lũy tiến của amyloid-oligome là một hiện tượng gây độc trung tâm trong AD [80,81]. Một nghiên cứu gần đây cho thấy rằng việc gắn thẻ các oligome amyloid với nhiều họa tiết KFERQ đã thúc đẩy sự xâm nhập của chúng vào nội nhũ và lysosome, bảo vệ các tế bào thần kinh vỏ não được nuôi cấy sơ cấp của con người khỏi nhiễm độc thần kinh [82]. Protein tiền chất amyloid (APP) là một phân tử gây bệnh quan trọng trong AD vì nó có thể được xử lý để sản xuất amyloid- [83].
APP chứa họa tiết giống KFERQ tại Cterminus của nó. Mô típ này rất quan trọng đối với quá trình xử lý và phân hủy APP thông thường để ngăn chặn sự tích tụ các mảnh đầu cuối APP-C [84]. Một nghiên cứu gần đây đã tiết lộ rằngAPP là chất nền CMA liên kết với Hsc70 [85].
Sự ức chế sự thoái biến CMA của APP giúp tăng cường độc tính tế bào của nó. Hơn nữa, việc kích hoạt CMA bởi chất biểu hiện quá mức Hsc70 Metformin làm giảm mức độ mảng amyloid tích lũy trong não và đảo ngược các kiểu hình AD hành vi và phân tử trong mô hình chuột mắc AD [85]. Tau là một protein tế bào thường ổn định các vi ống trong tế bào thần kinh.
Tauprotein có mô típ nhắm mục tiêu CMA và có thể bị phân hủy theo con đường CMA [79]. Sự kết tụ của các protein Tau đột biến dẫn đến quá trình tăng phospho của Tau và sự hình thành các đám rối sợi thần kinh là dấu hiệu đặc trưng của bệnh AD và các bệnh tau liên quan [86,87].
Ngoài ra, các protein Tau đột biến có thể tương tác bất thường với LAMP2A và ức chế sự chuyển vị vào lòng lysosome, làm suy giảm hoạt động của CMA [79]. Chất điều hòa calcineurin 1 (RCAN1) là chất nền của CMA [45] và tăng ở những bệnh nhân mắc AD [88].
RCAN1 là chất ức chế quá trình khử phospho phụ thuộc vào calcineurin của protein Tau. Điều quan trọng là hoạt động của CMA có thể bị ức chế bằng cách tăng mức độ RCAN1, do đó làm suy giảm sự xuống cấp của các chất nền khác của CMA [45].
5.3. Bệnh Huntington
HD là một chứng rối loạn thoái hóa thần kinh khởi phát muộn, đặc trưng bởi sự cử động không kiểm soát, chứng mất trí nhớ và rối loạn cảm xúc. HD là một bệnh di truyền trội gây ra bởi sự tích tụ và tổng hợp protein Htt đột biến trong các tế bào thần kinh ở vỏ não và vỏ não.
Htt chứa đường polyglutamine (polyQ) N-terminal mở rộng bất thường [62,63,89]. Rối loạn thoái hóa Htt được cho là nguyên nhân gây bệnh chính của HD.
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng CMA có liên quan đến sự xuống cấp của Htt đột biến trong các mô hình tế bào và chuột HD [62]. Htt chứa mô típ KFERQ giả định và tương tác với các thành phần chính của CMA, Hsc70 và LAMP2A. Ngoài ra, Htt đột biến với sự mở rộng của đường polyQ cho thấy sự hấp thu kém của CMA trong ống nghiệm [89].
Không chỉ CMA mà cả macroautophagy cũng liên quan đến sự xuống cấp của Htt [90]. Htt có thể liên kết với cả LAMP2A và protein liên quan đến macroautophagy Atg7 trong quá trình thoái hóa [89,91,92].
Hoạt động CMA được cho là đã được điều chỉnh tăng cường trong các mô hình HD của tế bào và động vật trong giai đoạn đầu của bệnh. Tuy nhiên, hoạt động của CMA giảm trong giai đoạn muộn của bệnh [91]. Những phát hiện này cho thấy rằng sự gia tăng sớm trong hoạt động CMA có thể là một quy định bù đắp nhằm đáp lại sự kém hiệu quả của chế độ tự thực vĩ mô. Sự suy giảm mức độ lysosomal LAMP2A cho thấy có sự mất chức năng CMA trong giai đoạn muộn của HD [91].
5.4. Bệnh xơ cứng teo cơ một bên và thoái hóa thùy trán thái dương
ALS và FTLD là những bệnh thoái hóa thần kinh có nhiều đặc điểm lâm sàng và bệnh lý tương tự nhau [93]. Phản ứng chuyển hóa Protein liên kết DNA 43 kDa (TDP-43) là một protein ribonuclear điều chỉnh nhiều khía cạnh của quá trình chuyển hóa RNA.
Sự tích tụ các đoạn đầu C của TDP-43 trong tế bào thần kinh thường được phát hiện ở những bệnh nhân mắc ALS và FTLD [65]. Do đó, sự tích lũy TDP-43 được nhiều người coi là dấu hiệu đặc trưng của những bệnh này.
Protein TDP{0}} chứa mô típ giống KFERQ liên kết với Hsc70 và có thể bị phân hủy bởi quá trình CMA [94,95]. Biểu hiện Hsc70 được cho là đã giảm ở tế bào lympho của bệnh nhân ALS lẻ tẻ và góp phần tích lũy TDP-43 [64].
Một đột biến trong mô típ giống KFERQ trong TDP-43 có thể phá vỡ sự thoái hóa của nó thông qua CMA, gây ra sự tích tụ TDP-43 và ức chế CMA trong tế bào nuôi cấy [94]. CMA có thể giúp kiểm soát sự luân chuyển của các dạng TDP sinh lý và bệnh lý-43 [94].
For more information:1950477648nn@gmail.com
