Zaļās tējas epigallokatehīna-3-gallāts (EGCG) ar mērķa proteīnu nepareizu salocīšanu, atklājot zāles neirodeģeneratīvām slimībām, 2. daļa

3. Proteīna nepareiza salocīšana neirodeģeneratīvās slimībās

Olbaltumvielu pārvēršana no to sākotnējā stāvokļa nepareizi salocītā agregātos ir saistīta un tiek uzskatīta par dažu ND, tostarp AD un PD, cēloni [133]. Īpašu proteīnu nepareiza locīšana, agregācija un nogulsnēšanās ir lielākās progresīvāko ND galvenās īpašības [21, 134].

Olbaltumvielas ir viena no svarīgākajām uzturvielām cilvēka ķermenim. Tas ir pamatelements, kas veido ķermeņa šūnas un ir arī viens no svarīgākajiem materiālajiem pamatiem dažādām cilvēka ķermeņa fizioloģiskajām funkcijām. Olbaltumvielām ir arī svarīga loma atmiņas uzlabošanā.

Pirmkārt, olbaltumvielas var palīdzēt mums uzlabot mūsu domāšanas spējas un tādējādi uzlabot atmiņu, jo olbaltumvielas ir nervu šūnu pamata sastāvdaļa. Neironi ir pamatvienības, kas veido smadzenes un nervu sistēmu. Atmiņas apstrāde un informācijas pārraide smadzenēs prasa saziņu un koordināciju starp neironiem. Tāpēc pietiekama olbaltumvielu uzņemšana var palīdzēt mums aizsargāt nervu sistēmu un uzlabot mijiedarbību starp nervu šūnām un neironiem smadzenēs, tādējādi uzlabojot spēju mācīties, atcerēties un domāt.

Otrkārt, olbaltumvielas var palīdzēt mums stabilizēt emocijas, mazināt trauksmi un stresu un tādējādi veicināt atmiņas uzlabošanos. Pētījumi liecina, ka cilvēkiem, kuriem trūkst olbaltumvielu, bieži parādās tādi emocionālas nestabilitātes simptomi kā aizkaitināmība, spriedze un aizkaitināmība, jo olbaltumvielas ir emociju regulējošo vielu sintēzes pamatā. Tas var palīdzēt cilvēka ķermenim sintezēt neirotransmiterus, piemēram, dopamīnu, tādējādi regulējot emocijas. Kad mūsu emocijas ir pēc iespējas stabilākas un atslābinātas, smadzeņu informācijas apstrādes spējas var tikt maksimāli palielinātas, un attiecīgi uzlabosies arī mūsu atmiņa.

Rezumējot, olbaltumvielas ir svarīga cilvēka organismam nepieciešama uzturviela, un tai ir arī neaizstājama loma atmiņas uzlabošanā. Tāpēc mums ikdienas uzturā jākoncentrējas uz olbaltumvielu uzņemšanu, jāpastiprina dažādu svarīgu organisma orgānu funkcijas, jāuzlabo domāšanas spējas un emocionālā stabilitāte, kā arī jāliek mums arvien labāk veikt mācības un darbu. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa, un Cistanche var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche ir antioksidanta, pretiekaisuma un pretnovecošanās iedarbība, kas var palīdzēt samazināt oksidācijas un iekaisuma reakcijas smadzenēs, tādējādi aizsargājot cilvēka veselību. nervu sistēma. Turklāt Cistanche var arī veicināt nervu šūnu augšanu un atjaunošanos, tādējādi uzlabojot neironu tīklu savienojamību un darbību. Šie efekti var palīdzēt uzlabot atmiņu, mācīšanās spējas un domāšanas ātrumu, kā arī var novērst kognitīvo disfunkciju un neirodeģeneratīvo slimību rašanos.

Noklikšķiniet tagad, lai uzlabotu smadzeņu darbību

A , tau, -syn, TDP-43, huntingtin vai prionu proteīns (PrP) ir tikai daži slimībai specifisku proteīnu piemēri, kas var agregēties un veicināt ND patoģenēzi (2. attēls).

Nepareizi salocīti olbaltumvielu agregāti izraisa šūnu toksicitāti un galu galā izraisa šūnu nāvi neirodeģeneratīvās patoloģijās. Visos gadījumos agregācijas procesam ir galvenā loma slimības progresēšanā vai nu proteīna funkcijas zuduma dēļ (pašas agregācijas rezultātā), vai šķīstošo agregātu toksicitātes dēļ [17, 22].

Ņemot vērā, ka ND rodas, izmantojot kopīgu agregācijas ceļu, un agregātiem ir līdzīga struktūra, nav pārsteidzoši, ka šie agregāti izraisa šūnu bojājumus, izmantojot līdzīgus mehānismus.

Tomēr galvenās atšķirības starp nepareizi salocītajiem proteīniem radās agregātu atrašanās vietas dēļ neatkarīgi no tā, vai tie ir intracelulāri vai ārpusšūnu, un to koncentrācija, kas ir atkarīga no vairākiem faktoriem, tostarp fibrilu stabilitātes [93].

Ir labi zināms, ka proteīnu nepareiza locīšana, agregācija un uzkrāšanās kulminē ar to neironu bojājumiem, kuros proteīni uzkrājas, izraisot neirodeģenerācijas procesu [135].

Konkrēts proteīns var salocīt stabilā alternatīvā konformācijā, kas vairumā gadījumu izraisa tā agregāciju un uzkrāšanos audos kā fibrilāras nogulsnes [136].

Arvien vairāk pierādījumu liecina, ka amiloīda fibrilu veidošanos pavada konformācijas izmaiņas agregējošajos proteīnos. Piemēram, “natīvi atlocītajiem” polipeptīdiem A un -syn to šķīstošajā dabiskajā stāvoklī galvenokārt ir nejaušas spoles struktūra [24].

Tomēr fibrilloģenēzes procesā (3. attēls) to struktūra pārvēršas loksnes konformācijā, kas liecina, ka -loksnes veidošanās virza amiloīda montāžas procesu.

Turklāt in vitro eksperimenti liecina, ka šīs nepareizi salocītās olbaltumvielas viegli veido krusteniskas struktūras ar agregācijas kinētikas profilu, kas parasti parāda sigmoidālu līkni, kur proteīni apvienojas oligomēros (aizkavēšanās fāze) pirms fibrilu pagarināšanās (augšanas fāze) un plato, kur fibrillas un brīvas. monomēri ir līdzsvarā (piesātinājuma fāze) [137,138].

Patiešām, amiloīda fibrilu veidošanās ir sarežģīts, daudzfāzu process, kas sastāv no trīs fāzēm: kodola veidošanās vai aizkavēšanās fāzes, pagarinājuma vai augšanas fāzes un piesātinājuma fāzes.

Kavēšanās fāze sākas ar monomēru strukturālu pārkārtošanos un pašsavienošanos dimēros, trimeros un/vai oligomēros. Augšanas fāzē oligomēriskais kodols darbojas kā veidne šķīdumā esošajiem monomēriem un notiek fibrilu pagarināšanās rezultātā, ko veicina sadrumstalotība, sekundārā kodola veidošanās un fibrilu savienošana.

Visbeidzot, fibrilformācija sasniedz līdzsvaru piesātinājuma fāzē ar nobriedušām fibrilām un samazinātu monomēru sugu koncentrāciju [138].

Proti, Stenlija Prusinera atklājums, ka PrP var nepareizi salocīt patoloģiskā konformācijā, kas kodē strukturālu informāciju, kas spēj gan izplatīt, gan izraisīt smagu neiropatoloģiju, ir būtiski veicinājis citu ND izpratni [139, 140].

Lai gan arvien vairāk pierādījumu liecina, ka citiem ND, īpaši AD (A andtau) un PD (-syn), piemīt vismaz dažas no tām pašām īpašībām, kas nepareizi salocītam PrP, daudzas ND ar proteīna nepareizas salocīšanas komponentu tagad tiek sauktas par "prioniem līdzīgiem". [141,142].

Lai gan katrā ND ir iesaistīti atšķirīgi proteīni, olbaltumvielu nepareizas locīšanas un agregācijas process ir pārsteidzoši līdzīgs. Nepareizi salocīti proteīni tiek pārnesti starp šūnām, kļūstot par "patoloģiskajām sēklām" [136].

Eksperimentālie pētījumi liecina, ka šīs kopas rodas no prioniem līdzīgas specifisku nepareizi salocītu proteīnu agregācijas, kas veidojas un uzkrājas, veidojot intracelulārus un/vai ekstracelulārus bojājumus, kas raksturīgi katram traucējumam [135,143,144]. Tādējādi prionu paradigma ir kļuvusi par vienojošu molekulāru pamatu daudzu ND patoģenēzei [145].

Prionu paradigma uzskata, ka noteiktu proteīnu nepareiza salocīšana un iesēklota agregācija ir specifisku traucējumu galvenais cēlonis. Šim atklājumam ir milzīga ietekme uz ND ierosināšanas un progresēšanas mehānismu izpratni, kā arī jaunu ārstēšanas un diagnostikas stratēģiju izstrādi.

Pētnieki tagad koncentrējas uz tādu proteīnu nepareizas salocīšanas traucējumu terapiju izstrādi, kurās tiek izmantotas dažādas stratēģijas. Tie ietver ar slimību saistītu proteīnu ražošanas kavēšanu, kas ir pakļauti nepareizai salocīšanai, nepareizi salocītu proteīnu agregācijas kavēšanu, agregētu nepareizi salocītu proteīnu noņemšanu un izplatīšanās novēršanu un manipulācijas ar šūnu sistēmām, lai mazinātu nepareizi salocītu proteīnu toksisko ietekmi [19].

Tā kā olbaltumvielu nepareiza locīšana un agregācija ir galvenie daudzu ND cēloņi, vairākos pētījumos ir pētīts potenciāls, kas mērķēts uz amiloido proteīnu fibrilizācijas procesu, lai apkarotu neirodeģenerāciju.

Savienojumu klāsts ir identificēts kā potenciālie proteīnu nepareizas locīšanas un agregācijas inhibitori vai modulatori. Proti, lielākā daļa daudzsološo molekulu, kas ir identificētas, ir vērstas uz nepareizi salocītu A un -syn; šķiet, ka šīs molekulas saistās ar oligomēriem un lielākiem agregātiem, piemēram, azamiloīda plāksnēm [146, 147].

Šādus savienojumus var iedalīt trīs galvenajos veidos: antivielas, peptīdu inhibitori un mazo molekulu inhibitori, piemēram, NP [132]. Visbeidzot, ņemot vērā vairākus pierādījumus, kas apstiprina olbaltumvielu nepareizu locīšanu kā izplatītu cēloni un patoloģisku mehānismu ND gadījumā, ir ierosināts. ka varētu būt iespējama šo neārstējamo traucējumu kopīga terapija [24].

Ir svarīgi atzīmēt, ka EGCG potenciāls pret daudzām ND pastiprina iespēju izstrādāt kopēju zāļu terapiju dažādām ND. Pēdējās desmitgadēs ir plaši pētīta dabiskā polifenola EGCG loma pret olbaltumvielu nepareizu salocīšanu un agregāciju.

Tagad ir pieejami dažādi pierādījumi, kas apstiprina EGCG potenciālu kavēt fibrilizāciju un potenciāli izraisīt nepareizi salocītu agregētu proteīnu (A , tau un -syn) izjaukšanu [148–151].

3.1. Nepareizi salocīts A mūsu ērā

A ir nepareizi salocīts peptīds, kas iesaistīts AD patoģenēzē, un plāksne, kas sastāv no agregēta A peptīda, ir īpaši nozīmīga AD patoloģijā; tādējādi lielākā daļa zāļu, kas pēdējo divu desmitgažu laikā pārbaudītas pret AD, ir vērstas pret A peptīdu [50, 66].

A peptīdi ir 39–42-atlieku gari peptīdi, kas atrodami AD pacientu smadzeņu senilajās plāksnēs [61]. Šie peptīdi ir proteolītiski fragmenti, ko rada transmembrānas amiloīda prekursoru proteīna (APP) metabolisms, kas pēc tam paši agregējas ūdens šķīdumā, pārejot no šķīstošiem un galvenokārt nestrukturētiem monomēriem uz nešķīstošām sakārtotām fibrilām.

Tiklīdz A agregējas fibrilās ārpus šūnas, tā kļūst izturīga pret proteolītisko šķelšanos [61,152]. APP šķelšanās ar kompleksu enzīmu saimi (-sekretāzes un -sekretāzes) atbrīvo A peptīdus kā galvenokārt nestrukturētus monomērus [152]. Ņemot vērā primārās struktūras hidrofobitāti, A var iedalīt četros reģionos: divos hidrofobos un divos hidrofilos reģionos.

16 pirmie N-gala atlikumi veido hidrofilu asti, savukārt divi hidrofobie apgabali sastāv no centrālās L17–A21 daļas un C-gala A30–V40/A42, kurus atdala centrālais hidrofilais reģions E22–G29.

Abiem A hidrofobajiem reģioniem ir sekundāras struktūras tieksme veidot -struktūras. Šie reģioni īslaicīgi pieņem konformācijas un pēc tam var īslaicīgi salocīt matadata.

Ir ierosināts, ka A monomēri šķīdumā iegūst pārejošu matadata līdzīgu konformāciju, bet atlikumi no D23 līdz K30 ir tieši iesaistīti matadata veidošanā [152]. Kā minēts iepriekš, neskatoties uz senilu plankumu kaitīgajām īpašībām, daudz pierādījumu liecina par šķīstošām oligomērām. A kā neirotoksiskākā molekulārā suga [70,153,154].

A peptīdu nepareiza locīšana un ārpusšūnu agregācija ir atzīta par galveno AD progresēšanas cēloni, izraisot toksisku A oligomēru veidošanos un amiloīda plāksnīšu nogulsnēšanos smadzenēs [61]. Ir ierosināts, ka oligomēra A suga var būt derīgs bioloģiskais mērķis [66, 155, 156].

3.2. Nepareizi salocīts -Sin PD

-syn proteīns pārsvarā ir lokalizēts sinaptiskās vietās, kur tas mijiedarbojas ar daudziem partneriem, piemēram, monoamīna transportētājiem, citoskeleta komponentiem, lipīdu membrānām, chaperoniem un ar sinaptiskām pūslīšiem (SV) saistītajiem proteīniem [157].

-sin izmonomērs un nesakārtots fizioloģiskajā formā, lai gan dažos pētījumos tiek apspriests, vai tas izmanto spirālveida tetramēru in vivo [158–160]. Papildus nepareizi salocītā -syn intracelulārajai agregācijai, kas ir saistīta ar PD, tas ir bijis saistīts ar citiem ND. AD, daudzsistēmu atrofija (MSA) un demence ar Lūija ķermeņiem.

Turklāt traucējumu grupai, ko sauc par sinukleinopātijām, ir raksturīga ar -syn proteīnu bagātu ieslēgumu uzkrāšanās, kas var parādīties vēlāk dzīvē [161,162]. Tiek uzskatīts, ka šajās sinukleinopātijās sin agregācijas procesā veidojas dažāda veida agregētas sugas (oligomēri, protofibrillas, fibrillas un citas) un ka vismaz dažas var būt neirotoksiskas un izraisīt neirodeģenerāciju [163].

Līdz ar to mērķtiecīga -syn uzkrāšanās neironos ir pievilcīga kā potenciāla metode, lai apturētu PD un citu sinukleinopātijas progresēšanu [164].

140-Aminoskābe -syn ir 14 kDa neironu proteīns, ko kodē cilvēka 4. hromosomas SNCA ģenēze [165]. Tās primāro aminoskābju secību var iedalīt trīs galvenajos domēnos: N-gala domēnā (1–60), centrālajā domēnā (61–95) un C-gala domēnā (96–140).

N-gala domēnam, kas satur daudzkārtēju konsensa secību (KTKEGV) un kam ir spirālveida tieksme, ir raksturīgs anamfipātisks ar lizīnu bagāts aminogals, kam ir izšķiroša nozīme tā mijiedarbības ar membrānām modulēšanā un nesakārtotā, skābā karboksi- termināla aste. Aste ir iesaistīta tās kodola lokalizācijas un mijiedarbības ar metāliem, mazām molekulām un olbaltumvielām regulēšanā.

-syn centrālajā apgabalā ir ļoti hidrofobikmotīvs, kas pazīstams kā AD amiloīda plāksnīšu (NAC) ne-amiloīds komponents, kas ir iesaistīts -syn agregācijā, iegūstot loksnes struktūru. NAC reģions ir neaizstājams -syn apkopošanai.

C-gala domēns ir bagātināts ar negatīvi lādētiem un prolīna atlikumiem, nodrošinot polipeptīdam elastību [166,167]. Tā kā -syn NAC reģions nodrošina proteīnam augstu tieksmi nepareizi salocīties, tas veido lokšņu amiloīda mezglus, ko sauc arī par fibrilām. patoloģiskie stāvokļi.Tomēr -syn montāža amiloīda fibrilās ir dinamiska, un starpposma oligomēru sugu esamība ir plaši pētīta [164].

Līdzīgi kā oligomēra A , -sin oligomēri izraisa vairāk neirotoksisku efektu nekā lielāki fibrilārie mezgli, tādējādi secinot, ka tie varētu būt galvenās patogēnās sugas [168].

Toksiskā starpposma hipotēze balstās uz šo viedokli, liekot domāt, ka toksiskie oligomēri izjauc membrānu integritāti, veidojot amiloīda poras, savukārt fibrilārie galaprodukti ir vienkārši detoksikācijas blakusprodukts.

Šo viedokli apstiprina fakts, ka veselos dopamīnerģiskos neironos bieži atrod fibrilus saturošus Lūija ķermeņus [169–171].

4. EGCG neirodeģeneratīvu slimību ārstēšanai

Ņemot vērā zaļās tējas izmantošanas lielo potenciālu ND ārstēšanā, zaļās tējas katehīns ir plaši pētīts, tostarp in vitro un in vivo pētījumos un klīniskajos pētījumos [16,117]. EGCG, galvenā zaļās tējas bioaktīvā savienojuma, terapeitiskais potenciāls ir: tagad labi zināms ND pētījumos [10]. Pēdējo 20 gadu laikā ir pierādīts, ka EGCG novērš oksidatīvo stresu un uzlabo AD un PD līdzīgus fenotipus dažādos in vitro un in vivo modeļos (2. un 3. tabula).

4.1. Pierādījumi no in vitro neirotoksicitātes modeļiem

Deviņdesmitajos gados pētījumi ar A izraisītas neirotoksicitātes modeli parādīja, ka A 1-42 klātbūtne izraisa neirotoksicitāti un palielina olbaltumvielu oksidāciju un rezultātā oksidatīvo stresu [220–222].

A proteīna neirotoksicitāte ir saistīta ar skābekļa brīvajiem radikāļiem, un to var mazināt antioksidanti un brīvo radikāļu iznīcinātāji. Tāpēc oksidatīvā stresa mazināšana ar antioksidantu savienojumiem var būt potenciāla terapeitiskā stratēģija AD ārstēšanai.

2000. gadu sākumā zaļās tējas polifenola EGCG spēcīgās antioksidanta īpašības tika pētītas, izmantojot A izraisītas neirotoksicitātes modelēšanu, izmantojot kultivētus hipokampu neironus, un rezultāti liecina, ka EGCG ir aizsargājoša iedarbība pret A izraisītu neironu apoptozi, ko izraisa viena reaktīva skābekļa suga. no pirmajiem ziņojumiem par EGCG priekšrocībām AD profilaksē [172].

Pēc tam tika pētīts molekulārais mehānisms, kas ir EGCG neiroprotektīvās iedarbības pamatā A-inducētā neirotoksicitātes modelī, koncentrējoties uz reducētā glutationa ar antioksidanta īpašībām šūnu metabolismu. Rezultāti liecināja, ka ārstēšana ar EGCG pastiprināja šūnu glutationa kopu, paaugstinot -glutamilcisteīna ligāzes ekspresiju [176].

Ir arī pierādīts, ka oksidatīvais stress inducē BACE-1 proteīna augšupregulāciju neironu šūnās, kas ir ātrumu ierobežojošs enzīms APP apstrādē un A paaudzē, kā arī ir AD terapeitiskais mērķis [223, 224]. Lai gan A 1-42 toneuronālās kultūras iedarbība paaugstināja BACE-1 proteīna līmeni, ārstēšana ar EGCG ievērojami mazināja A izraisīto radikālā skābekļa veidošanos un lokšņu struktūras veidošanos [174].

2010. gadu sākumā bija zināms, ka EGCG inhibē A un -syn fibrilloģenēzes testus bez šūnām; Pēc tam pētnieki pētīja, vai EGCG var pārveidot nešķīstošus A un -syn agregātus šūnu modeļu sistēmā [148].

Šis pētījums parādīja, ka EGCG var samazināt nobriedušu A un -syn fibrilu toksicitāti šūnās, pārveidojot to struktūru. Ar EGCG starpniecību veiktā ar loksnēm bagātu amiloīda struktūru pārveidošana noved pie mazāku amorfu proteīnu agregātu parādīšanās, kas nav toksiski zīdītāju šūnām [148]. 2017. gadā tika izmantotas -syn-transducētas PC12 šūnas, lai izpētītu EGCG aizsargājošo iedarbību. sniedzot pierādījumus tam, ka EGCG var aizsargāt šīs šūnas pret -syn izraisītiem bojājumiem, kavējot -syn pārmērīgu ekspresiju un fibrilāciju šūnās [151].

Jaunākā pētījumā ziņots, ka EGCG var traucēt Cu (II) izraisītu -syn fibrilāciju un aizsargāt šūnu dzīvotspēju. Pētnieki pierādīja, ka EGCG inhibē Cu (II) izraisītu reaktīvo skābekļa sugu (ROS) veidošanos, kā rezultātā samazinās pārmērīga -syn ekspresija un fibrilācija šūnās. Turklāt Cu un EGCG kombinācijai bija labāka krioaizsardzība nekā EGCG atsevišķi. Šeit ir vērts atzīmēt, ka Cu (II) ir anoksidants, kas arī paātrina fibrilāciju un olbaltumvielu agregāciju [183].

Ir arī pierādījumi par EGCG neiroprotektīvo iedarbību PD Parkinsona neirotoksīnu neirotoksicitātes modeļos, tostarp tādi savienojumi kā 6-hidroksidopamīns (6-OHDA), 1-metil-4-fenils{{4. }},2,3,6-tetrahidropiridīns (MPTP), rotenons (ROT) un parakvāts. EGCG ir pierādījusi ievērojamu neironu aizsardzību pret parakvātu, 6-OHDA un MPP+ neirotoksicitāti, taču ne pret ROT [173,175,178,180,181].

Novērtējot EGCG neiroprotektīvo ietekmi uz ar ROT apstrādātām disociētām mezencefāliskām kultūrām un organotipiskām striatālām kultūrām, EGCG daļēji neitralizēja ROT ietekmi striatālās šķēles kultūrās, samazinot slāpekļa oksīdu (NO), bet nedisociēja šūnas pret ROT toksicitāti [178] .

Lai gan pēdējais pētījums nepierādīja, ka EGCG aizsargā pret ROT izraisītu neirotoksicitāti šūnu modeļos, nesen tika ziņots, ka EGCG ir neiroprotektīva iedarbība in vivo uz ROT izraisītiem PD modeļiem [206, 207]. Kopā šie rezultāti no in vitro neirotoksicitātes modeļiem apstiprina uzskatu, ka EGCG var izmantot kā neiroprotektīvu līdzekli ND ārstēšanai.

For more information:1950477648nn@gmail.com