Sirtuins modulācija: daudzsološa stratēģija ar HIV saistītiem neirokognitīviem traucējumiem, 1. daļa

Abstract:

Ar HIV saistīti neirokognitīvie traucējumi (HAND) ir viena no galvenajām bažām, jo ​​tā joprojām pastāv 40% šīs populācijas. Mūsdienās tiek uzskatīts, ka HAND neiropatoģenēzi izraisa inficētās šūnas, kas šķērso smadzeņu-asins barjeru un ražo vīrusu proteīnus, kurus var izdalīt un internalizēt neironos, izraisot šūnu procesu traucējumus.

Pēdējos gados pētījumi liecina, ka vīrusu proteīni ir cieši saistīti ar atmiņu.

Pirmkārt, vīrusu proteīni var stimulēt smadzeņu neironu augšanu un attīstību, uzlabot neironu savienojamību un plastiskumu un tādējādi uzlabot atmiņu.

Otrkārt, vīrusu proteīni var aktivizēt neironus smadzenēs, stimulēt vairāk neironu būt satrauktiem, veicināt savienojumu un informācijas pārraidi starp neironiem un palīdzēt stiprināt atmiņu un mācīšanās spējas.

Turklāt vīrusu proteīni var ietekmēt arī cilvēka imūnsistēmu, veicināt normālu vielmaiņu organismā un palīdzēt uzturēt ķermeņa līdzsvaru, tādējādi ietekmējot cilvēku garīgo stāvokli un uzlabojot cilvēku atmiņu.

Taču jāatzīmē arī tas, ka cilvēkiem, kuri ilgstoši atrodas zem augsta spiediena, ir tendence uz pazeminātu imunitāti. Tāpēc saprātīga stresa kontrole un labu dzīves paradumu saglabāšana ir arī svarīgi faktori atmiņas uzlabošanā.

Rezumējot, vīrusu proteīnu ietekme uz cilvēka organismu ir daudzpusīga, taču kopumā tai ir veicinoša ietekme uz cilvēka atmiņu. Ikdienas dzīvē mums jāpievērš uzmanība labas veselības saglabāšanai, rezistences uzlabošanai un vīrusu proteīnu lomas sasniegšanai vislabākajā stāvoklī. Tajā pašā laikā mums ir arī jāsaglabā pozitīva attieksme, optimistiski jāskatās uz dzīvi un darbu, kā arī jātic, ka mēs varam uzlabot atmiņu un sasniegt labākus rezultātus. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa, un Cistanche var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche ir tradicionālā ķīniešu medicīna ar daudziem unikāliem efektiem, no kuriem viens ir atmiņas uzlabošana. Cistanche iedarbība rodas no dažādām tajā esošajām aktīvajām sastāvdaļām, tostarp miecskābei, polisaharīdiem, flavonoīdu glikozīdiem utt. Šīs sastāvdaļas var veicināt smadzeņu veselību daudzos veidos.

Noklikšķiniet uz Zināt īstermiņa atmiņu, kā uzlabot

Pierādījumi liecina, ka vīrusu proteīni, piemēram, Tat, ir neironu izmaiņu izraisītājs un tādējādi HAND. Tat izraisītās neirodeģenerācijas pazīmes ir endoplazmatiskais retikulārais stress un mitohondriju disfunkcija.

Sirtuīni (SIRT) ir NAD{0}}atkarīgas dezacetilāzes, kas iesaistītas mitohondriju bioģenēzē, nesalocītā proteīna reakcijā un iekšējā apoptozes ceļā. Tat mijiedarbība ar šīm dezacetilāzēm izraisa SIRT1 un SIRT3 inhibīciju. Pētījumi atklāja, ka SIRT aktivizēšana veicina neiroprotekcijas neirodeģeneratīvās slimības, piemēram, Alcheimera un Parkinsona slimības.

Tāpēc šajā pārskatā galvenā uzmanība ir pievērsta Tat izraisītiem neirotoksicitātes mehānismiem, kas ietver SIRT kā galvenos regulatorus un to modulāciju kā terapeitisku stratēģiju, lai cīnītos pret HAND un tādējādi uzlabotu to cilvēku dzīves kvalitāti, kuri dzīvo ar HIV.

Atslēgvārdi: sirtuīns; SIRT1; SIRT3; SIRT2; HIV; resveratrols; ER-stress; mitohondriju disfunkcija;neirodeģenerācija; ROKAS.

1. Ievads

2020. gadā ar cilvēka imūndeficīta vīrusu (HIV) tika inficēti vairāk nekā 37 miljoni cilvēku visā pasaulē, un 73% no šīs populācijas saņēma pretretrovīrusu terapiju [1]. Šī kombinētā pretretrovīrusu terapija (CART) ir pagarinājusi viņu dzīves ilgumu.

Tomēr ir parādījušās blakusslimības, kas izraisa izmaiņas centrālajā nervu sistēmā (CNS). Neiroattēlveidošanas metodes ir sniegušas pierādījumus par morfoloģiskām izmaiņām to cilvēku smadzenēs, kuri dzīvo ar HIV (PLWH).

Turklāt ziņojumi liecināja par HIV klātbūtni cerebrospinālajā šķidrumā un pēcnāves smadzeņu audos pat tad, ja vīrusu slodze asinīs nebija nosakāma [2].

Kopumā šīs izmaiņas tiek sauktas par ar HIV saistītiem neirokognitīviem traucējumiem (HAND) un atkarībā no smaguma pakāpes saskaņā ar Frascaticriteria tiek klasificētas kā asimptomātiski neirokognitīvi traucējumi (ANI), viegli neirokognitīvi traucējumi (MND) vai ar HIV saistīta demence (HAD) [3] . HAND globālā izplatība tika lēsta aptuveni 40%, un vieglākā forma ir visizplatītākā HAND pacientu vidū [4,5].

Frascati kritēriji ir plaši izmantoti, lai identificētu katru HAND līmeni; viņi izmanto neiropsiholoģiskos testus un izslēdz jebkādas blakusslimības, kas varētu izraisīt kognitīvus traucējumus.

ANI un MND tiek diagnosticētas, ja vismaz divu kognitīvo jomu veiktspēja ir vismaz 1 SD zem vidējā līmeņa, novērtējot ne mazāk kā piecus kognitīvos domēnus, kas var ietvert uzmanību, valodu, izpildvaras un motora funkcijas, darba atmiņu, informācijas apstrādes ātrumu un mācīšanās. Tomēr ANI ikdienas aktivitātes netiek ietekmētas, savukārt MND pacientiem ir viegli traucējumi ikdienas aktivitātēs.

Visbeidzot, cilvēkiem, kuriem diagnosticēts HAD, ir 2 SD zemāks par vidējo rādītāju divās kognitīvajās jomās, un viņiem ir acīmredzamas grūtības veikt ikdienas aktivitātes [3,6].

HAND izraisa dažādus kognitīvus traucējumus, motoru disfunkciju, kā arī uzvedības un emocionālus traucējumus [7–14]. Risks saslimt ar HAND ir atkarīgs no CD4+ skaita, infekcijas laika, plazmas vīrusu slodzes un AIDS vēstures. - definējot slimību [15]. Mūsdienās tiek uzskatīts, ka HAND izraisa vai nu inficēto šūnu izdalīto vīrusu proteīnu CART neirotoksicitāte vai abu kombinācija [2].

HIV nevar inficēt neironu, bet tas var šķērsot BBB caur inficētiem monocītiem, kas ražo vīrusu proteīnus, kas izraisa neirotoksicitāti [16]. Dzīvnieku modeļos un šūnu līnijās ir novērots, ka transkripcijas transaktivators (Tat) izraisa izmaiņas CNS [17]. –21].

Tat izraisītas neirodeģenerācijas pazīme ir endoplazmatiskā tīkla (ER) stress [22, 23] un mitohondriju disfunkcija, ko raksturo mitofagijas [18], mtDNS [20], saplūšanas un dalīšanās [24] un enerģijas metabolisma [25] traucējumi, 26]. SIRT, NAD+-atkarīgās dezacetilāzes, ir iesaistītas šo mitohondriju procesu molekulārajos mehānismos [27,28].

Turklāt dati ir atklājuši savstarpēju mijiedarbību starp Tat un SIRT, izraisot to inaktivāciju [29–31]. Šajā pārskatā mēs koncentrējamies uz pieejām, ko vīrusu proteīns Tat izmanto, lai izraisītu neirotoksicitāti, izjaucot SIRT regulētos ceļus.

Un otrādi, mēs ierosinām izmantot SIRT modulatorus, piemēram, NAD+ prekursorus un dabiskos un sintētiskos savienojumus, kā iespējamu terapeitisko stratēģiju kopā ar ART, lai uzlabotu kognitīvo deficītu PLWH gadījumā; tāpēc pašlaik nav efektīvas ārstēšanas šīs slimības apkarošanai (attēls). 1).

2. ROKAS un MĀKSLAS ilgtermiņa iedarbība

HAND izplatība pat ART laikmetā ir pievērsusi uzmanību pretretrovīrusu līdzekļiem ar augstāku CNS iespiešanās efektivitāti (CPE), sagaidot, ka šī klasifikācija būtu atrisinājusi problēmu [32].

Tomēr ārstēšana ar šo raksturlielumu izrādījās saistīta ar HAND, īpaši efavirenzu [33–35]. Turklāt ir ziņots, ka citi pretretrovīrusu līdzekļi ar atšķirīgu CPE ir neirotoksiski līdzekļi [36–38].

Mehānismi, kas regulē ART izraisītu neirotoksicitāti, ir atkarīgi no zāļu klases. Sākotnēji tika konstatēts, ka nukleozīdu analogo reversās transkriptāzes inhibitori (NRTI) izraisa mitohondriju aberācijas, izsīkstot mtDNS, pateicoties HIV reversās transkriptāzes un DNS polimerāzes gamma (PolG) aktīvajai vietai, kas izraisa mtDNS replikācijas inhibīciju [39]. ], ko var saistīt ar mitohondriju bioģenēzes traucējumiem. Turklāt proteāzes inhibitoru, piemēram, lopinavīra, iedarbība uzrādīja paaugstinātu inoksidatīvo stresu, ko izraisīja augsts ROS līmenis nervu šūnās un endogēnās antioksidantu atbildes reakcijas aktivizēšanās [38].

Ritonavira gadījumā tika konstatēts, ka tas izraisa endoplazmikretikula (ER) stresu un mitohondriju ārējās membrānas caurlaidību (MOMP) [40]. Visbeidzot, dati, kas liecina par ART izraisītu kognitīvās veiktspējas uzlabošanos, joprojām ir pretrunīgi [38, 41, 42]. ; tāpēc daži pētījumi neatrada labvēlīgu saistību, savukārt Siangphoe et al. [42] metaanalīzē secināja, ka ART samazina neironu traucējumu, piemēram, HAND, attīstības risku. Tomēr pētījumā netika iekļauts katra pacienta ART veids, kas rada jautājumu par to, vai kāds specifisks antiretrovīrusu līdzeklis vai to kombinācija neizraisa neirokognitīvo deficītu.

Turklāt HAND diagnoze netika veikta ar tādu pašu skalu, kā rezultātā šo apstākļu identificēšanas brīdī un kognitīvā testa jutība ANI noteikšanai bija iespējamas izmaiņas [42].

Kā minēts iepriekš, šķiet, ka laiks, kas pavadīts ar HIV, veicina neirokognitīvo traucējumu attīstību, kas, šķiet, saplūst ar ART iedarbību un tā toksicitāti. Tāpēc īpaša uzmanība jāpievērš adjuvantu zālēm pareizai HAND profilaksei vai ārstēšanai, ņemot vērā ne tikai ART blakusparādības, bet arī vienlaicīgas šūnu izmaiņas, ko izraisa vīrusu proteīni, piemēram, Tat.

3. Transkripcijas Tat transaktivators

Tat, nelielu regulējošo proteīnu, HIV genoma gēnā kodē divi atdalīti eksoni, kurus pēc alternatīvas savienošanas var pilnībā ģenerēt. Garums ir atkarīgs no vīrusa celma, kas svārstās no 86 līdz 101. aminoskābes. Tas sastāv no N-gala skāba vai ar prolīnu bagāta, ar cisteīnu bagāta, hidrofoba kodola; pamata un glutamīnu bagāti domēni; un RGD motīvs.

Tam ir atlieku mainīgums, izraisot virkni aktivācijas un inhibējošus rezultātus uz saimnieka proteīniem un gēnu ekspresiju. Tikai atlikums W11 un secība 49RKKRRQRRR57 ir labi konservēti atlikumi, jo ir būtiska Tat blakus esošo šūnu sekrēcijas un uzņemšanas funkcija [43].

Tat sekrēcija un internalizācija

Inficētās šūnas, kas iekļūst asins-smadzeņu barjerā (BBB), var atbrīvot vīrusu proteīnus Tat netradicionālā veidā, jo tām trūkst signālpeptīda, kas šķērsotu Golgi aparātu vai endoplazmatisko retikulu [44].

Kad Tat ir iekļauts šūnu membrānā, tā pamata domēns un atlikums W11 mijiedarbojas ar fosfatidilinozītu-4, 5-bisfosfātu (PI(4,5)P2) [45]. Turpmākie mehānismi nav pilnībā noskaidroti. No vienas puses, ziņojumi liecina, ka Tat var oligomerizēties un veidot poras plazmas membrānā.

No otras puses, saistīšanās ar PI(4,5)P2 ļauj ievietot atlikumu W11 šūnu membrānā; tad tas tiek pārvietots uz ārpusšūnu matricu ar neskaidru procesu [44–46]. Visbeidzot, pētījumi ir ziņojuši par eksosomām, kas satur Tat [44,47]; tomēr šķiet, ka eksosomālais Tat ir zaudējis savu neirotoksicitāti [19].

Ekstracelulārais Tat iekļūst šūnā ar endocitozes palīdzību. Pēc internalizācijas Tat pārvēršas šūnu citoplazmā. Konformācijas izmaiņas notiek zema pH rezultātā, ļaujot pakļaut W11 atlikumam, kas mijiedarbojas ar endosomālo membrānu [48].

Turklāt kalcijs, kas nāk no endolizosomu rezidentu divu poru kanāliem, palīdz Tatam izkļūt no endolizosomas [49]. Turklāt Ruiz et al. atklāja Tat uzņemšanas samazināšanos par 70%, ko izraisa aizvietošana pamata domēnā (R57S), pierādot atlikuma R57 galveno saistību Tat šūnu internalizācijā [50].

Tanget al. Tat izraisītu sinaptisko bojājumu piedēvēja tā spējai iekļūt šūnu membrānās [19]. Patiešām, īsa Tat secība tiek izmantota kā šūnās iekļūstošs peptīds zāļu ievadīšanai citu slimību, piemēram, vēža, gadījumos [51].

Šķiet, ka Tat izmanto dažādas stratēģijas, lai iekļūtu šūnā un no tās, kas padara to par nozīmīgu mērķi neironu traucējumu novēršanai. Tāpēc turpmākajās sadaļās mēs detalizēti aprakstījām iesaistītos mehānismus.

4. Tat un mitohondriji

Mitohondriji ir organoīdi, kas iesaistīti vairākos šūnu procesos, tostarp enerģijas ražošanā oksidatīvās fosforilēšanas veidā, apoptozes signalizācijā, kalcija homeostāzē [52] un šūnu novecošanās regulēšanā [53].

Pētījumi ir vērsti uz mitohondriju lomu neironu traucējumos ne tikai Parkinsona slimībā (PD) vai Alcheimera slimībā (AD) [54], bet arī HAND [55]. Sanna u.c. [56] parādīja mitohondriju disfunkcijas klātbūtni, ko izraisa augsta HIV RNS slodze, ko noteica zemais TCAcikla un oksidatīvās fosforilācijas proteīna līmenis HIV pacientu smadzeņu reģionos [56].

Tika novērots, ka Tat palika netālu no mitohondrijiem [57, 58], kas liecina, ka šūnu sadalījums ir saistīts ar organellu izmaiņām. Attiecīgi citi atklājumi atklāja, ka ar Tatexposed šūnām ir mtDNS bojājumi [20, 59] un izmaiņas tā metilēšanas modeļos [60], mitohondriju membrānas potenciāla samazināšanās [23] izmaiņas organellu lielumā un morfoloģijā, saplūšanas-skaldīšanas izraisītājs [24], palielināts. mitohondriju ROS [61,62], mitofagijas traucējumi [17,57], mitohondriju funkciju disregulācija [17,61] kalcija homeostāzes traucējumi [61,63,64] un apoptozes aktivācija [23,58,61,65,66].

4.1. Tat un Fusion-Fission Dynamics

Mitohondriji ir ļoti dinamiska organelle, kas tiek pakļauta saplūšanai un skaldīšanai, lai uzturētu funkcionālos procesus. Neironos enerģētiskais pieprasījums izraisa mitohondriju fūzijas/šķelšanās izraisītu izplatīšanos aksonos un dendritos.

OMM saplūšanu regulē GTPāzes mitofusīns 1 un 2 (MFN1, MFN2), savukārt inermitohondriju membrānas (IMM) saplūšanu kontrolē optiskās atrofijas proteīns 1 (OPA1).

Tikmēr mitohondriju dalīšanās notikumus mediē ar dinamīnu saistītais proteīns 1 (DRP1), GTPāze no dinamīnu virsģimenes. Drp1 un Mnf2 nokautajām pelēm ir novērots, ka šūnas nespēja pareizi sadalīt mitohondrijus [67].

Tat-Tg pelēm bija nelieli sadrumstaloti mitohondriji, un ar Tat pakļautajiem kortikālajiem neironiem bija DRP1 un kalcineirīna līmeņa paaugstināšanās, kas liecina, ka Tat izraisa mitohondriju sadrumstalotību, traucējot Ca2+ homeostāzes regulējumu, kas izraisa kalcineirīna mediētu DRP1 aktivāciju [24].

4.2. Mitofagijas traucējumi

Mitohondriji ir šūnas spēkstacija, un tāpēc to uzturēšanai ir izšķiroša nozīme šūnu fizioloģijā. Bojāti mitohondriji izraisa kvalitātes kontroles ceļus, lai atjaunotu mitohondriju tīklu un enerģijas metabolismu.

Disfunkcionālas mitohondrijas pastāvēšanas laikā šūnās notiek mitofagija, kas ietver aberrantu organellu noārdīšanos [68]. Fosfatāzes un tenzīna homologa (PTEN) inducētā iespējamā kināze 1 (PINK1) ir būtisks mitofagijas regulators. Bazālo apstākļu laikā PINK1 tiek pārvietots iekšējā mitohondriju membrānā un noārdās.

Tomēr, zaudējot mitohondriju membrānas potenciālu, PINK1 tiek uzkrāts OMM, kur tas ierosina mitofagosomu veidošanos. Lai marķētu nefunkcionālos mitohondrijus, PINK1 autofosforilē un piesaista parkinu uz mitohondriju virsmas.

Pēc tam proteīnu ubikvitinācija OMM notiek ar parkin E3 ligāzes aktivitāti, kam seko autofagijas receptoru, piemēram, sekvestomas 1 (SQSTM1) mobilizācija, lai iekļautu bojātos mitohondrijus mitofagosomā [68]. Peles mikroglijā Tat palielina PINK ekspresiju, kas norāda uz mitofagijas aktivāciju.

Turklāt dati liecināja ne tikai par augstāku mitofagijas sensoru proteīnu līmeni, bet arī to aktīvo pārvietošanos uz mitohondrijiem Tat pakļautajos cilvēka primārajos neironos [57]. Abās pētījumu grupās tika konstatēts, ka SQSTM1 palielinājās, kas liecina par mitofagijas plūsmas traucējumiem, ko apstiprināja arī fluorescences reportieru sistēmas novērotā mitofagosomu uzkrāšanās [57].

Tiek ierosināts, ka nepilnīga mitofagija var rasties, jo lizosomu saplūšana ar mitofagosomām ir bloķēta, jo veidojas nenobriedušas fagosomas vai šūnas nevar līdzsvarot to degradāciju tādā pašā ātrumā, kādā tās veidojas [17]. Šķiet, ka ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noskaidrotu bojāto mitohondriju klīrensa šķēršļu cēloni.

Mitohondriju kvalitātes kontroles bloķēšana izraisa proinflammatorisku citokīnu veidošanos, veicinot neiroiekaisumu. Tomēr rozā1 gēnu klusēšana izraisa HIV-Tat izraisītas mitofagijas novēršanu un tādējādi mitofagosomu uzkrāšanos, bet tas nesekmīgi atjauno ATP ražošanas ātrumu [17].

Šajā sakarā ir jāmeklē mitofagijas proteīnu galvenais regulators, kas varētu tikt disregulēts, jo manipulācijas ar mitofagijas marķieriem neizraisīja mitohondriju funkciju atjaunošanos, kas izraisīja neirodeģenerāciju.

4.3. Tat izraisīta apoptoze

Ziņotie dati liecina, ka Tat pakļautās šūnas tiek pakļautas ārējiem [65] un iekšējiem apoptozes ceļiem [23]. Pirmajā signalizācijas process sākas šūnu membrānā, un to izraisa nāves receptoru stimulēšana, kam seko kaspāžu aktivizēšana, lai ierosinātu šūnu nāvi.

Iekšējais apoptozes ceļš tiek saukts arī par mitohondriju apoptozes ceļu, jo MOMP ir nepieciešams, lai izraisītu kaspāzes signalizāciju, kas izraisa apoptozi [54].

Pēdējā laikā lielākā daļa pētījumu ir atzinuši to tohondriju ceļa nozīmīgo lomu Tat izraisītā apoptozē un tās šķērsruna ar ER stresu un nesalocītu proteīna reakciju (UPR) [23,69,70]. Apoptisku stimulu klātbūtnē šūna pārvieto BCL{ {4}}saistītais X proteīns (BAX) no citoplazmas uz OMM, kur tas oligomerizējas un mijiedarbojas ar BCL-2 antagonistu/killer (BAK), kas darbojas kā poras pēc saistīšanās ar proapoptotiskiem aktivatoriem [71].

Tikai BH3-proteīni, piemēram, BCL-2- mijiedarbojas šūnu nāves mediators (BIM), BH3-interactingdomain nāves agonists (BID) un p53-pārregulēts apoptozes modulators ( PUMA) ir proapoptotiski B šūnu limfomas 2 (Blc-2) ģimenes locekļi, kas mijiedarbojas ar BAK un BAX, izraisot starpmembrānu telpas proteīnu, piemēram, citohroma c un līdz ar to MOMP, izdalīšanos [71].

Līdz ar to šie proteīni ierosina kaspāzes aktivāciju, izraisot apoptozi. Ņemiet vērā, ka MOMP ir iesaistīts ne tikai apoptotiskā ceļa ierosināšanā, bet arī ir saistīts ar mtDNS izdalīšanos un proinflammatorisko signālu pārraidi. Izdzīvošanas mehānismu regulē anti-apoptotiskie proteīni no tās pašas Bcl-2 saimes, piemēram, BCL-2 un B šūnu īpaši lielā limfoma (BCL-XL).

Šīs molekulas saistās ar proapoptotiskiem proteīniem, izvairoties no to mijiedarbības ar BAX/BAK un poru veidošanās [71]. Tādējādi BCL-2 proteīnu disregulācija liecina par iekšējo apoptotisko ceļu, kā arī uz mitohondriju disfunkciju.

Tat pakļautajā eritroleikēmisko šūnu līnijā (K562) [58], cilvēka tīklenes mikrovaskulārajās endotēlija šūnās [69], astrogliomas šūnās [66] un cilvēka neiroblastomas šūnās [18] BCL-2 mRNS līmenis bija zemāks nekā vadīklas. Che et al. arī atklāja, ka BAX, BAK un citohroma c olbaltumvielu līmeni paaugstināja Tat necilvēcīgās tīklenes pigmenta epitēlija šūnas (ARPE-19) [69].

Saskaņā ar šiem atklājumiem Tat darbojas kā proapoptotiska molekula, palielinot MOMP, izraisot makroporu veidošanos OMM, ko apstiprina arī ziņojumi par mitohondriju membrānas potenciāla traucējumiem [23, 58, 70].

For more information:1950477648nn@gmail.com