Mitofagija sergant smegenų išemija ir išemija / reperfuzijos pažeidimuⅢ

MITOFAGIJOS I/R ŽALOJIMAS

Mitofagija suaktyvinama po išeminio insulto

Padidėjęs mitochondrijų susiskaidymas ir dalijimasis buvo pastebėtas tiek išeminės fazės, tiek I / R pažeidimo metu. Atliekant OGD žiurkių kardiomiocitų ląstelių linijose (H9C2 ląstelėse), buvo pastebėtas masinis mitochondrijų suskaidymas (Kim H. ir kt., 2011). Pelių kardiomiocitų ląstelių linijų (HL1 ląstelių) ir naujagimių pirminių kardiomiocitų deoksigenacija rodo mitochondrijų dalijimąsi (Ong ir kt., 2010; Disatnik ir kt., 2013). Eksperimentai in vivo su pelėmis, 24-h kairiojo priekinio nusileidžiančio nuolatinio perrišimo modelis rodo nuoseklius rezultatus (Kim H. ir kt., 2011). Smegenų audinys turi labai panašią situaciją kaip kardiomiocitai. Po OGD / reoksigenacijos padidėjo mitochondrijų suskaidymas pelių N2a neuroblastomoje ir pirminiuose žiurkių neuronuose (Sanderson ir kt., 2015; Tang ir kt., 2016), kartu su Opa1 apdorojimu ir citochromo C išsiskyrimu. In vivo eksperimentai su žiurkių CA1 hipokampo neuronais davė nuoseklius rezultatus (Kumar ir kt., 2016). Vėliau mokslininkai nustatė, kad mitofagijos keliai aktyvuojami išeminės / reperfuzijos metu per kelis signalus.

Spustelėkite, kad sužinotumėte apie vyrų naudą neuroprotekcijai

Išeminės fazės metu ATP gamyba greitai mažėja, o tai suaktyvina AMPK kelius, kad inicijuotų autofagiją tiesiogiai aktyvuojant ULK kompleksą fosforilinant Ser 317 ir Ser 777, arba netiesiogiai aktyvinant ULK slopinant mTOR aktyvumą, nes mTOR slopina Ulk1 aktyvaciją. fosforilinant Ulk1 Ser 757 ir sutrikdant Ulk1 ir AMPK sąveiką (Kim J. ir kt., 2011; Zaha ir Young, 2012). Tada aktyvuotas ULK1 kompleksas suaktyvins III klasės PI3K kompleksą (berlin 1, VPS34 ir VPS15), kuris inicijuoja fagoforo branduolio susidarymą (Kim J. ir kt., 2011).

Taip pat nustatyta, kad ULK1 aktyvuoja FUNDC1 receptorių, kuris kartu gali suaktyvinti mitofagiją (Kundu ir kt., 2008) (3 pav.). Reperfuzijos fazės metu ROS signalai slopina mechaninį rapamicino (mTOR) takų taikinį, taip skatinant autofagosomos inicijavimą ir branduolių susidarymą (Alexander ir kt., 2010). Nustatyta, kad ROS aktyvuoja mitofagiją per BNIP3, o didelis BNIP3 kiekis gali sukelti apoptozę (Scherz-Shouval ir kt., 2007). PINK1 / Parkino sukelta mitofagija taip pat suaktyvėja smegenų pažeidimo atveju, kurį sukelia smegenų išemija ir reperfuzija. Lan ir kt. (2018) nustatė reikšmingą PINK1 kaupimosi išorinėje mitochondrijų membranoje padidėjimą. Jie padidino Parkin/p62 mitochondrijų translokaciją po reperfuzijos, taip pat padidino autofagijos žymenų LC3B, Beclin1 ir LAMP-1 reguliavimą, o didžiausias buvo 24 val. (3 pav.).

Mitofagija savo apsauginį vaidmenį atlieka daugiausia reperfuzijos fazės metu

Įvairūs tyrimai jau parodė apsauginį sustiprintos mitofagijos vaidmenį silpninant smegenų sužalojimą po tMCAO žiurkėms (Li ir kt., 2014; Di ir kt., 2015). Tačiau neaišku, ar mitofagija atlieka apsauginį vaidmenį reperfuzijos fazės išeminėje fazėje. Išemija ir reperfuzija turi skirtingą patofiziologiją, susijusią su mitochondrijomis. Taigi, daugybė tyrimų buvo sutelkti į išeminės ir reperfuzijos fazių atskyrimą. Įdomu tai, kad buvo nustatyta, kad mitofagija atlieka ypatingą vaidmenį reperfuzijos fazėje, bet gali būti ne išeminėje fazėje. Drp1 slopinimas buvo neuroprotekcinis, reaguojant į OGD in vitro ir trumpalaikę židininę išemiją in vivo (Grohm ir kt., 2012), ir kardioprotekcinis kultivuotuose HL-1 kardiomiocituose, kuriems buvo taikomas OGD ir reoksigenacija (Dong ir kt., 2016).

Tačiau širdies apsauga buvo pastebėta tik tada, kai Drp1 slopinimas buvo pradėtas kaip išankstinis gydymas. Slopinant Drp1 reoksigenacijos metu, paradoksaliai pablogėjo ląstelių mirtis, o tai rodo, kad mitofagija yra būtina norint apsaugoti ląsteles nuo reperfuzijos pažeidimo. Kitame tyrime mokslininkai nustatė, kad mitochondrijų DNR lygis (kuris gali būti naudojamas kaip mitochondrijų masės žymuo) per pirmąsias kelias valandas išeminės insulto fazės metu ne mažėja, o žymiai padidėja (Yin ir kt., 2008), rodo, kad mitochondrijų biogenezė, bet ne mitofagija, yra remonto mechanizmų po insulto dalis išeminės fazės metu. Kumar ir kt. (2016) taip pat nustatė skirtingas mitochondrijų fazes OGD ir reoksigenacijos metu.

OGD metu įvyksta pirmasis dalijimosi etapas, reoksigenacija iš pradžių sukelia susiliejimą, bet po to vyksta didžiulis suskaidymas. Šie rezultatai nustatė skirtingą išeminės fazės ir reperfuzijos fazės pobūdį, kai atrodo, kad mitofagija turi unikalų apsauginį vaidmenį tik reperfuzijos fazėje. Tačiau atsižvelgiant į šiuos rezultatus, kurie tiksliai stebi mitofagiją skirtingose ​​​​fazėse, atsiranda išsamesnis mitofagijos dinamikos vaizdas išeminiame / reperfuzijos procese, tačiau vis dar yra tam tikras neaiškus. Taigi, norint visapusiškai paaiškinti mitofagijos vaidmenį tiek išeminiams, tiek reperfuziniams pažeidimams, reikia išsamesnio ir tikslesnio skirtingų laiko momentų įvertinimo.

IMitofagijos ir IR sužalojimo sąveika

Nuo mitochondrijų priklausoma ląstelių mirtis I/R pažeidimo metu

Tiek išeminės fazės, tiek IR pažeidimo metu nuo mitochondrijų priklausoma ląstelių apoptozė yra vienas iš svarbiausių įvykių, lemiančių ląstelių likimą. BCL-2 šeimos baltymai, kurie yra reikšmingas išorinės mitochondrijų membranos pralaidumo reguliatorius ir atlieka esminį vaidmenį vidiniame apoptoziniame kelyje (Chao ir Korsmeyer, 1998), suteikia mitochondrijoms apoptozinio streso „jutimo“ funkciją. . BCL-2 šeima buvo suskirstyta į dvi grupes: antiapoptotinius baltymus (įskaitant Bcl-2, BclxL ir Bcl-w) ir proapoptotinius baltymus (įskaitant Bax, Bak ir kt.) Oltvai ir kt., 1993). Esant stresinėms sąlygoms, tokioms kaip išeminiai įžeidimai ir IR pažeidimai, antiapoptozinis baltymas Bcl-2 fosforilinamas ir išskiria Beclin1, kad suaktyvintų autofagiją ir mitofagiją. Bcl-2 neleidžia išsiskirti proapoptoziniams baltymams, nes palaiko mitochondrijų membranos vientisumą. Šis procesas slopina ląstelių apoptozę (Praharaj ir kt., 2019). Tačiau nustatyta, kad pro-apoptotiniai BCL-3 pogrupio baltymai po išeminio insulto taip pat yra sureguliuoti, o tai skatina citochromo c išsiskyrimą iš mitochondrijų tarpmembranos į citozolį. Citochromas c sąveikauja su baltymų kofaktoriumi Apaf-1 ir prokaspaze-9 iš apoptosomos (Gibson ir Davids, 2015). Taigi, išemija ir IR pažeidimai gali sukelti sudėtingą apoptotinį poveikį, apimantį mitochondrijas. Anti- ir proapoptotinių baltymų aktyvumas koreliuoja su ROS koncentracija.

Mitofagija ir Ca2 plius perkrova

Kalcio perteklius yra esminė I/R pažeidimo patologija, nes skatina mPTP atsidarymą, kuris suaktyvina apoptotinius faktorius, tokius kaip Bcl-2 šeima, ir galiausiai sukelia ląstelių apoptozę. Naujausi įrodymai rodo ryšį tarp mitofagijos ir Ca2 plius reguliavimo. Daugelis mitofagijos baltymų taip pat dalyvauja mitochondrijų kalcio reguliavime. Pavyzdžiui, PINK1 / Parkino tarpininkaujamoje mitofagijoje daugelis Ca2 plius jutimo baltymų yra visur, o tai sutrikdo Ca2 ir buferinės sistemos, tokios kaip MFN, funkciją (de Brito ir Scorrano, 2008; Gegg ir kt., 2010; Filadi ir kt. ., 2015), DRP1 (Cereghetti ir kt., 2008; Wang ir kt., 2011), VDAC1 (Gincel ir kt., 2001; Geisler ir kt., 2010) ir BCL2 (Rong ir kt., 2008; Chen ir kt. al., 2010). Be to, PINK1 fosforilina mitochondrijų rho GTPazę 1 (RHOT1), kuri yra esminis Ca2 ir jautrių savybių reguliatorius ER fosfolipidų mainuose (Kornmann ir kt., 2011) ir mitochondrijų dinamikoje (Saotome ir kt., 2008). Parkinas tarpininkauja MICU-1 visur ir degraduoja, o tai taip pat turi įtakos MICU2 stabilumui (Matteucci ir kt., 2018). Be to, priklausomai nuo kalcio kiekio ER, Ca2 plius gali būti arba prieš tai anti-autofaginis (Cárdenas ir kt., 2010).

Mitofagija ir oksidacinis Stresas

Oksidacinis stresas yra vienas iš svarbiausių patologinių smegenų pažeidimo procesų esant ūminiam išeminiam insultui (Chamorro ir kt., 2016). ROS ir reaktyviosios azoto rūšys (RNS) yra pagrindiniai smegenų išemijos ir reperfuzijos pažeidimo tarpininkai. Žemo lygio ROS/RNS yra naudingas palengvinant prisitaikymą prie streso kaip redokso signalizacijos, o aukšto lygio ROS/RNS yra žalingas (Scialò ir kt., 2016). ROS ir RNS daugiausia buvo generuojami iš elektronų transportavimo grandinės (ETC) kompleksų I ir komplekso III mitochondrijose, o per didelis ROS / RNS pirmiausia sukelia mitochondrijų pažeidimus. Įprastomis sąlygomis mažiau nei 10 procentų deguonies gauna elektronus, kad sukurtų superoksidą ETC. Tačiau, patyrus IR pažeidimą, išeminės smegenys vienu metu gamina daug NO ir superoksido anijono (O2 −). Dėl greitos NO ir O2 − reakcijos susidaro ONOO −, tipiškas / kritinis citotoksinis faktorius tiek oksidaciniam, tiek nitroziniam stresui (Marla ir kt., 1997). ONOO− yra labai aktyvi citotoksinė molekulė, kuri sustiprina neuronų pažeidimus, sutrikdo kraujo ir smegenų barjero (BBB) ​​vientisumą ir tarpininkauja hemoraginei transformacijai, sukeldama daugybę ląstelių signalizacijos kaskadų, o tai yra gyvybiškai svarbus patogeninis mechanizmas sergant išeminiu insultu (Marla ir kt. , 1997). Mitofagija turi reguliuojantį poveikį oksidaciniam stresui, nes pažeistos mitochondrijos sukels daugiau ROS išsiskyrimo. ROS gali tiesiogiai sukelti mitofagiją (Wang ir kt., 2012), o tai buvo naudinga esant įvairioms ligų sąlygoms, nes mitofagija susilpnina oksidacinį stresą. Tačiau keli tyrimai parodė, kad ONOO− sukelia pernelyg didelį mitofagijos aktyvavimą Drp1 nitrindamas tirozinu ir tarpininkauja Drp1 mitochondrijų įsisavinimui, taip apsunkindamas smegenų I / R pažeidimą (Feng ir kt., 2017). Tai kelia klausimą, ar mitofagija yra naudinga, ar žalinga reaguojant į I / R sužalojimą, kuris bus aptartas vėliau. Iš tiesų, įtariama, kad ONOO sukelta mitofagija yra per didelė ir gali būti esminis terapinis taikinys gydant IR sužalojimą.

Mitofagija ir ašnuždegimas

Priešuždegiminė priemonė yra dar viena mitofagijos funkcija. Esant mitochondrijų disfunkcijai, nutekėjusios mitochondrijų ROS gali suaktyvinti uždegimus ir prisidėti prie uždegimo (Murakami ir kt., 2012). Mitofagija parodė teigiamą poveikį inkstų ligai, išeminiam insultui ir I/R pažeidimams. Pavyzdžiui, susidūrus su I/R pažeidimu, inkstų kanalėliai, kuriuose gausu mitochondrijų, sustiprins autofagiją (įskaitant mitofagiją), kad apsaugotų ląsteles nuo ROS sukelto uždegiminio atsako (Kimura ir kt., 2011; Zhou ir kt., 2011). Išeminio insulto metu per didelė ATF4 geno ekspresija gali sustiprinti mitofagiją ir slopinti NLRP3 uždegimo sukeltą uždegiminį atsaką (He ir kt., 2019). Nuo Parkino priklausomos mitofagijos sukėlimas gali pagerinti uždegiminį atsaką ir užkirsti kelią ląstelių žūčiai esant miokardo I/R pažeidimui (Yao ir kt., 2019).

Therapeutinis mitofagijos reguliavimo potencialas I/R traumos atveju

Pastarieji metai skatina mitofagijos tyrimus sergant smegenų išemija ir reperfuzija, dauguma jų demonstruoja apsauginį mitofagijos vaidmenį. Tačiau buvo įrodyta, kad pernelyg didelė mitofagija, kurią tikriausiai sukelia tam tikros oksidacinio streso sąlygos, kenkia smegenų išemijai ir reperfuzijos procesams. Ikiklinikinių tyrimų metu buvo pasiūlyta keletas terapinių agentų, kurie pagerintų smegenų I/R pažeidimus, sustiprindami arba slopindami tam tikras mitofagijos rūšis. Šios su mitofagija susijusios intervencijos galėtų būti siūlomos kaip pagalbiniai išeminio insulto valdymo metodai. Tyrimai, tiriantys mitofagijos vaidmenį I/R pažeidimams po 2018 m., apibendrinti taip ir 1 lentelėje. Ankstesnius tyrimus apžvelgė Anzell ir kt. (2018) ir Guan ir kt. (2018). Autofagijos ir galimų strategijų vaidmuo sergant išeminiu insultu taip pat išsamiai apibendrintas naujausioje apžvalgoje (Ajoolabady ir kt., 2021).

Apsauginis Enh vaidmuosukelta mitofagija sergant IR pažeidimu

Zhang ir Yu (2018) nustatė, kad po reperfuzijos NR4A1 buvo žymiai padidėjęs smegenų audinyje, slopindamas apsauginės mitofagijos aktyvavimą per MAPK – ERK – CREB signalizacijos kelią. Genetinė NR4A1 abliacija sumažino smegenų infarkto plotą ir neuronų apoptozę. Kaip parodė funkciniai tyrimai, NR4A1 moduliavo smegenų IR pažeidimą, sukeldamas mitochondrijų pažeidimą. Didesnis NR4A1 skatino mitochondrijų potencialo sumažėjimą, sustiprino ląstelių oksidacinį stresą ir inicijavo nuo kaspazės -9- priklausomą apoptozę. Mechaniškai NR4A1 sukėlė mitochondrijų pažeidimą, sutrikdydamas su Mfn{12}} susijusią mitofagiją. NR4A1 numušimas pakeitė mitofagijos aktyvumą, siųsdamas išgyvenimą

signalas mitochondrijoms esant smegenų IR pažeidimui (Zhang ir Yu, 2018).

Įrodyta, kad elektroakupunktūra (EA) veiksminga gydant išeminį insultą. Neseniai Wang ir kt. (2019) parodė, kad EA pagerina nitro / oksidacinio streso sukeltą mitochondrijų funkcinį pažeidimą ir sumažina pažeistų mitochondrijų kaupimąsi per Pink1 / Parkin sukeltą mitofagijos klirensą, kad apsaugotų ląsteles nuo neuronų pažeidimo smegenų I / R. Vėliau Mao ir kt. (2020) taip pat nustatė, kad išankstinis EA gydymas turi apsauginį poveikį smegenų I/R pažeidimams, nes skatina mitofagiją, remiantis rezultatais, kad autofagosomų skaičius, FUNDC1, p62 ir LC3-II/I santykis buvo reikšmingas. padidėjo. Vis dėlto, mitochondrijų membranos potencialas ir su autofagija susijęs baltymas p-mTORC1 reikšmingai sumažėjo I/R grupėje (Mao ir kt., 2020). Jis ir kt. (2019) parodė, kad AAV sukelta ATF4 per didelė ekspresija apsaugojo nuo smegenų I/R sužalojimų, padidindama Parkino ekspresiją, sustiprindama mitofagijos aktyvumą ir slopindama NLRP3 uždegimo sukeltą uždegiminį atsaką.

Nustatyta, kad daugybė natūralių junginių turi savybę skatinti mitofagiją ir susilpninti I/R sužalojimus. Kurkuminas yra iš tradicinės valgomosios žolės išgaunamas kompleksas, galintis apsaugoti žiurkių neuronus po smegenų I/R pažeidimo (Wang ir Xu, 2020). Kurkuminas sumažino ROS lygį ir padidino 3 būsenos kvėpavimą, kad būtų išvengta mitochondrijų funkcijos sutrikimo dėl smegenų I/R. Be to, kurkuminas sustiprino LC3B ir mitochondrijų žymeklio VDAC1 lokalizaciją, LC3-II ir LC3-I santykį, o tai rodo apsauginį kurkumino vaidmenį stiprinant mitofagiją. Wu ir kt. (2020) nustatė, kad garciesculenxanthone B (GeB), naujas ksantono junginys iš Garcinia esculent, gali skatinti PINK{8}}Parkinmedijamą mitofagijos kelią ir apsaugoti smegenis nuo I/R sužalojimų. Gydymas GeB, priklausomai nuo dozės, skatino mitochondrijų baltymų Tom20, Tim23 ir MFN1 skilimą YFP-Parkin HeLa ląstelėse ir SH-SY5Y ląstelėse. GeB stabilizavo PINK1 ir sukėlė Parkino perkėlimą į sutrikusias mitochondrijas, kad sukeltų mitofagiją, ir šie efektai buvo panaikinti numušus PINK1. In vivo eksperimentai parodė, kad GeB iš dalies išgelbėjo išemijos-reperfuzijos sukeltą smegenų pažeidimą pelėms.

Dar du natūralūs junginiai, pavadinti Gerontoxanthone I (GeX1) ir Macluraxanthone (McX), taip pat buvo ištirti, kad jie galėtų sustiprinti mitofagiją (Xiang ir kt., 2020). GeX1 ir McX tiesiogiai stabilizavo PINK1 ant išorinės mitochondrijų membranos, o tada įtraukė Parkiną į mitochondrijas, o tai rodo, kad GeX1 ir McX tarpininkauja mitofagijai per PINK{5}}Parkin kelią. Gydymas GeX1 ir McX sumažino ląstelių apoptozę ir ROS lygį IR pažeidimo modelyje H9c2 ląstelėse. Be to, buvo įrodyta, kad tabletė, gauta iš klasikinių kinų receptų Angong Niuhuang Pills su modifikuotomis kompozicijomis, sumažina smegenų I/R pažeidimus, pagerindama mitofagiją ir mitochondrijų kokybės kontrolę (Zhang ir kt., 2020a). Tabletės padidino Bcl{10}}/Bax santykį, slopino apoptozę, sumažino infarkto apimtį ir pagerino MCAO žiurkių elgseną. Nors tikslus šių natūralių junginių molekulinis reguliavimo tinklas nebuvo iki galo išnagrinėtas, atsižvelgiant į natūralių junginių pranašumus, tokius kaip mažas toksiškumas ir saugūs farmakokinetiniai profiliai, įskaitant didelį naudingumą ir veiksmingą pašalinimą, vaistai, gauti iš natūralių junginių, turi didelę transliacinę vertę.

Chen ir kt. (2020) parodė, kad sfingozino kinazės 2-mėgdžiojantis TAT ​​peptidas apsaugo neuronus nuo išemijos ir reperfuzijos sukeltų pažeidimų, aktyvuodamas BNIP3-sukeliamą mitofagiją. sfingozino kinazė 2 (SPK2) sąveikauja su Bcl-2 per jo BH3 domeną, suaktyvindama autofagiją arba mitofagiją, sukeldama Beclin-1/Bcl-2 arba Bcl-2/BNIP3 disociaciją. kompleksuoja ir apsaugo neuronus nuo išeminio pažeidimo. Skirtingai nuo širdies raumens, ilgas aksonas yra labai skirtinga neuronų morfologija, kuri yra daugiau nei pusėje viso neuronų mitochondrijų kiekio (Nafstad ir Blackstad, 1966). Tačiau streso sąlygomis autofagijos ir mitofagijos įvykiai koncentruojasi somoje (Maday ir Holzbaur, 2014), bet ne egzone, tai patvirtina koncentruotos autofagosomos ir lizosomos somoje (Farías ir kt., 2017).

Taigi neaišku, kaip distaliniuose aksonuose esančios mitochondrijos išvalomos išeminiuose neuronuose (Ashrafi ir kt., 2014). Zheng ir kt. (2019a, b) nustatė unikalų mitochondrijų judėjimą neuronuose, nuo aksono iki somos degradacijai. Po deguonies ir gliukozės trūkumo-reperfuzijos aksoninės mitochondrijos prarado anterogradinį judrumą, bet padidino retrogradinį judėjimą po reperfuzijos, o tai reiškia, kad aksoninės mitochondrijos yra transportuojamos į neuronų somą, kad jos suirtų. Aksoninių mitochondrijų įtvirtinimas sintafilinu užblokavo neuronų mitofagiją ir pablogino sužalojimą. Priešingai, sukeltas mitochondrijų prisijungimas prie dyneino sustiprino retrogradinį transportą ir sustiprinta mitofagija užkerta kelią mitochondrijų disfunkcijai ir susilpnina neuronų pažeidimus. Todėl mitochondrijų judrumo reguliavimas neuronuose būtų dar viena mitofagijos stiprinimo ir I / R neuronų pažeidimo mažinimo kryptis.

ONOO − sukelia žalingą mitofagiją

Feng ir kt. (2018) nustatė, kad naringinas, natūralus antioksidantas, gali slopinti ONOO-medijuojamą mitofagijos aktyvaciją ir susilpninti smegenų I/R pažeidimus. Naringinas pasižymėjo stipriu ONOO- šalinimo gebėjimu ir slopino superoksido ir azoto oksido gamybą infraraudonųjų spindulių pažeidimo sąlygomis. Naringinas slopino NADPH oksidazės subvienetų ir iNOS ekspresiją žiurkių smegenyse, kurioms buvo atlikta 2 valandų išemija ir 22 valandų reperfuzija. Naringinas gali kirsti hematoencefalinį barjerą, sumažina neurologinio deficito balą, sumažina infarkto dydį ir susilpnina apoptozę išemijos reperfuzuotose žiurkių smegenyse.

Be to, naringinas sumažino LC3-II ir LC3-I santykį mitochondrijose. Jis slopino Parkino perkėlimą į mitochondrijas, o tai rodo, kad naringinas apsaugo smegenis nuo I / R sužalojimų, silpnindamas ONOO sukeltą per didelę mitofagiją. Rehmapikrozidas, natūralus vaistinio augalo junginys, gali slopinti ONOO sukeltą mitofagijos aktyvaciją (Zhang ir kt., 2020b). In vitro rehmapikrozidas tiesiogiai sureagavo su ONOO−, kad pašalintų ONOO−, sumažino O2− ir ONOO−, padidino Bcl-2 reguliavimą, bet sumažino Bax, kaspazės-3 reguliavimą ir suskaidė kaspazę-3, ir sumažintas PINK1, Parkin, p62 ir LC3-II ir LC3-I santykis OGD/RO apdorotose PC12 ląstelėse. In vivo rehmapikrozidas slopino 3-nitrotirozino susidarymą, Drp1 nitrinimą, taip pat NADPH oksidazes ir iNOS ekspresiją išemijos reperfuzuotose žiurkių smegenyse; tai taip pat užkirto kelią PINK1, Parkin ir Drp1 perkėlimui į mitochondrijas mitofagijos aktyvavimui; galiausiai, rehmapikrozidas sumažino infarkto dydžius ir pagerino neurologinio deficito balus žiurkėms, sergančioms laikina MCAO smegenų išemija. Deng ir kt. (2020) rodo, kad lncRNR SNHG14 skatina OGD/R sukeltą neuronų pažeidimą, sukeldamas per didelę mitofagiją per miR-182-5p/BINP3 ašį HT22 pelių hipokampo neuronų ląstelėse. SNHG14 ir BNIP3 buvo labai išreikšti, o miR-182-5p buvo sumažintas OGD/R sukeltose HT22 ląstelėse.

OGD / R sukeltos HT22 ląstelės padidino apoptozę. Per didelė SNHG14 ekspresija skatino apoptozę ir suskaidytos kaspazės -3 bei suskaidytos kaspazės-9 ekspresiją OGD/R sukeltose HT22 ląstelėse. Be to, padidėjęs SNHG14 reguliavimas sustiprino BNIP3, Beclin{11}} ir LC3II/LC3I ekspresiją OGD/R sukeltose HT22 ląstelėse. Be to, SNHG14 reguliavo BNIP3 raišką, sukeldamas miR-182-5p. MiR-182-5p per didelė ekspresija arba BNIP3 numušimas slopino OGD/R sukeltų HT22 ląstelių apoptozę, kuri buvo panaikinta padidinus SNHG14 reguliavimą. Apibendrinant, ONOO sukelto per didelio mitofagijos aktyvavimo slopinimas daro neuroprotekcinį poveikį, nes aptikta keletas galimų vaistų kandidatų, kurie susilpnina smegenų IR pažeidimą. Nors dauguma tyrimų įrodė galimą apsauginį mitofagijos poveikį IR pažeidimui, mitofagija yra dviašmenis kardas, todėl norint patikrinti jos klinikinį potencialą, reikia atlikti daugiau tyrimų.

DISKUSIJOS IR ATEITIES PERSPEKTIVAI

Gydant išeminį insultą, reperfuzija su trombolize ir trombektomija yra labai svarbi norint atkurti kraujotaką ir pagerinti paciento būklę. Tačiau atkūrus kraujotaką pacientams, sergantiems AIS, gali atsirasti antrinis reperfuzijos pažeidimas. Dėl deguonies tiekimo gali pernelyg suaktyvėti fermentai ir siurbliai, kuriuos anksčiau slopino išemijos sukeltas ATP trūkumas, todėl suaktyvėja reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS) gamyba ir pasikeičia kalcio homeostazė tiek citoplazmoje, tiek mitochondrijose. Tokie pokyčiai gali sukelti mitochondrijų DNR pažeidimus ir paskatinti mPTP atsidarymą, kuris sukelia su apoptoze susijusius veiksnius ir sukelia ląstelių mirtį. Mitofagija yra esminis ląstelių procesas, palaikantis mitochondrijų kokybę.

Nors IR pažeidimas pirmiausia sukelia mitochondrijų disfunkciją ir sukelia oksidacinio streso, kalcio homeostazės ir ląstelių apoptozės reguliavimo sutrikimus, mitochondrijų dinamikos reguliavimas (skilimas ir sintezė) ir vidutinio lygio mitofagijos aktyvinimas gali prisidėti prie ląstelių mitochondrijų kokybės reguliavimo. Su mitofagija susijusių kelių molekulių nustatymas ir nukreipimas gali būti naudingas tam tikriems pacientų, sergančių išeminiu insultu, pogrupiams. Kai kurie aukščiau aptarti mitofagijos reguliatoriai jau parodė didelį klinikinio taikymo potencialą. Pavyzdžiui, pacientams, sergantiems ūminiu išeminiu insultu, kai kurių augalinių preparatų vartojimas prieš atvykstant į ligoninę, o dar svarbiau – ilgo sveikimo etapo metu, gali turėti gyvybiškai svarbų neuroprotekcinį poveikį ir lemti geresnę prognozę. Norint išspręsti klinikinį mitofagijos potencialą, reikia toliau išaiškinti mitofagiją ir jos skerspjūvio mechanizmą insulto sąlygomis; reikia toliau atrasti terapinius tikslus ir kurti vaistus, skirtus manipuliuoti mitofagijos keliais.

Cistanche neuroprotekcinis poveikis

Cistanche yra augalų ekstraktas, žinomas dėl savo neuroprotekcinių savybių, o jo veikimo mechanizmas, kaip manoma, apima antioksidacinį, priešuždegiminį ir antiapopotinį poveikį. Yra keletas svarbių bandymų ir taikymo atvejų, susijusių su neuroprotekciniu Cistanche poveikiu, įskaitant:

1. In vitro tyrimai: In vitro tyrimai parodė, kad Cistanche ekstraktas apsaugo neuronus nuo streso sukeltos žalos, sumažindamas oksidacinį stresą ir uždegimą.

2. Tyrimai su gyvūnais: Tyrimai su gyvūnais parodė, kad Cistanche gali apsaugoti nuo neuronų pažeidimo, kurį sukelia smegenų išemija, trauminis smegenų pažeidimas ir neurotoksinų poveikis.

3. Tyrimai su žmonėmis. Klinikinių įrodymų apie neuroprotekcinį Cistanche poveikį žmonėms yra nedaug, tačiau kai kurie tyrimai rodo, kad jis gali pagerinti pažinimo funkciją ir sumažinti su amžiumi susijusį atminties pablogėjimą.

Luoan Shen1†, Qinyi Gan1†, Youcheng Yang1, Cesar Reis2, Zheng Zhang1, Shanshan Xu3, Tongyu Zhang4 * ir Chengmei Sun1,3 *

1 Džedziango universitetas – Edinburgo universiteto institutas, Medicinos mokykla, Džedziango universitetas, Hainingas, Kinija,

2 VA Loma Linda sveikatos priežiūros sistema, Loma Linda universitetas, Loma Linda, CA, Jungtinės Valstijos,

3 Pažangių studijų institutas, Šendženo universitetas, Šendženas, Kinija, 4 Neurochirurgijos skyrius, Xuanwu ligoninė, Sostinės medicinos universitetas, Pekinas, Kinija