Exzitotoxizität-induzierte Endozytose als potenzielles Ziel für die Neuroprotektion bei Schlaganfällen, Teil 2

Die Prävention der TrkB-FL-Endozytose ist für die Neuroprotektion bei Schlaganfällen in vivo relevant: Da Endozytose eine Voraussetzung für Nekrose ist, wurden allgemeine Strategien zur Herunterregulierung oder Abreicherung von Schlüsselproteinen, die verschiedene Schritte des endozytischen Prozesses vermitteln, entwickelt und haben gezeigt, dass sie die Neurodegeneration beeinträchtigen (Troulinaki und Tavernarakis, 2012).

In den letzten Jahren sind Schlaganfälle zu einem häufigen Problem geworden, und da die durch einen Schlaganfall verursachten neurologischen Schäden unser tägliches Leben direkt beeinträchtigen, kommt es nach einem Schlaganfall relativ häufig zu Gedächtnisverlust. Daher ist auch der Zusammenhang zwischen Neuroprotektion und Gedächtnis nach einem Schlaganfall zu einem heißen Thema geworden.

Zunächst müssen wir verstehen, dass nach einem Schlaganfall die Nerven im Gehirn bis zu einem gewissen Grad geschädigt werden, was sich direkt auf unser Gedächtnis auswirkt. Wenn wir jedoch rechtzeitig behandeln und vorbeugende Maßnahmen ergreifen, können wir unsere Nerven dennoch wirksam schützen und unser Gedächtnis verbessern.

Wie führt man eine Neuroprotektion durch? Zuerst müssen wir richtig trainieren. Dies verbessert nicht nur unsere körperliche Verfassung, sondern fördert auch das Nervenwachstum und die Erholung. Zweitens wird die Entwicklung guter Lebensgewohnheiten, wie zum Beispiel ausreichend Schlaf und richtige Ernährung, ebenfalls eine große Hilfe für unsere Neuroprotektion sein. Schließlich müssen wir während der Behandlungszeit aktiv mit der Behandlung des Arztes kooperieren und zeitnah ein Rehabilitationstraining erhalten, um unsere neurologischen Funktionen effektiv wiederherzustellen.

Darüber hinaus können wir durch einige Methoden auch unser Gedächtnis verbessern. Wir können beispielsweise gute Gewohnheiten wie Lesen, Musikhören und intellektuelle Spiele entwickeln, die unser Gehirn stimulieren und die Bildung und Aufrechterhaltung von Erinnerungen fördern können. Gleichzeitig können wir auch etwas Gedächtnistraining ausprobieren, wie zum Beispiel das Aufsagen von Wörtern, Zahlen, geografischen Orten usw. Diese Methoden können unser Gedächtnis effektiv verbessern.

Obwohl ein Schlaganfall viele Unannehmlichkeiten in unserem Leben mit sich bringt, können wir dennoch ein aktives und gesundes Leben führen und unsere Nerven und unser Gedächtnis schützen, solange wir aktiv an der Behandlung und dem Rehabilitationstraining teilnehmen und gute Lebens- und Lerngewohnheiten entwickeln. Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen, und Cistanche deserticola kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Cistanche deserticola antioxidative, entzündungshemmende und Anti-Aging-Wirkungen hat, die dazu beitragen können, Oxidations- und Entzündungsreaktionen im Gehirn zu reduzieren und so das Gehirn zu schützen Gesundheit des Nervensystems. Darüber hinaus kann Cistanche deserticola auch das Wachstum und die Reparatur von Nervenzellen fördern und so die Konnektivität und Funktion neuronaler Netzwerke verbessern. Diese Effekte können dazu beitragen, das Gedächtnis, das Lernen und die Denkgeschwindigkeit zu verbessern und können auch die Entwicklung kognitiver Dysfunktionen und neurodegenerativer Erkrankungen verhindern.

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Daher gilt die generische Intervention gegen Sismig ht als eine therapeutische Strategie mit dem Potenzial, den Zelltod aufgrund akuter Hirnschädigungen zu reduzieren. Mögliche Nachteile dieses Ansatzes sind jedoch die pleiotropen nachteiligen Auswirkungen, die er haben könnte, wenn man bedenkt, dass auch wesentliche physiologische Zellprozesse gehemmt würden. Als Alternative schlagen wir die Verwendung von Molekülen vor, die in die pathologische Endozytose spezifischer neuronaler Überlebensproteine ​​eingreifen können.
Ein in Betracht zu ziehender Kandidat ist das NMDAR, das durch seine Überstimulation verinnerlicht wird. Es wurde gezeigt, dass die Endozytose von GluN2B-haltigen NMDARs Exzitotoxizität durch noch unbekannte Mechanismen vermittelt (Wu et al., 2017).
Durch die Blockierung dieses Clathrin-abhängigen endozytischen Prozesses mithilfe eines zellpenetrierenden Peptids (CPP) konnte die Exzitotoxizität in kultivierten kortikalen Neuronen gehemmt werden. Dieses CPP (Tat-YEKL) enthält eine 11 Aminosäuren lange Domäne des Tatproteins des humanen Immundefizienzvirus Typ 1, die es gebundenen Ladungen ermöglicht, die Blut-Hirn-Schranke und die Plasmamembran zu passieren, gefolgt von 12 Aminosäuren des GluN2B-C-Terminus, der dem AP{{9} entspricht. } Bindungsmotiv.

Die Auswahl von CPPs als neuroprotektive Instrumente für die Schlaganfalltherapie scheint besonders geeignet zu sein ein TrkB-interagierendes Protein (orange), das für die durch Exzitotoxizität induzierte Endozytose wichtig ist und so die sekundäre Rezeptorverarbeitung und den neuronalen Tod verhindert.

Die Wechselwirkung von TrkB mit diesem nicht identifizierten Protein wird in Gegenwart des Kontrollpeptids TMyc (violetter Kreis) aufrechterhalten und der neuronale Tod wird durch den exzitotoxischen Angriff induziert. CPP: Zellpenetrierendes Peptid; TFL457 und TMyc: Von Tat abgeleitete CPPs; TrkB: Tropomyosin-verwandte Kinase B; TrkB-FL: der katalytisch aktive Volllängenrezeptor.

da die stark endozytischen Neuronen des ischämischen Bereichs eine verstärkte Aufnahme von Tat-abgeleiteten Peptiden aufweisen (Vaslin et al., 2009), was zu einer selektiven Ausrichtung potenziell neuroprotektiver CPPs auf beschädigte Neuronen führt. In der Zukunft wird es interessant sein herauszufinden, ob dieses CPP ähnliche neuroprotektive Eigenschaften hat Wirkungen, wenn sie in vivo verwendet werden, und können gezielt die tödlichen Effekte einer NMDAR-Überaktivierung hemmen und gleichzeitig andere Rezeptorfunktionen bewahren.

Ein weiterer möglicher Kandidat, der als neuroprotektives Ziel untersucht werden soll, ist das Kinase-D-interagierende Substrat von 220 kDa (Kidins220), ein Downstream-Effektor von Neurotrophinrezeptoren und NMDARs, die für die Lebensfähigkeit von Neuronen essentiell sind. Wir haben gezeigt, dass die Verarbeitung von Kidin220 durch Calpain bei der Exzitotoxizität sekundär zum Transport dieses Proteins zum Golgi-Apparat und zur frühen Aktivierung der Rap1-GTPase ist (LópezMenéndez et al., 2019).

In späteren Stadien des exzitotoxischen Prozesses regelt die Herunterregulierung von Kidins220 die Rap1-Inaktivierung, die mit einer Abnahme der ERK-Aktivität verbunden ist, was das Überleben der Neuronen beeinträchtigt. Daher könnte die Verhinderung der durch Exzitotoxizität induzierten Kidins220-Endozytosismus als Möglichkeit untersucht werden, die Calpain-Verarbeitung von Rap1-Aktivierungskomplexen zu hemmen und so die Abschaltung der Kidins220/Rap1/ERK-Überlebenskaskaden zu beeinträchtigen.

Schließlich haben wir bereits gezeigt, dass die Beeinträchtigung der TrkB-FL-Endozytose sowohl in vitro als auch in vivo eine relevante neuroprotektive Strategie darstellt. Wir haben herausgefunden, dass Exzitotoxizität die Oberflächenniveaus dieses Rezeptors verringert und nacheinander seine intrazelluläre Verarbeitung durch mehrere Proteasen fördert (Tejeda et al., 2019). Der Hauptmechanismus der TrkB-FL-Herunterregulierung ist die Spaltung seiner intrazellulären Juxtamembranregion durch Calpain (Vidaurre et al., 2012; Abbildung 1).

Ein sekundärer Mechanismus für TrkB-FL, aber primär für die TrkB-T1-Regulation, ist die regulierte intramembranäre Proteolyse durch sequentielle Metalloproteinase/-Sekretase-Aktion, die die Abspaltung identischer Rezeptor-Ektodomänen durch diese Isoformen bewirkt, von denen wir gezeigt haben, dass sie als BDNF-Fänger wirken (Tejeda et al., 2016).

Insgesamt führen diese Mechanismen zu einer tiefgreifenden Veränderung der BDNF-Signalübertragung durch Exzitotoxizität, die nicht nur bei Schlaganfällen, sondern auch bei anderen neurologischen Erkrankungen beobachtet wird (Tejeda und Diaz-Guerra, 2017).

Um BDNF-regulierte Überlebenspfade zu bewahren, haben wir ein von Tat abgeleitetes CPP (TFL 457) entworfen, das eine kurze TrkB-FLjuxtamembran-Sequenz (aa 457–471) enthält, von der wir annahmen, dass sie für die Kontrolle der Rezeptorstabilität und der Funktion bei Exzitotoxizität wichtig sein könnte.

Die ausgewählte Sequenz ist Teil einer intrazellulären Region, die als wichtig für die Regulierung der TrkB-FL-Position und -Funktion durch Interaktion mit einer Reihe verschiedener Proteine, zu denen auch Hrs gehört, gilt (Huang et al., 2009).

Wir beobachteten, dass das Peptid TFL457 die durch Exzitotoxizität aktivierte frühe TrkB-FL-Endozytose spezifisch verhinderte, anders als ein negatives Kontroll-CPP, das nicht verwandte Sequenzen (TMyc) enthielt. Wir stellten die Hypothese auf, dass TFL457 möglicherweise mit einigen Protein/s-Wechselwirkungen konkurriert, die durch die Sequenz 457–471 in TrkB-FL etabliert werden und für die Förderung der durch Exzitotoxizität induzierten Endozytose erforderlich wären.

Da dieses Peptid nur die durch TrkB-FL spezifisch etablierten Wechselwirkungen beeinflusst, wäre die Endozytose anderer Oberflächenproteine ​​nicht betroffen. Indem TFL457 den unverarbeiteten Rezeptor auf der Zelloberfläche hält, stört es sekundär die TrkB-FL-Spaltung durch Calpain und reguliert die Intramembran-Proteolyse, sodass die Phosphorylierung des Rezeptors Tyr816 und die BDNF/TrkB/PLC-Signalübertragung aufrechterhalten werden.

Das Ergebnis ist die Erhaltung der Aktivitäten des cAMP-Antwortelement-bindenden Proteins und des Myozyten-Enhancer-Faktor-2-Promotors stromabwärts dieser Kaskade, wodurch ein Rückkopplungsmechanismus in Gang gesetzt wird, der die erhöhte Expression kritischer Überlebensproteine ​​in Neuronen wie BDNF oder des TrkB-Rezeptors selbst begünstigt, was zu einer erhöhten neuronalen Lebensfähigkeit führt.

Das entwickelte neuroprotektive Peptid könnte für die Schlaganfalltherapie von großer Relevanz sein, da es in einem Mausmodell der permanenten Ischämie der Herunterregulierung von TrkB-FL im Infarkt entgegenwirkt und die Infarktgröße effizient um fast 30 % verringert (Tejeda et al., 2019).

Darüber hinaus verbessert TFL457 das neurologische Ergebnis, wie eine Verringerung der durchschnittlichen Anzahl von Ausrutschern bei einem Test zur Bewertung des Gleichgewichts und der motorischen Koordination um 42 % zeigt.

Daher enthüllen diese Ergebnisse die durch Exzitotoxizität induzierte Endozytose von TrkB-FL als neuartiges und hochrelevantes Ziel für die Schlaganfalltherapie und eröffnen neue Wege für die Entwicklung neuartiger Medikamente, die speziell auf andere Überlebensproteine ​​abzielen.

Margarita Díaz-Guerra*

Instituto de Investigaciones Biomédicas „AlbertoSols“, Consejo Superior de InvestigacionesCientíficas-Universidad Autónoma de Madrid (CSIC-UAM), Madrid, Spanien

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Offener Peer-Reviewer: Rayudu Gopalakrishna, University of Southern California, USA. Zusätzliche Datei: Open Peer Review-Bericht 1.

Verweise

1. Hardingham GE, Fukunaga Y, Bading H (2002)Extrasynaptische NMDARs wirken synaptischen NMDARs entgegen, indem sie die CREB-Abschaltung und Zelltodwege auslösen. NatNeurosci 5:405-414.

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3. López-Menéndez C, Simón-García A, Gamir-Morralla A, Pose-Utrilla J, Luján R, Mochizuki N, Díaz-Guerra M, Iglesias T (2019) Excitotoxisches Targeting von Kidins220 auf den Golgi-Apparat geht der Calpain-Spaltung von Rap voraus 1-Aktivierungskomplexe. Zelltod Dis 10:535.

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