Neurodegeneratívne ochorenia, ako je Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba, postihujú milióny jedincov na celom svete. Na liečbu symptómov niekoľkých neurodegeneratívnych ochorení sú dostupné rôzne možnosti liečby, hoci výsledky sú často obmedzené. Výskumné štúdie zistili, že oxidačný stres spôsobený vnútornými aj vonkajšími faktormi môže byť príčinou rozvoja neurodegeneratívnych ochorení. The transkripčný faktor, Nrf2, bolo zistené, že funguje ako hlavný obranný mechanizmus proti oxidačnému stresu. Účelom nižšie uvedeného článku je ukázať účinky Nrf2 o neurodegeneratívnych ochoreniach.
Obsah
Neurodegeneratívne ochorenia sú spojené s akumuláciou špecifických proteínových agregátov, čo naznačuje úzke spojenie medzi poraneným mozgom a stratou proteostázy. Proteostáza označuje všetky procesy, ktorými bunky riadia množstvo a skladanie proteómu vďaka širokej sieti, ktorá integruje reguláciu signálnych dráh, génovú expresiu a systémy degradácie proteínov. Tento prehľad sa pokúša zhrnúť najdôležitejšie zistenia o transkripčnej modulácii proteostázy vyvolanej transkripčným faktorom NRF2 (jadrový faktor (odvodený z erytroidov 2) podobný 2). NRF2 sa klasicky považuje za hlavný regulátor antioxidačnej bunkovej odpovede, hoci sa v súčasnosti objavuje ako kľúčová zložka transdukčného mechanizmu na udržanie proteostázy. Ako budeme diskutovať, NRF2 by sa dal predstaviť ako centrum, ktoré zostavuje núdzové signály odvodené z akumulácie nesprávne zložených proteínov, aby sa vytvorila koordinovaná a trvalá transkripčná odpoveď. To sa dosahuje funkciami NRF2 súvisiacimi s kontrolou génov zapojených do udržiavania fyziológie endoplazmatického retikula, proteazómu a autofágie.
Kľúčové slová: Neurodegeneratívne ochorenia, Nerozložená proteínová odpoveď, Proteazóm, Ubikvitín, Autofágia, Oxidačný stres
Sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231716304050
Nuclear Factor (erytroid-derived 2)-like 2 (NRF2) je základný leucínový zipsový proteín, ktorý sa v súčasnosti považuje za hlavný regulátor bunkovej homeostázy. Riadi bazálnu a stresom indukovateľnú expresiu viac ako 250 génov, ktoré majú spoločný cis-pôsobiaci zosilňovač nazývaný prvok antioxidačnej odozvy (ARE) [1], [2], [3], [4], [5]. Tieto gény sa podieľajú na detoxikačných reakciách fázy I, II a III, metabolizme glutatiónu a peroxiredoxínu/tioredoxínu, produkcii NADPH prostredníctvom pentózofosfátovej dráhy a jablčného enzýmu, oxidácii mastných kyselín, metabolizme železa a proteostáze [6]. Vzhľadom na tieto široké cytoprotektívne funkcie je možné, že jediný farmakologický zásah v NRF2 by mohol zmierniť účinok hlavných vinníkov chronických ochorení, vrátane oxidačného, zápalového a proteotoxického stresu. Úlohou NRF2 pri modulácii antioxidačnej obrany a riešení zápalu sa zaoberalo množstvo štúdií (prehľad v [7]). Tu sa zameriame na jeho úlohu v proteostáze, tj homeostatickej kontrole proteínovej syntézy, skladania, obchodovania a degradácie. Príklady budú poskytnuté v kontexte neurodegeneratívnych ochorení.
Všeobecným znakom neurodegeneratívnych ochorení je výskyt aberantnej agregácie niektorých proteínov. Nesprávne poskladané proteínové agregáty a-synukleínu (a-SYN) sa teda nachádzajú v Parkinsonovej chorobe (PD), y-amyloidných (Ap) plakoch a hyperfosforylovaných TAU neurofibrilárnych spletiach pri Alzheimerovej chorobe (AD), huntingtín (Htt) v Huntingtonova choroba (HD), superoxiddismutáza 1 (SOD1) a TAR DNA viažuci proteín 43 (TDP-43) pri amyotrofickej laterálnej skleróze (ALS), priónový proteín (PrP) pri spongiformných encefalopatiách atď. Proteínové agregáty môžu mať vplyv na viaceré bunkových dráh, čo môže následne ovplyvniť hladiny a aktivitu NRF2.
Za fyziologických podmienok bunky vykazujú nízke hladiny proteínu NRF2 kvôli jeho rýchlemu obratu. V reakcii na rôzne stimuly sa hromadí proteín NRF2, vstupuje do jadra a zvyšuje transkripciu génov obsahujúcich ARE. Preto je riadenie hladín proteínu NRF2 kľúčovým bodom, ktorý by mal integrovať pozitívne a negatívne vstupné signály. Ako budeme ďalej diskutovať, NRF2 je aktivovaný rôznymi prekrývajúcimi sa mechanizmami na organizáciu rýchlej a efektívnej reakcie, ale na druhej strane by NRF2 mohol byť inhibovaný, pravdepodobne v druhej fáze, aby sa jeho reakcia vypla.
Z klasického hľadiska bola aktivácia NRF2 považovaná za dôsledok bunkovej odpovede na oxidačné alebo elektrofilné zlúčeniny. V tomto ohľade hrá kľúčovú úlohu adaptér ubikvitín E3 ligázy Kelch-like ECH-associated protein 1 (KEAP1). Molekulárnym detailom sa budeme ďalej venovať v časti 4.1. Stručne povedané, KEAP1 pôsobí ako redoxný senzor v dôsledku kritických cysteínových zvyškov, ktoré vedú k ubikvitinácii NRF2 a proteazomálnej degradácii. Okrem tejto klasickej modulácie je NRF2 hlboko regulovaný signalizáciou udalostí. V skutočnosti sa ukázalo, že rôzne kinázy fosforylujú a regulujú NRF2. Napríklad NRF2 môže byť fosforylovaný mitogénom aktivovanými proteínkinázami (MAPK), hoci jeho príspevok k aktivite NRF2 zostáva nejasný [8], [9], [10], [11]. PKA kináza, ako aj niektoré izoenzýmy PKC [12], CK2 [13] alebo Fyn [14] fosforylujú NRF2, čím modifikujú jeho stabilitu. Predchádzajúca práca našej skupiny uviedla, že glykogénsyntáza kinse-3? (GSK-3?) inhibuje NRF2 vylúčením jadra a proteazomálnou degradáciou [15], [25], [26], [27], [28], [29], [30]. Molekulárne detaily budú diskutované v časti 4.1. Okrem toho NRF2 podlieha iným typom regulácie. Napríklad acetylácia NRF2 pomocou CBP/p300 zvyšuje jeho aktivitu [17], zatiaľ čo je inhibovaná miR153, miR27a, miR142-5p a miR144 [16] alebo metyláciou ostrovčekov cytozín-guanín (CG) v promótore NRF2. [18].
V tejto časti sa zameriame na to, ako by akumulácia nesprávne poskladaného proteínu mohla ovplyvniť aktivitu NRF2 a poskytnúť niektoré z vyššie uvedených dráh ako ilustratívne príklady. Po prvé, musíme vziať do úvahy, že akumulácia bielkovín bola úzko spojená s oxidačným poškodením. Akumulácia a agregácia nesprávne zložených proteínov skutočne vyvoláva abnormálnu produkciu reaktívnych foriem kyslíka (ROS) z mitochondrií a iných zdrojov [19]. Ako je uvedené vyššie, ROS bude modifikovať redox-senzitívne cysteíny KEAP1, čo vedie k uvoľneniu, stabilizácii a jadrovej lokalizácii NRF2.
Pokiaľ ide o proteinopatie, príkladom dysregulovaných signalizačných udalostí, ktoré môžu ovplyvniť NRF2, je hyperaktivácia GSK-3? v AD. GSK-3p, tiež známy ako TAU kináza, sa podieľa na fosforylácii tohto proteínu spojeného s mikrotubulami, čo vedie k jeho agregácii, tvorbe neurofibrilárnych spletí a prerušeniu axonálneho transportu (prehľad v [20]). Na druhej strane, GSK-3? dramaticky znižuje hladiny a aktivitu NRF2, ako je uvedené vyššie. Hoci to nie je široko akceptované, amyloidná kaskáda naznačuje, že toxický A? oligoméry zvyšujú GSK-3? aktivita spolu s hyperfosforyláciou TAU a smrťou neurónov [21], [22]. Existujú rôzne modely na vysvetlenie toho, ako A? uprednostňuje GSK3-? činnosť. Napríklad A? sa viaže na inzulínový receptor a inhibuje signálne dráhy PI3K a AKT, ktoré sú kľúčové pre udržanie GSK-3? inaktivovaný fosforyláciou na svojom N-terminálnom zvyšku Ser9 [23]. Na druhej strane, extracelulárny A? interaguje s Frizzled receptormi, blokuje WNT signalizáciu [24] a opäť vedie k uvoľneniu aktívneho GSK-3?. Stručne povedané, A? akumulácia vedie k abnormálnej hyperaktivácii GSK-3p, čím sa zhoršuje primeraná odpoveď NRF2.
Ako je uvedené v nasledujúcej časti, nesprávne poskladané proteíny vedú k aktivácii PERK a MAPK, ktoré následne upregulujú NRF2 [31], [8], [9], [10], [11]. Okrem toho bola pri niekoľkých proteinopatiách hlásená dysregulovaná aktivita CBP/p300 [32] a preukázal sa aj globálny pokles metylácie DNA v mozgoch AD [33], čo poskytuje dôvod na preskúmanie relevantnosti týchto zistení v regulácii NRF2.
My a iní sme pozorovali pri nekropsiách pacientov s PD a AD zvýšenie hladín proteínu NRF2 a niektorých jeho cieľov, ako je hemoxygenáza 1 (HMOX1), NADPH chinónoxidáza 1 (NQO1), p62 atď., a to imunoblotom a imunohistochémiou [34], [35], [36], [37], [38], [39]. Up-regulácia NRF2 pri týchto chorobách sa interpretuje ako neúspešný pokus chorého mozgu obnoviť homeostatické hodnoty. Iná štúdia však naznačila, že NRF2 je prevažne lokalizovaný v cytoplazme AD hipokampálnych neurónov, čo naznačuje zníženú transkripčnú aktivitu NRF2 v mozgu [40]. Je možné, že rozdiel v týchto pozorovaniach súvisí so zmenami faktorov, ktoré kontrolujú NRF2 v progresívnych štádiách neurodegenerácie.
K proteostáze prispievajú tri hlavné systémy, a to rozložená proteínová odpoveď (UPR), ubikvitínový proteazómový systém (UPS) a autofágia. Ďalej uvádzame dôkazy, že si NRF2 predstavujeme ako rozbočovač spájajúci núdzové signály aktivované proteínovými agregátmi s mechanizmom proteínových derivátov.
Oxidačné skladanie proteínov v ER je poháňané množstvom odlišných dráh, z ktorých najkonzervovanejšia zahŕňa proteín disulfid-izomerázu (PDI) a sulfhydryloxidázový endoplazmatický oxidoreduktín 1 (ERO1p a ERO1p u cicavcov) ako donor disulfidu. Stručne povedané, PDI katalyzuje tvorbu a štiepenie disulfidových väzieb medzi cysteínovými zvyškami v proteínoch, keď sa skladajú, v dôsledku redukcie a oxidácie vlastných cysteínových aminokyselín. PDI sa recykluje pôsobením upratovacieho enzýmu ERO1, ktorý znovu zavádza disulfidové väzby do PDI [41]. Molekulárny kyslík je terminálnym akceptorom elektrónov ERO1, ktorý generuje stechiometrické množstvá peroxidu vodíka na každú vytvorenú disulfidovú väzbu [42]. Peroxidázy (PRX4) a glutatiónperoxidázy (GPX7 a GPX8) sú kľúčové enzýmy na zníženie peroxidu vodíka v ER. Keď tento oxidoredukčný systém nefunguje správne, dochádza v ER k abnormálnej akumulácii nesprávne poskladaných proteínov a do cytoplazmy a jadra sa prenesie súbor signálov nazývaných odpoveď na rozbalený proteín (UPR), aby sa obnovila homeostáza ER [43]. Na snímanie stresu ER u eukaryotov boli identifikované tri proteíny spojené s membránou: aktivačný transkripčný faktor 6 (ATF6), pankreatický ER eIF2? kináza (PERK, tiež dvojvláknová RNA-aktivovaná proteínkináza podobná ER kináze) a kináza 1 vyžadujúca inozitol (IRE1). Luminálna doména každého senzora je naviazaná na 78 kDa chaperón nazývaný glukózou regulovaný proteín (GRP78/BIP). BIP disociuje po strese ER, aby naviazal nezbalené proteíny, čo vedie k aktivácii troch senzorov [44].
NRF2 a jeho homológ NRF1, tiež súvisiaci s antioxidačnou odpoveďou, sa podieľajú na transdukcii UPR do jadra. V prípade NRF1 sa tento proteín nachádza na membráne ER a po deglykozylácii alebo štiepení podlieha jadrovej translokácii. Potom aktivácia UPR vedie k spracovaniu NRF1 a jadrovej akumulácii výsledného fragmentu v jadrovom kompartmente. Schopnosť transaktivovať gény tohto fragmentu NRF1 obsahujúce ARE je však stále predmetom diskusie [45].
Glover-Cutter a spolupracovníci preukázali aktiváciu ortológu NRF2 C. elegans, SKN-1, s rôznymi ER stresormi. Zvýšená expresia SKN-1 bola závislá od rôznych mediátorov UPR, vrátane ortológov červov IRE1 alebo PERK [46]. V bunkách s deficitom PERK vedie narušená syntéza proteínov k akumulácii endogénnych peroxidov a následnej apoptóze [47]. Efektor používaný PERK na ochranu ER pred týmito peroxidmi môže byť NRF2, pretože sa uvádza, že PERK fosforyluje NRF2 na Ser40, čím bráni jeho degradácii KEAP1 [31]. Indukcia ASK1 pravdepodobne zohráva úlohu aj v tejto ceste prostredníctvom kinázového účinku IRE2 sprostredkovaného TRAF1 [48]. Hoci úloha MAPK pri regulácii NRF2 je stále kontroverzná, nedávno sa navrhlo, že dráha IRE1-TRAF2-ASK1-JNK môže aktivovať NRF2 [49] (obr. 1). Je zaujímavé, že v C. elegans a ľudských bunkách nové dôkazy naznačujú, že cysteínová sulfenylácia kinázy IRE1 v jej aktivačnej slučke inhibuje UPR sprostredkovanú IRE1 a iniciuje antioxidačnú odpoveď p38 riadenú NRF2. Údaje naznačujú, že IRE1 má starodávnu funkciu ako cytoplazmatický sentinel, ktorý aktivuje p38 a NRF2 [50].
Mnoho štúdií o indukcii UPR sa uskutočnilo s inhibítorom glykozylácie proteínov tunicamycínom. Zdá sa, že NRF2 je nevyhnutný na prevenciu apoptotickej bunkovej smrti vyvolanej tunicamycínom [31] a jeho aktivácia za týchto podmienok je riadená autofagickou degradáciou KEAP1 [51]. V súlade s tým shRNA-sprostredkované umlčanie expresie NRF2 v bunkách aTC-6, línii myších buniek inzulinómu, významne zvýšilo cytotoxicitu indukovanú tunicamycínom a viedlo k zvýšeniu expresie proapoptotického stresového markera ER CHOP10. Na druhej strane aktivácia NRF2 pomocou 1,2-ditiol-3-tiónu (D3T) znížila cytotoxicitu tunikamycínu a zoslabila expresiu CHOP10 a PERK [52]. Je zaujímavé, že čuchové neuróny podrobené systémovej aplikácii tunicamycínu zvýšili NRF2 paralelne s ostatnými členmi UPR, ako sú CHOP, BIP, XBP1 [53]. Tieto výsledky boli rozšírené na štúdie in vivo, pretože laterálna ventrikulárna infúzia tunicamycínu u potkanov vyvolala expresiu PERK a NRF2 v hipokampe sprevádzanú významnými kognitívnymi deficitmi, zvýšenou fosforyláciou TAU a depozitmi Ap42 [54].
Lumen ER potrebuje dostatok GSH z cytosolu, aby sa zachovala disulfidová chémia. NRF2 moduluje kľúčové enzýmy metabolizmu GSH v mozgu, ako je transport cystínu/glutamátu, β-glutamátcysteínsyntetáza (a-GS), katalytické a modulátorové podjednotky glutamát-cysteínligázy (GCLC a GCLM), glutatiónreduktáza (GR) a glutatiónperoxidáza (GPX) (prehľad v [55]). Význam NRF2 pri udržiavaní GSH v ER je podporený zistením, že farmakologická alebo genetická aktivácia NRF2 vedie k zvýšenej syntéze GSH prostredníctvom GCLC/GCLM, zatiaľ čo inhibícia expresie týchto enzýmov pomocou NRF2-knockdown spôsobila akumuláciu poškodených buniek. proteínov v ER, čo vedie k aktivácii UPR [56].
V C. elegans niekoľko komponentov cieľových génov UPR regulovaných SKN-1, vrátane Ire1, Xbp1 a Atf6. Hoci NRF2 up-reguluje expresiu niekoľkých génov pre peroxidázu (PRX) a glutatiónperoxidázu (GPX) u cicavcov (prehľad v [57]), iba GPX8 je bona fide ER-lokalizovaný enzým, ktorý prechováva vyhľadávací signál KDEL [58]. Strata GPX8 spôsobuje aktiváciu UPR, únik peroxidu vodíka odvodeného od ERO1a do cytosolu a bunkovú smrť. Peroxid vodíka odvodený od ERO1? aktivita nemôže difundovať z ER do cytosolu v dôsledku spoločného pôsobenia GPX8 a PRX4 [59]. V tomto ohľade analýza expresného poľa génovej dráhy antioxidačnej obrany s použitím RNA z tkaniva myší divokého typu a tkaniva s nulovou hodnotou NRF2 odhalila, že expresia GPX8 bola znížená v neprítomnosti NRF2 [60]. V súlade s tým, transkriptómová analýza zo vzoriek pacientov trpiacich myeloproliferatívnymi novotvarmi, polycytémiou alebo myelofibrózou, ochoreniami tiež spojenými s oxidačným stresom a chronickým zápalom nízkeho stupňa, ukazuje nižšie hladiny expresie NRF2 aj GPX8 v porovnaní s kontrolnými subjektmi [61]. Zatiaľ neexistujú štúdie, ktoré by špecificky zapájali GPX8 do ochrany ľudského mozgu, ale analýza transkriptómu u myší naznačuje kompenzačné zvýšenie GPX8 v reakcii na parkinsonský toxín MPTP [62].
Nesprávna funkcia enzýmov PDI a chronická aktivácia UPR môže následne iniciovať alebo urýchliť neurodegeneráciu. Neuróny postihnuté chorobou, zvieracie modely neurodegeneratívneho ochorenia, ako aj ľudské tkanivá po smrti, preukázali up-reguláciu niekoľkých UPR-markerov vo väčšine týchto porúch. Zmena dráhy PDI/UPR pri neurodegeneratívnych ochoreniach bola pekne zhrnutá v [63], ale mali by sa vziať do úvahy nasledujúce zvýraznenia z posmrtných vzoriek mozgu. Hladiny PDI sú zvýšené v neurónoch nesúcich spleť a v Lewyho telieskach u pacientov s AD a PD [64], [65]. PDI a ERP57 sú up-regulované v CSF od pacientov s ALS a v mozgoch pacientov s CJD [66], [67], [68]. BIP, PERK, IRE1 a ATF6 sú zvýšené vo vzorkách od pacientov s AD, PD alebo ALS [69], [70], [71], [67]. BIP, CHOP a XBP1 sú zvýšené v postmortálnych vzorkách mozgu z HD [72], [73]. Okrem toho sa v tkanivách mozgovej kôry u pacientov s CJD zistila up-regulácia ERP57, GRP94 a BIP [74]. Celkovo tieto dôkazy odhaľujú, že akumulácia nesprávne poskladaných proteínov v mozgovom parenchýme vedie k škodlivej a chronickej aktivácii UPR. Je zaujímavé, že existuje nedávna štúdia spájajúca aktiváciu NRF2 pomocou PERK na začiatku AD. V tejto štúdii autori analyzovali, či zmeny sprostredkované oxidačným stresom v NRF2 a UPR môžu predstavovať skoré udalosti v patogenéze AD pomocou ľudských buniek periférnej krvi a modelu transgénnej myši AD v rôznych štádiách ochorenia. Zvýšený oxidačný stres a zvýšený pSer40-NRF2 boli pozorované v ľudských mononukleárnych bunkách periférnej krvi izolovaných od jedincov s miernou kognitívnou poruchou. Okrem toho hlásili zhoršenú ER kalciovú homeostázu a up-regulované ER-stresové markery v týchto bunkách od jedincov s miernou kognitívnou poruchou a miernou AD [75].
UPS sa podieľa na degradácii poškodených alebo nesprávne poskladaných proteínov a riadi hladiny kľúčových regulačných molekúl v cytosóle a jadre. Centrálnym jadrom tohto systému je veľký multipodjednotkový enzým, ktorý obsahuje proteolyticky aktívny komplex s názvom 20S. Jadrový proteazóm 20S degraduje nezbalené proteíny, ale väzba na rôzne komplexy regulačných proteínov mení jeho substrátovú špecifickosť a aktivitu. Napríklad pridanie jednej alebo dvoch regulačných podjednotiek 19S k jadru 20S tvorí proteazóm 26S a mení jeho špecifickosť voči natívnym zloženým proteínom [76], [77]. Proteazomálna degradácia vyžaduje kovalentnú väzbu ubikvitínu. Konjugácia ubikvitínu prebieha prostredníctvom trojstupňového kaskádového mechanizmu. Po prvé, enzým aktivujúci ubikvitín E1 aktivuje ubikvitín v reakcii vyžadujúcej ATP. Potom jeden enzým E2 (proteín nosiča ubikvitínu alebo enzým konjugujúci ubikvitín) prenesie aktivovaný ubikvitín z E1 do substrátu, ktorý je špecificky viazaný na člena rodiny ubikvitín-proteín ligázy s názvom E3. Hoci presný osud ubikvitinovaného proteínu bude závisieť od povahy ubikvitínového reťazca, tento proces vo všeobecnosti vedie k degradácii proteazómom 26S [78].
E3-ligáza KEAP1 je najznámejším inhibítorom NRF2. Mechanizmus regulácie KEAP1 elegantne vysvetľuje, ako sa hladiny NRF2 prispôsobujú výkyvom oxidantov. Za základných podmienok je novo syntetizovaný NRF2 zachytený homodimérom KEAP1, ktorý viaže jednu molekulu NRF2 na dve aminokyselinové sekvencie s nízkou (aspartát, leucín, glycín; DLG) a vysokou (glutamát, treonín, glycín, glutamát; ETGE) afinitou. Interakcia s KEAP1 pomáha prezentovať NRF2 proteínovému komplexu CULLIN3/RBX1, čo vedie k jeho ubikvitinácii a následnej proteazomálnej degradácii. Redoxná modifikácia KEAP1 však bráni prezentácii NRF2 do UPS reprezentovaného CULLIN3/RBX1. Výsledkom je, že novosyntetizovaný NRF2 uniká degradácii závislej od KEAP1, hromadí sa v jadre a aktivuje gény obsahujúce ARE [79], [80], [81], [82].
E3-ligázový adaptér a-TrCP je tiež homodimér, ktorý sa zúčastňuje na signalizačných udalostiach súvisiacich s fosforyláciou NRF2 pomocou GSK-3p. Táto kináza fosforyluje špecifické serínové zvyšky NRF2 (aspartát, serín, glycín, izoleucín serín; DSGIS), aby sa vytvorila degradačná doména, ktorú potom rozpozná a-TrCP a označí ju na degradáciu proteazómu komplexom CULLIN1/RBX1. Identifikácia špecifických aminokyselín, ktoré sú fosforylované GSK-3? v tomto degrone sa uskutočnila kombinácia miestne cielenej mutagenézy Neh6 domény, 2D-gélovej elektroforézy [15], [26] a hmotnostnej spektroskopie [83]. V dôsledku toho inhibícia GSK-3? vysoko selektívnymi liekmi alebo siRNA proti izoformám GSK-3 viedlo k zvýšeniu hladín proteínu NRF2. Podobné výsledky sa našli so siRNA proti izoformám a-TrCP 1 a 2. Stabilizácia NRF2 po GSK-3? k inhibícii došlo v KEAP1-deficientných myších embryonálnych fibroblastoch a v ektopicky exprimovanom mutante s deléciou NRF2, ktorému chýbajú kritické zvyšky ETGE pre vysokoafinitnú väzbu na KEAP1, čo ďalej demonštruje reguláciu nezávislú od KEAP1.
V kontexte neurodegeneratívnych ochorení si môžeme predstaviť moduláciu NRF2 pomocou UPS dvoma rôznymi spôsobmi. Na jednej strane by systém KEAP1 vnímal redoxnú nerovnováhu odvodenú od nesprávne poskladanej akumulácie proteínov, zatiaľ čo os GSK-3/a-TrCP by pôsobila ako aktívny účastník signalizačnej transdukcie zmenenej stratou proteostázy (obr. 2).
NRF2 up-reguluje expresiu niekoľkých proteazómových podjednotiek, čím chráni bunku pred akumuláciou toxických proteínov. Zdá sa, že dvadsať génov súvisiacich s proteazómom a ubikvitináciou je regulovaných NRF2, podľa širokej mikročipovej analýzy z pečeňovej RNA, ktorá bola nastavená pomocou NRF2 induktora D3T [84]. V ďalšej štúdii tí istí autori dokázali, že expresia väčšiny podjednotiek proteazómu 26S bola zvýšená až trojnásobne v pečeni myší liečených D3T. Hladiny podjednotkového proteínu a aktivita proteazómu boli koordinovane zvýšené. U myší, kde bol transkripčný faktor NRF2 narušený, však nebola pozorovaná žiadna indukcia. Aktivita promótora proteazómovej podjednotky PSMB5 (20S) sa zvýšila buď nadmernou expresiou NRF2, alebo liečbou aktivátormi v myších embryonálnych fibroblastoch a ARE boli identifikované v proximálnom promótore PSMB5 [85]. Farmakologická aktivácia NRF2 viedla k zvýšeným hladinám expresie reprezentatívnych proteazómových podjednotiek (PSMA3, PSMA6, PSMB1 a PSMB5) len v nesenescentných ľudských fibroblastoch obsahujúcich funkčný NRF2 [86]. Aktivácia NRF2 počas adaptácie na oxidačný stres vedie k vysokej expresii PSMB1 (20S) a PA28? podjednotky (alebo S11, regulátor proteazómu) [87]. Okrem toho výsledky z ľudských embryonálnych kmeňových buniek odhalili, že NRF2 riadi expresiu proteazómového maturačného proteínu (POMP), proteazómového chaperónu, ktorý zasa moduluje proliferáciu samoobnovujúcich sa ľudských embryonálnych kmeňových buniek, diferenciáciu troch zárodočných vrstiev a bunkové preprogramovanie [ 88]. Všetky tieto štúdie naznačujú, že NRF2 up-reguluje expresiu kľúčových komponentov UPS, a preto aktívne prispieva k odstraňovaniu proteínov, ktoré by inak boli toxické.
Úloha UPS pri neurodegeneratívnych ochoreniach je oblasťou intenzívnych diskusií. Počiatočné štúdie uvádzali zníženú aktivitu proteazómu pri ľudských nekropsiách pacientov postihnutých niekoľkými neurodegeneratívnymi ochoreniami. Iné štúdie využívajúce prístupy in vitro a in vivo však zistili nezmenenú alebo dokonca zvýšenú aktivitu proteazómu (prehľad v [89]). Jedným z možných vysvetlení tejto nezrovnalosti je, že hladiny komponentov UPS sa môžu meniť počas progresie ochorenia a v rôznych oblastiach mozgu, ako to bolo navrhnuté pre ciele NRF2.
Napriek tejto kontroverzii je potrebné poznamenať, že up-regulácia proteazómových génov obsahujúcich ARE posilní UPS zvýšením klírensu toxických proteínov v mozgu. V skutočnosti ablácia NRF1, tiež modulátora antioxidačnej odpovede, v neurónových bunkách vedie k zhoršenej proteazómovej aktivite a neurodegenerácii. Experimenty s imunoprecipitáciou chromatínu a transkripčná analýza ukázali, že PSMB6 je regulovaný NRF1. Okrem toho profilovanie génovej expresie viedlo k identifikácii NRF1 ako kľúčového transkripčného regulátora proteazómových génov v neurónoch, čo naznačuje, že poruchy v NRF1 môžu prispievať k patogenéze neurodegeneratívnych ochorení [90]. Je zaujímavé, že sa ukázalo, že NRF1 a jeho dlhá izoforma nazývaná TCF11 up-regulujú proteazómové gény obsahujúce ARE po inhibícii proteazómu v spätnoväzbovej slučke, aby kompenzovali zníženú proteolytickú aktivitu [91], [92].
Čo sa týka NRF2, existuje korelácia medzi znížením hladín NRF2, RPT6 (19 S) a PSMB5 (20 S) v strednom mozgu myší s deficitom DJ-1 liečených neurotoxínom paraquatom [93]. Okrem toho prirodzene sa vyskytujúca zlúčenina sulforafan (SFN) poskytuje robustnejší obraz NRF2 ako kľúčového modulátora UPS. In vitro experimenty s myšacími neuroblastómovými bunkami Neuro2A preukázali zvýšenú expresiu katalytických podjednotiek proteazómu, ako aj jeho peptidázové aktivity v reakcii na SFN. Tento liek chránil bunky pred cytotoxicitou sprostredkovanou peroxidom vodíka a oxidáciou proteínov spôsobom závislým od funkcie proteazómu [94]. Okrem toho Liu a spolupracovníci použili reportérsku myš na monitorovanie aktivity UPS v reakcii na SFN v mozgu. Tieto myši všadeprítomne exprimujú proteín zelenej fluorescencie (GFP) fúzovaný s konštitutívnym degradačným signálom, ktorý podporuje jeho rýchlu degradáciu pomocou UPS (GFPu). V mozgovej kôre SFN znížila hladinu GFPu s paralelným zvýšením aktivít podobných chymotrypsínu (PSMB5), kaspáze (PSMB2) a trypsínu (PSMB1) proteazómu 20S. Okrem toho ošetrenie buniek odvodených od Huntingtona pomocou SFN odhalilo, že aktivácia NRF2 zvýšila degradáciu mHtt a znížila cytotoxicitu mHtt [95]. Hlavným mechanizmom účinku SFN je indukcia NRF2 [96]. Špecifický príspevok NRF2 by sa mal riešiť využitím systémov NRF2-null v ďalších štúdiách.
Autofágia sa týka degradácie cytosolických zložiek vo vnútri lyzozómov. Tento proces sa používa na odstraňovanie dlhovekých a nesprávne poskladaných proteínov, ako aj poškodených organel. Priama súvislosť medzi NRF2 a autofágiou bola prvýkrát pozorovaná v súvislosti s adaptorovým proteínom p62, tiež nazývaným SQSTM1 [97], [98], [99], [100], [101]. Tento proteín premiestňuje ubikvitinované proteíny do proteazomálnych a lyzozomálnych degradačných strojov a sekvestruje poškodené proteíny do agregátov pred ich degradáciou. P62 predstavuje doménu spojenú s ubikvitínom (UBA) na väzbu na ubikvitinované proteíny a oblasť interagujúcu s LC3 (LIR) na integráciu s autofagozomálnou membránou prostredníctvom autofagického receptora LC3.
Hoci p62-sprostredkovaná indukcia NRF2 a jeho cieľových génov bola prvýkrát opísaná v roku 2007 [102], molekulárny mechanizmus nebol úplne pochopený, kým sa neobjavila jeho interakcia s KEAP1 [103], [98], [99], [100 ], [101]. Komatsu a spolupracovníci identifikovali oblasť interakcie KEAP1 (KIR) v p62, ktorá viazala KEAP1 v rovnakom základnom povrchovom vrecku ako NRF2 a s väzbovou afinitou podobnou motívu ETGE v NRF2, čo naznačuje konkurenciu medzi p62 a NRF2. Ukázalo sa, že fosforylácia Ser351 v KIR motíve v p62 (349-DPSTGE-354) zvyšuje jeho afinitu pre KEAP1, súťaží s väzbou NRF2 a umožňuje jeho akumuláciu a transkripčnú aktiváciu jeho cieľových génov [98], [99]. V skutočnosti nadmerná expresia p62 viedla k zníženej ubikvitinácii NRF2 a následnej stabilizácii, ako aj k indukcii jeho cieľových génov [104]. Predpokladá sa, že niektoré kinázy sa podieľajú na fosforylácii p62. Cicavčí cieľ rapamycínového komplexu 1 (mTORC1) môže byť zahrnutý, pretože liečba inhibítorom mTOR rapamycínom potlačila fosforyláciu p62 a down-reguláciu KEAP1 po liečbe arzenitom. Nedávno sa ukázalo, že kináza 1 aktivovaná TGF-a (TAK1) môže tiež fosforylovať p62, čím sa zvyšuje degradácia KEAP1 a up-regulácia NRF2. Autori tejto štúdie naznačujú, že je to spôsob, ako regulovať bunkovú redoxtázu v podmienkach ustáleného stavu, pretože nedostatok TAK1 zvyšuje reguláciu ROS v neprítomnosti akéhokoľvek exogénneho oxidantu v rôznych tkanivách myší paralelne so znížením hladín proteínu NRF2 [105 ].
Konštrukt p62 bez domény UBA bol stále schopný viazať KEAP1, čo znamená, že interakcia nezávisela od ubikvitinovaného KEAP1 [101]. Homológ p62 v Drosophila melanogaster, pomenovaný Ref (2), však neobsahuje motív KIR a priamo neinteraguje s DmKEAP1, hoci sa môže viazať na ubikvitinovaný DmKEAP1 prostredníctvom domény UBA. Okrem toho môže DmKEAP1 priamo interagovať s Atg8 (homológ s cicavčím LC3). Nedostatok KEAP1 vedie k indukcii Atg8 a autofágie v závislosti od ortológu CncC NRF2 a nezávisle od TFEB / MITF [106]. Zdá sa však, že vzťah medzi NRF2 a autofágiou je zachovaný, čo zdôrazňuje jeho funkčný význam.
Indukcia NRF2 pomocou p62 je výsledkom súťaže o väzbu KEAP1 a degradácie KEAP1 v lyzozóme. Umlčanie p62 pomocou siRNA zdvojnásobilo polčas KEAP1 paralelne so znížením NRF2 a jeho cieľových génov [101]. V súlade s tým, ablácia expresie p62 preukázala zvýšené hladiny KEAP1 v porovnaní s myšami divokého typu. Veľmi dôležité je, že prírastok hladín KEAP1 nebol ovplyvnený inhibítormi proteazómu, ale bol znížený pri autofágii vyvolávajúcej hladovanie [107]. V skutočnosti je KEAP1 prítomný v cicavčích bunkách v autofagických vezikulách zdobených p62 a LC3 [99], [100], [103]. Všetky tieto údaje naznačujú, že KEAP1 je substrátom makroautofágneho aparátu, ale tento problém by sa mal analyzovať podrobnejšie z dôvodu existencie niektorých kontroverzných výsledkov. Hladiny proteínu KEAP1 boli zvýšené u myší s nulou Atg7, kľúčového efektora makroautofágie [107], ale farmakologická inhibícia makroautofágie torínom1, E64/pepstatínom alebo bafilomycínom nedokázala akumulovať KEAP1 [107], [100]. Celkovo tieto výsledky naznačujú, že zvýšené hladiny p62 sekvestrujú KEAP1 do autofagických vakuol a pravdepodobne to vedie k autofagickej degradácii KEAP1 umožňujúcej aktiváciu NRF2 (obr. 3). Dve rôzne štúdie uvádzajú, že v tomto kontexte hrajú dôležitú úlohu reduktázy kyseliny sulfínovej SESTRINS. SESTRIN 2 interaguje s p62, KEAP1 a RBX1 a uľahčuje p62-dependentnú degradáciu KEAP1 a NRF2 aktiváciu cieľových génov [108]. Ďalšia štúdia ukázala, že SESTRIN 2 interagoval s ULK1 a p62, čím podporoval fosforyláciu p62 na Ser403, čo uľahčilo degradáciu nákladných proteínov vrátane KEAP1 [109].
NRF2 reguluje expresiu relevantných génov pre makroautofágiu, ako aj pre UPR a UPS. Prvý dôkaz pochádza zo štúdií, v ktorých sa ukázalo, že expresia p62 je indukovaná po expozícii elektrofilom, ROS a oxidu dusnatému [110], [111], [112]. Mechanizmus indukcie bol opísaný o niekoľko rokov neskôr so zistením, že p62 obsahuje vo svojom génovom promótore funkčný ARE [99]. V nedávnej štúdii sa po bioinformatickej analýze a testoch ChIP našlo a overilo niekoľko ďalších funkčných ARE. Okrem toho myšie embryonálne fibroblasty a kortikálne neuróny z myší s knockoutom Nrf2 vykazovali zníženú expresiu p62, ktorú bolo možné zachrániť lentivírusom exprimujúcim NRF2. Podobne nedostatok NRF2 znížil hladiny p62 v poranených neurónoch z myšacieho hipokampu [36]. Preto sa navrhlo, že aktivácia NRF2 zvyšuje hladiny p62, čo vedie k degradácii KEAP1 a uprednostňuje ďalšiu stabilizáciu NRF2 v slučke pozitívnej spätnej väzby. Tento nekanonický mechanizmus indukcie NRF2 vyžaduje zmeny v génovej expresii a môže byť relevantnou odpoveďou na predĺžený bunkový stres.
Ukázalo sa, že proteín rozpoznávajúci náklad NDP52 je transkripčne regulovaný pomocou NRF2. NDP52 funguje podobným spôsobom ako p62, rozpoznáva ubikvitinované proteíny a interaguje s LC3 prostredníctvom domény LIR, takže náklad je degradovaný v lyzozómoch. V sekvencii DNA promótora Ndp52 sa našlo päť predpokladaných ARE. Tri z nich boli identifikované pomocou rôznych mutantných konštruktov a testov ChIP ako nevyhnutné pre transkripciu Ndp2 sprostredkovanú NRF52 [113]. Je potrebné poznamenať, že hladiny mRNA Ndp52 boli znížené v hipokampe myší s knockoutom Nrf2. Jedna z týchto sekvencií bola tiež validovaná v nezávislej štúdii ako NRF2-regulovaný ARE [36].
Úloha NRF2 pri modulácii autofágie však nie je obmedzená na indukciu týchto dvoch proteínov na rozpoznávanie nákladu. S cieľom získať hlbší prehľad o úlohe NRF2 pri modulácii ďalších génov súvisiacich s autofágiou naša skupina skrínovala databázu imunoprecipitácie chromatínu ENCODE na dva proteíny, MAFK a BACH1, ktoré viažu ARE regulované NRF2. Pomocou skriptu vygenerovaného z konsenzuálnej sekvencie ARE JASPAR sme identifikovali niekoľko domnelých ARE v mnohých autofágnych génoch. Dvanásť z týchto sekvencií bolo validovaných ako ARE regulované NRF2 v deviatich autofágových génoch, ktorých expresia bola znížená vo fibroblastoch myších embryí myší s knockoutom Nrf2, ale mohla byť obnovená lentivírusom exprimujúcim NRF2. Naša štúdia preukázala, že NRF2 aktivuje expresiu niektorých génov zapojených do rôznych krokov autofagického procesu, vrátane iniciácie autofágie (ULK1), rozpoznávania nákladu (p62 a NDP52), tvorby autofagozómov (ATG4D, ATG7 a GABARAPL1), predlžovania (ATG2B a ATG5 ) a autolyzozómový klírens (ATG4D). V dôsledku toho bol tok autofágy v reakcii na peroxid vodíka narušený, keď chýbal NRF2 [36].
Ukázalo sa, že defektná autofágia hrá dôležitú úlohu pri niekoľkých neurodegeneratívnych ochoreniach [114] a ablácia autofágie vedie k neurodegenerácii u myší [115], [116]. Myši s knockoutom Atg7 odhalili, že nedostatok autofágie vedie k akumulácii p62 v ubikvitín-pozitívnych inklúznych telieskach. KEAP1 bol sekvestrovaný v týchto inklúznych telieskach, čo viedlo k stabilizácii NRF2 a indukcii cieľových génov [103]. Dôležité je, že nadmerná akumulácia p62 spolu s ubikvitinovanými proteínmi bola identifikovaná pri neurodegeneratívnych ochoreniach, vrátane AD, PD a ALS [117]. V skutočnosti neuróny exprimujúce vysoké hladiny APP alebo TAU pacientov s AD tiež exprimovali p62 a jadrový NRF2, čo naznačuje ich pokus o degradáciu intraneuronálnych agregátov prostredníctvom autofágie [36].
Nedostatok NRF2 zhoršuje agregáciu proteínov v kontexte AD. V skutočnosti sa u myší s knockoutom Nrf2 nachádzajú zvýšené hladiny fosforylovaných a v sarkozyle nerozpustných TAU, hoci v porovnaní s pozadím divokého typu nebolo možné zistiť žiadny rozdiel v aktivitách kinázy alebo fosfatázy [113]. Dôležité je, že sa preukázalo, že NDP52 sa ko-lokalizuje s TAU v myších neurónoch a priama interakcia medzi fosfo-TAU a NDP52 bola preukázaná koimunoprecipitačnými experimentmi u myší aj vzoriek AD, čo poukazuje na jeho úlohu pri degradácii TAU. Je zaujímavé, že umlčanie NDP52, p62 alebo NRF2 v neurónoch viedlo k zvýšeniu fosfo-TAU [113], [118]. Navyše, zvýšené intraneuronálne APP agregáty boli nájdené v hipokampe APP/PS1AE9 myší, keď NRF2 chýbal. To korelovalo so zmenenými autofagickými markermi, vrátane zvýšených pomerov fosfo-mTOR/mTOR a fosfo-p70S6k/p70S6k (indikujúcich inhibíciu autofágie), zvýšenými hladinami prekatepsínu D a väčším počtom multivezikulárnych teliesok [119]. U myší koexprimujúcich ľudský APP (V717I) a TAU (P301L) nedostatok NRF2 viedol k zvýšeným hladinám celkového a fosfo-TAU v nerozpustnej frakcii a zvýšeným intraneuronálnym APP agregátom spolu so zníženými neurónovými hladinami p62, NDP52, ULK1, ATG5 a GABARAPL1. Spoločná lokalizácia medzi adaptorovým proteínom p62 a APP alebo TAU bola znížená v neprítomnosti NRF2 [36]. Celkovo tieto výsledky zdôrazňujú dôležitosť NRF2 v neurónovej autofágii.
V podmienkach ustáleného stavu je proteostáza riadená prostredníctvom interakcií proteín-proteín a posttranslačných modifikácií, čím sa dosiahne rýchla odpoveď. Bunková adaptácia však vyžaduje transkripčnú reguláciu génov UPR, UPS a autofágie. Vzhľadom na to, že nervové bunky sú nepretržite vystavené toxickým útokom nízkeho stupňa, vrátane oxidačného a proteotoxického stresu, posilnenie proteostázy indukovanej transkripčnou moduláciou môže pomôcť zabrániť degenerácii mozgu.
V prípade UPR bude mať aktivácia každého z troch ramien nakoniec za následok transkripčnú indukciu určitých génov (prehľad v [43]). Napríklad fragment odvodený od ATF6 (ATF6f) sa viaže na prvky ER-stresovej odpovede (ERSE) a indukuje expresiu niekoľkých génov, vrátane XBPI, BIP a CHOP. Okrem toho signalizácia PERK vedie k aktivácii transkripčného faktora ATF4, ktorý riadi expresiu viacerých génov súvisiacich s UPR a niektorých ďalších vrátane cieľových génov NRF2 Hmox1 a p62. Nakoniec, aktivácia IRE1 vedie k vytvoreniu aktívneho transkripčného faktora, zostrihnutého XBP1 (XBP1s), ktorý riadi transkripciu génov kódujúcich proteíny zapojené do skladania proteínov.
Na druhej strane sa ukázalo, že NRF1 je nevyhnutný pre expresiu proteazomálneho génu v mozgu, pretože myši s knockoutom Nrf1 vykazovali zníženú expresiu génov kódujúcich rôzne podjednotky jadra 20S, ako aj regulačný komplex 19S spolu s poruchou proteazomálnej funkcie [90 ]. NRF1 aj NRF2 sa viažu na sekvencie ARE v promótorových oblastiach svojich cieľových génov, čo naznačuje, že majú prekrývajúce sa transkripčné aktivity, hoci sa líšia vo svojich regulačných mechanizmoch a bunkovej lokalizácii [120].
Transkripčné faktory rodiny Forkhead box O (FOXO) riadia expresiu viacerých génov súvisiacich s autofágiou. Podobne ako v prípade NRF2, existuje viacero vrstiev regulácie aktivity členov FOXO, ktoré môžu byť vyvolané nutričným alebo oxidačným stresom [121]. Nakoniec, transkripčný faktor TFEB, považovaný za hlavný regulátor lyzozomálnej biogenézy, hrá kľúčovú úlohu pri regulácii autofágie v podmienkach nutričného stresu. Inhibícia mTORC1 teda vedie k jadrovej translokácii TFEB a indukcii expresie autofágových génov [122].
Celkovo existencia rôznych transkripčných regulátorov týchto strojov tiež naznačuje presluchy a čiastočne redundantné mechanizmy, ktoré môžu zabezpečiť proteostázu za rôznych okolností. V súlade s tým môže mať NRF2 relevantnú úlohu v tkanivách, ktoré podporujú vysoké úrovne oxidačného stresu. Napríklad NRF2 vyvolaný oxidačným stresom môže fungovať v podmienkach bohatých na živiny, aby transkripčne upreguloval autofágiu, podobne ako to, čo sa zistilo pre TFEB v podmienkach hladovania. Okrem toho mozog funguje do značnej miery v podmienkach bohatých na živiny, čo predstavuje NRF2 ako relevantný mechanizmus na aktiváciu autofágie v neurónoch.
V posledných rokoch sa dosiahol veľký pokrok v znalostiach regulačných úloh UPR, UPS a autofágie na aktivitu NRF2, ako aj recipročnej transkripcii komponentov týchto troch systémov sprostredkovanej NRF2. Preto môžu vzniknúť nové terapeutické možnosti založené na využití NRF2 ako kľúčového regulátora klírensu proteínov pri neurodegeneratívnych ochoreniach.
Kľúčovou zostávajúcou otázkou však je, či bude užitočné alebo škodlivé zvýšiť hladiny NRF2 v mozgu. Analýza epidemiologických údajov môže poskytnúť čiastočnú odpoveď, pretože naznačuje, že gén NFE2L2 je vysoko polymorfný a niektoré jednonukleotidové polymorfizmy nachádzajúce sa v jeho promótorovej regulačnej oblasti môžu poskytnúť celý rad �fyziologických� variabilit v génovej expresii na úrovni populácie a niektorých haplotypov. boli spojené so zníženým rizikom a/alebo oneskoreným nástupom AD, PD alebo ALS [123]. Okrem toho, ako diskutovali Hayes a kolegovia [124], účinok NRF2 môže mať odpoveď v tvare písmena U, čo znamená, že príliš nízke hladiny NRF2 môžu viesť k strate cytoprotekcie a zvýšenej náchylnosti na stresory, zatiaľ čo príliš veľa NRF2 môže narušiť homeostatickú rovnováhu smerom k redukčný scenár (redukčný stres), ktorý by uprednostňoval nesprávne poskladanie a agregáciu proteínov. Nízke hladiny NRF2 v mozgu podporujú myšlienku, že mierna upregulácia môže byť dostatočná na dosiahnutie prínosu za patologických podmienok. V skutočnosti bola ochranná úloha farmakologickej aktivácie klírensu proteínu sprostredkovaná NRF2 preukázaná v rôznych neurodegeneračných bunkových kultúrach a in vivo modeloch.
SFN je farmakologický aktivátor NRF2, o ktorom sa preukázalo, že indukuje expresiu proteazomálneho a autofágového génu [95], [36]. Je zaujímavé, že Jo a kolegovia preukázali, že SFN znižuje hladiny fosforylovaného TAU a zvyšuje Beclin-1 a LC3-II, čo naznačuje, že aktivácia NRF2 môže uľahčiť degradáciu tohto toxického proteínu prostredníctvom autofágie [113]. Okrem toho bola degradácia mHtt zvýšená pomocou SFN, a to bolo zvrátené použitím MG132, čo naznačuje proteazomálnu degradáciu tohto toxického proteínu [95]. Autofágia sprostredkovaná degradácia fosfo- a nerozpustného-TAU bola hlásená s organickým flavonoidom fisetínom. Táto zlúčenina bola schopná vyvolať autofágiu súčasnou podporou aktivácie a jadrovej translokácie TFEB aj NRF2 spolu s niektorými z jej cieľových génov. Tejto reakcii zabránilo umlčanie TFEB alebo NRF2 [125]. Bott a kolegovia uviedli priaznivé účinky simultánneho aktivátora NRF2, NRF1 a HSF1 na proteínovú toxicitu pri spinálnej a bulbárnej svalovej atrofii, neurodegeneratívnej poruche spôsobenej expanziou CAG opakovaní kódujúcich polyglutamín, v ktorých sú prítomné proteínové agregáty [126]. Potenciál aktivácie NRF2 na liečbu neurodegeneratívnych porúch bol preukázaný schválením BG-12, perorálnej formulácie dimetylfumarátu induktora NRF2 (DMF), na liečbu roztrúsenej sklerózy [127], [128]. Úspech DMF pri autoimunitných ochoreniach so silnou zápalovou zložkou naznačuje, že neurodegeneratívne ochorenia môžu mať prospech z premiestnenia tohto lieku. V nedávnej predklinickej štúdii modelu y-synukleinopatie PD sa ukázalo, že DMF je neuroprotektívny, čiastočne v dôsledku jeho indukcie autofágie [129]. Štúdie uvádzajúce priaznivé účinky NRF2 na neurodegeneráciu, ale nezameriavajúce sa na jeho účinok na klírens proteínov, sú ešte hojnejšie (komplexný prehľad nájdete v [7]). To je celkom relevantné, pretože to poukazuje na viaceré škodlivé procesy, ktoré môžu byť súčasne zacielené jediným zásahom v NRF2, vrátane oxidačného stresu, neurozápalu alebo mitochondriálnej dysfunkcie. Budúca práca však bude potrebná na definitívne určenie, či farmakologická aktivácia NRF2 môže byť platnou stratégiou na uľahčenie degradácie toxických proteínov v mozgu.
Ako už bolo vysvetlené, zhoršený GSK-3? aktivita bola hlásená pri neurodegeneratívnych ochoreniach a špekulovalo sa, že následné zníženie NRF2 môže byť čiastočne zodpovedné za škodlivý výsledok. Za týchto patologických podmienok by inhibítory GSK-3 mohli tiež spolupracovať na zvýšení hladín NRF2 a proteostázy. Priaznivé účinky inhibítorov GSK-3 boli zaznamenané v rôznych modeloch neurodegenerácie a čo je zaujímavejšie, represia GSK-3 dokázala znížiť hladiny toxických proteínov [130], [131], [132], [133]. Aj keď sa zatiaľ nepozorovali žiadne priame spojenia medzi inhibíciou GSK-3 a transkripčnou reguláciou génov podporujúcich proteostázu NRF2, je rozumné špekulovať, že zníženie aktivity GSK-3 by viedlo k zvýšeniu hladín NRF2, čo by nakoniec viedlo k posilneniu proteostáza.
Transkripčná aktivita NRF2, ako aj bunková kapacita udržiavať proteostázu klesá s vekom, čo je hlavný rizikový faktor pre rozvoj neurodegeneratívnych ochorení. Je rozumné si myslieť, že posilnenie NRF2 a následne proteostáza by prinajmenšom oddialilo akumuláciu proteínových agregátov a neurodegeneráciu. Ošetrenie ľudských senescentných fibroblastov triterpenoidom kyseliny 18a-glycyrrhetínovej (18p-GA) skutočne podporovalo aktiváciu NRF2, čo viedlo k indukcii proteazómu a predĺženiu životnosti. Táto štúdia naznačuje, že farmakologická aktivácia NRF2 je možná aj v neskoršom veku [86]. Okrem toho neskoršia štúdia ukázala, že táto zlúčenina sprostredkovala aktiváciu SKN-1 a proteazómu v C. elegans s priaznivými účinkami na progresiu AD v relevantných modeloch nematód [134].
Po zvážení všetkých vecí sa zdá, že indukcia génov súvisiacich s proteostázou sprostredkovaná NRF2 je prospešná pri rôznych proteinopatiách.
Izotiokyanáty sú niektoré z najdôležitejších rastlinných zlúčenín, ktoré môžete získať vo svojej strave. V tomto videu pre nich robím najkomplexnejší prípad, aký kedy bol vyrobený. Krátka doba pozornosti? Preskočte na svoju obľúbenú tému kliknutím na jeden z časových bodov nižšie. Úplná časová os nižšie.
Kľúčové sekcie:
Úplná časová os:
Faktor 2 súvisiaci s erytroidným faktorom 2 (NF-E2), inak známy ako Nrf2, je transkripčný faktor, ktorý reguluje expresiu rôznych antioxidačných a detoxikačných enzýmov. Výskumné štúdie tiež preukázali jeho úlohu pri kontrole oxidačného stresu. Väčšina neurodegeneratívnych ochorení, ako je Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba, sa vyznačuje oxidačným stresom a chronickým zápalom, čo sú spoločné ciele Prístupy k liečbe Nrf2. Dr. Alex Jimenez DC, CCST Insight
Transkripčný faktor NRF2 riadi proteostatickú odpoveď snímaním a moduláciou zmien v UPR, UPS a autofágii (obr. 4). V dôsledku toho sa ukázalo, že nedostatok NRF2 zhoršuje proteinopatiu, čo naznačuje, že NRF2 je nevyhnutný pre optimálny klírens proteínov. Všetci spolu môžeme špekulovať, že NRF2 môže byť zaujímavým terapeutickým cieľom pre proteinopatie.
Sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231716304050
Podľa vyššie uvedeného článku, zatiaľ čo symptómy neurodegeneratívnych ochorení možno liečiť rôznymi spôsobmi liečby, výskumné štúdie preukázali, že aktivácia Nrf2 môže byť užitočným liečebným prístupom. Pretože Aktivátory Nrf2 sa zameriavajú na široké mechanizmy ochoreniaVšetky neurodegeneratívne ochorenia môžu mať prospech z použitia transkripčného faktora Nrf2. Zistenia Nrf2 spôsobili revolúciu v liečbe neurodegeneratívnych ochorení. Rozsah našich informácií je obmedzený na chiropraktické a zdravotné problémy chrbtice. Ak chcete prediskutovať túto tému, neváhajte sa opýtať Dr. Jimeneza alebo nás kontaktujte na adrese�915-850-0900 .
Kurátorom je Dr. Alex Jimenez
Odkaz z:�Sciencedirect.com
Bolesť kolena je dobre známym príznakom, ktorý sa môže vyskytnúť v dôsledku rôznych zranení a/alebo stavov kolena, vrátane�športové zranenia. Koleno je jedným z najzložitejších kĺbov v ľudskom tele, pretože je tvorené priesečníkom štyroch kostí, štyroch väzov, rôznych šliach, dvoch meniskov a chrupavky. Podľa Americkej akadémie rodinných lekárov medzi najčastejšie príčiny bolesti kolena patrí patelárna subluxácia, patelárna tendinitída alebo skokanovo koleno a Osgood-Schlatterova choroba. Hoci bolesť kolena sa s najväčšou pravdepodobnosťou vyskytuje u ľudí starších ako 60 rokov, bolesť kolena sa môže vyskytnúť aj u detí a dospievajúcich. Bolesť kolena sa môže liečiť doma podľa metód RICE, avšak vážne poranenia kolena môžu vyžadovať okamžitú lekársku pomoc vrátane chiropraktickej starostlivosti. �
***
Informácie tu uvedené o „Pochopenie Nrf2 a jeho vplyvu na neurodegeneratívne choroby" nie je určený na nahradenie vzťahu jeden na jedného s kvalifikovaným zdravotníckym pracovníkom alebo licencovaným lekárom a nie je to lekárska rada. Odporúčame vám, aby ste rozhodnutia v oblasti zdravotnej starostlivosti robili na základe vášho výskumu a partnerstva s kvalifikovaným zdravotníckym pracovníkom.
Informácie o blogu a diskusie o rozsahu
Náš informačný rozsah sa obmedzuje na chiropraktické, muskuloskeletálne, fyzické lieky, wellness, prispievajúce etiologické viscerozomatické poruchy v rámci klinických prezentácií, súvisiacej somatoviscerálnej reflexnej klinickej dynamiky, subluxačných komplexov, citlivých zdravotných problémov a/alebo článkov, tém a diskusií o funkčnej medicíne.
Poskytujeme a prezentujeme klinická spolupráca so špecialistami z rôznych odborov. Každý špecialista sa riadi svojím odborným rozsahom praxe a jurisdikciou udeľovania licencií. Funkčné zdravotné a wellness protokoly používame na liečbu a podporu starostlivosti o zranenia alebo poruchy pohybového aparátu.
Naše videá, príspevky, témy, predmety a postrehy pokrývajú klinické záležitosti, problémy a témy, ktoré sa týkajú a priamo či nepriamo podporujú náš klinický rozsah praxe.*
Naša kancelária sa primerane pokúsila poskytnúť podporné citácie a identifikovala relevantnú výskumnú štúdiu alebo štúdie podporujúce naše príspevky. Na požiadanie poskytujeme kópie podporných výskumných štúdií, ktoré majú regulačné rady a verejnosť k dispozícii.
Rozumieme, že pokrývame záležitosti, ktoré si vyžadujú ďalšie vysvetlenie, ako môže pomôcť v konkrétnom pláne starostlivosti alebo v protokole liečby; na ďalšiu diskusiu o vyššie uvedenej téme sa preto môžete pokojne opýtať Dr. Alex Jimenez, DC, Alebo kontaktujte nás na adrese 915-850-0900.
Sme tu, aby sme vám a vašej rodine pomohli.
Požehnanie
Dr. Alex Jimenez DC MSACP, RN*, CCST, IFMCP*, CIFM*, ATN*
e-mail: coach@elpasofunctionalmedicine.com
Licencovaný ako doktor chiropraxe (DC) v Texas & Nové Mexiko*
Číslo licencie Texas DC TX5807, New Mexico DC Licencia č. NM-DC2182
Licencovaná ako registrovaná zdravotná sestra (RN*) in Florida
Floridská licencia RN licencia # RN9617241 (Kontrola č. 3558029)
Kompaktný stav: Viacštátna licencia: Oprávnený vykonávať prax v Štáty 40*
Dr. Alex Jimenez DC, MSACP, RN* CIFM*, IFMCP*, ATN*, CCST
Moja digitálna vizitka
Môže začlenenie elektrickej stimulácie svalov pomôcť kontrolovať bolesť, posilniť svaly, zvýšiť fyzickú funkciu, pretrénovať stratené… Čítaj viac
Môžu jednotlivci, ktorí sa zaoberajú muskuloskeletálnymi spúšťacími bodmi, hľadať nechirurgické liečby na zníženie bolesti v... Čítaj viac
Pre jednotlivcov, ktorí majú problémy s pohybom kvôli bolesti, strate dosahu… Čítaj viac
Môže pochopenie nočných túžob pomôcť jednotlivcom, ktorí neustále jedia v noci, naplánovať si jedlá, ktoré uspokoja… Čítaj viac
Ako zdravotnícki pracovníci na chiropraktickej klinike poskytujú klinický prístup k rozpoznaniu poškodenia… Čítaj viac
Dokáže veslovací trenažér precvičiť celé telo jednotlivcom, ktorí chcú zlepšiť kondíciu? Veslovanie… Čítaj viac