Zelený čaj Epigalokatechín-3-galát (EGCG) Zacielenie na nesprávne poskladanie proteínov pri objavovaní liekov na neurodegeneratívne choroby 2. časť

3. Nesprávne skladanie proteínov pri neurodegeneratívnych ochoreniach

Konverzia proteínov z ich prirodzeného stavu na nesprávne poskladané agregáty je spojená a považuje sa za príčinu niektorých ND, vrátane AD a PD [133]. Nesprávne skladanie, agregácia a ukladanie špecifických proteínov sú kľúčovými charakteristikami najprogresívnejších ND [21,134].

Proteín je jednou zo základných živín pre ľudské telo. Je základným prvkom, ktorý tvorí bunky tela a je tiež jedným z dôležitých materiálnych základov pre rôzne fyziologické funkcie ľudského tela. Proteín tiež hrá dôležitú úlohu pri zlepšovaní pamäte.

V prvom rade nám bielkoviny môžu pomôcť zlepšiť našu schopnosť myslenia a tým zlepšiť našu pamäť, pretože bielkoviny sú základnou zložkou nervových buniek. Neuróny sú základné jednotky, ktoré tvoria mozog a nervový systém. Spracovanie pamäte a prenos informácií v mozgu si vyžadujú komunikáciu a koordináciu medzi neurónmi. Dostatočný príjem bielkovín nám preto môže pomôcť chrániť nervový systém a posilniť interakciu medzi nervovými bunkami a neurónmi v mozgu, čím sa zlepší schopnosť učiť sa, pamätať si a myslieť.

Po druhé, bielkoviny nám môžu pomôcť stabilizovať naše emócie, zmierniť úzkosť a stres, a tak podporiť zlepšenie pamäti. Štúdie ukázali, že ľudia, ktorí majú nedostatok bielkovín, často vykazujú príznaky emočnej nestability, ako je podráždenosť, napätie a podráždenosť, pretože proteín je základom pre syntézu látok regulujúcich emócie. Môže pomôcť ľudskému telu syntetizovať neurotransmitery, ako je dopamín, a tým regulovať emócie. Keď sú naše emócie tak stabilné a uvoľnené, ako je to len možné, schopnosť mozgu spracovávať informácie môže byť maximalizovaná a podľa toho sa zlepší aj naša pamäť.

Stručne povedané, bielkoviny sú dôležitou živinou nevyhnutnou pre ľudský organizmus a nezastupiteľnú úlohu zohrávajú aj pri zlepšovaní pamäti. Preto sa musíme zamerať na príjem bielkovín v našej každodennej strave, zlepšovať funkcie rôznych dôležitých orgánov tela, zlepšovať schopnosť myslenia a emocionálnu stabilitu a prinútiť nás k čoraz lepším výkonom pri učení a práci. Je vidieť, že potrebujeme zlepšiť pamäť a Cistanche môže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche má antioxidačné, protizápalové účinky a účinky proti starnutiu, čo môže pomôcť znížiť oxidačné a zápalové reakcie v mozgu, čím chráni zdravie mozgu. nervový systém. Okrem toho môže Cistanche tiež podporovať rast a opravu nervových buniek, čím zvyšuje konektivitu a funkciu neurónových sietí. Tieto účinky môžu pomôcť zlepšiť pamäť, schopnosť učenia a rýchlosť myslenia a môžu tiež zabrániť výskytu kognitívnej dysfunkcie a neurodegeneratívnych ochorení.

Kliknutím teraz zlepšíte funkciu mozgu

A , tau, -syn, TDP-43, huntingtín alebo priónový proteín (PrP) sú len niektoré z príkladov proteínov špecifických pre ochorenie, ktoré sa môžu agregovať a prispievať k patogenéze ND (obrázok 2).

Nesprávne poskladané proteínové agregáty spôsobujú bunkovú toxicitu a nakoniec vedú k bunkovej smrti pri neurodegeneratívnych patológiách. Vo všetkých prípadoch hrá agregačný proces kľúčovú úlohu v progresii ochorenia buď v dôsledku straty funkcie proteínu (ako výsledok samotnej agregácie), alebo v dôsledku toxicity rozpustných agregátov [17,22].

Vzhľadom na to, že ND vznikajú bežnou cestou agregácie, pričom agregáty majú podobnú štruktúru, nie je prekvapujúce, že tieto agregáty spôsobujú poškodenie buniek podobnými mechanizmami.

Kľúčové rozdiely medzi nesprávne poskladanými proteínmi sa však vyskytli v dôsledku umiestnenia agregátov, či už intra- alebo extracelulárnych, a ich koncentrácie, ktorá závisí od niekoľkých faktorov vrátane stability fibríl [93].

Je dobre známe, že chybné poskladanie, agregácia a akumulácia proteínov vyvrcholí poškodením neurónov, v ktorých sa proteíny akumulujú, čo spôsobí neurodegeneračný proces [135].

Konkrétny proteín sa môže zložiť do stabilnej alternatívnej konformácie, čo vo väčšine prípadov vedie k jeho agregácii a akumulácii v tkanivách ako fibrilárne depozity [136].

Čoraz viac dôkazov ukazuje, že zostavovanie amyloidných fibríl je sprevádzané konformačnými zmenami v agregačných proteínoch. Napríklad „natívne rozvinuté“ polypeptidy A a -syn majú vo svojom rozpustnom natívnom stave primárne štruktúru náhodného zvinutia [24].

Avšak v procese fibrilogenézy (obrázok 3) sa ich štruktúra premení na konformáciu -listu, čo naznačuje, že tvorba -listu poháňa proces zostavovania amyloidu.

Okrem toho experimenty in vitro naznačujú, že tieto chybne poskladané proteíny ľahko tvoria krížové štruktúry s profilom agregačnej kinetiky, ktorý typicky vykazuje sigmoidálnu krivku, kde sa proteíny zostavujú do oligomérov (lag fáza) pred predĺžením vlákien (fáza rastu) a plató, kde sa fibrily a voľné monoméry sú v rovnováhe (saturačná fáza) [137,138].

Tvorba amyloidných fibríl je v skutočnosti komplexný, viacfázový proces pozostávajúci z troch fáz: nukleácia alebo fáza oneskorenia, predlžovacia alebo rastová fáza a saturačná fáza.

Fáza oneskorenia začína tým, že monoméry prechádzajú štrukturálnymi preskupeniami a samy sa zostavujú na diméry, triméry a/alebo oligoméry. V rastovej fáze pôsobí oligomérne jadro ako templát pre monoméry v roztoku a prebieha predlžovaním fibríl, za pomoci fragmentácie, sekundárnej nukleácie a spájania fibríl.

Nakoniec fibrilácia dosiahne rovnováhu v saturačnej fáze so zrelými fibrilami a zníženou koncentráciou monomérnych druhov [138].

Najmä objav Stanleyho Prusinera, že PrP sa môže nesprávne poskladať do patologickej konformácie, ktorá kóduje štrukturálne informácie schopné šírenia aj indukcie závažnej neuropatológie, významne prispel k pochopeniu iných NÚ [139,140].

Zatiaľ čo pribúda dôkazov, že iné ND, najmä AD (A andtau) a PD (-syn), vykazujú aspoň niektoré z rovnakých vlastností ako nesprávne poskladaný PrP, mnohé ND s komponentom nesprávneho poskladania proteínov sa teraz označujú ako „priónové“. [141,142].

Aj keď sú v každom ND zapojené odlišné proteíny, proces nesprávneho skladania a agregácie proteínov je nápadne podobný. Nesprávne poskladané proteíny sa prenášajú medzi bunkami a stávajú sa tým, čo sa označuje ako „patologické semená“ [136].

Experimentálne štúdie naznačujú, že tieto zostavy pochádzajú z priónovej naočkovanej agregácie špecifických chybne zložených proteínov, ktoré sa budujú a akumulujú za vzniku intracelulárnych a/alebo extracelulárnych lézií typických pre každú poruchu [135,143,144]. Priónová paradigma sa tak objavila ako zjednocujúci molekulárny základ pre patogenézu mnohých ND [145].

Priónová paradigma tvrdí, že chybné poskladanie a nasadená agregácia určitých proteínov je základnou príčinou špecifických porúch. Tento objav má obrovské dôsledky pre pochopenie mechanizmov zapojených do iniciácie a progresie NCH, ako aj pre návrh nových liečebných a diagnostických stratégií.

Výskumníci sa teraz zameriavajú na vývoj terapií porúch nesprávneho poskladania proteínov, ktoré využívajú rôzne stratégie. Tieto zahŕňajú inhibíciu produkcie proteínov relevantných pre ochorenie, ktoré sú náchylné na chybné poskladanie, inhibíciu agregácie chybne poskladaných proteínov, odstraňovanie a zabránenie šíreniu agregovaných chybne poskladaných proteínov a manipuláciu bunkových systémov na zmiernenie toxických účinkov chybne poskladaných proteínov [19].

Pretože nesprávne zloženie a agregácia proteínov sú hlavnými príčinami mnohých ND, niekoľko štúdií skúmalo potenciál zamerania sa na proces fibrilácie amyloidných proteínov na boj proti neurodegenerácii.

Bolo identifikované množstvo zlúčenín ako potenciálne inhibítory alebo modulátory nesprávneho poskladania a agregácie proteínov. Predovšetkým väčšina sľubných molekúl, ktoré boli identifikované, sa zameriava na nesprávne poskladané A a -syn; zdá sa, že tieto molekuly sa viažu na oligoméry a väčšie agregáty, ako sú napríklad amyloidné plaky [146, 147].

Takéto zlúčeniny možno kategorizovať do troch hlavných typov: protilátky, peptidové inhibítory a inhibítory s malými molekulami, ako sú NP [132]. Nakoniec, vzhľadom na viaceré línie dôkazov, ktoré podporujú nesprávne poskladanie proteínov ako bežnú príčinu a patologický mechanizmus pri ND, sa navrhuje že spoločná liečba týchto nevyliečiteľných porúch by mohla byť možná [24].

Je dôležité poznamenať, že potenciál EGCG proti mnohým ND posilňuje možnosť vývoja bežnej liekovej terapie pre rôzne ND. V posledných desaťročiach bola široko študovaná úloha prirodzeného polyfenolu EGCG proti nesprávnemu zloženiu a agregácii proteínov.

V súčasnosti je k dispozícii množstvo dôkazov na podporu potenciálu EGCG inhibovať fibriláciu a potenciálne vyvolať rozklad nesprávne poskladaných agregovaných proteínov (A, tau a -syn) [148–151].

3.1. Zle zložené A v AD

A je chybne poskladaný peptid, ktorý sa podieľa na patogenéze AD, a plak zložený z agregovaného peptidu A sa výrazne prejavuje v patológii AD; teda väčšina liekov testovaných na AD za posledné dve desaťročia bola zameraná na peptid A [50,66].

Peptidy A sú 39–42-zvyškové peptidy nachádzajúce sa v senilných plakoch mozgov pacientov s AD [61]. Tieto peptidy sú proteolytické fragmenty generované metabolizmom transmembraneamyloidného prekurzorového proteínu (APP), ktorý sa potom samoagreguje vo vodnom roztoku, pričom prechádza z rozpustných a hlavne neštruktúrovaných monomérov na nerozpustné usporiadané vlákna.

Akonáhle sa A zhlukuje do fibríl mimo bunky, stáva sa odolným voči proteolytickému štiepeniu [61,152]. Štiepenie APP komplexnou rodinou enzýmov (-sekretázy a -sekretázy) uvoľňuje peptidy A ako prevažne neštruktúrované monoméry [152]. Vzhľadom na hydrofóbnosť primárnej štruktúry možno A rozdeliť na štyri oblasti: dve hydrofóbne a dve hydrofilné.

16 prvých N-koncových zvyškov tvorí hydrofilný koniec, zatiaľ čo dve hydrofóbne oblasti pozostávajú z centrálnej časti L17–A21 a C-konca A30–V40/A42, ktoré sú oddelené centrálnou hydrofilnou oblasťou E22–G29.

Dve A hydrofóbne oblasti vykazujú sklon k sekundárnej štruktúre pre -štruktúry. Tieto oblasti prechodne prijímajú konformácie a môžu sa potom prechodne skladať do vlásenky.

Predpokladá sa, že monoméry A v roztoku majú prechodnú vlásenkovú konformáciu, zatiaľ čo zvyšky D23 až K30 sa priamo podieľajú na tvorbe vlásenky [152]. A ako najviac neurotoxický molekulárny druh [70,153,154].

Nesprávne poskladanie a extracelulárna agregácia peptidov A boli uznané ako hlavná príčina progresie AD, čo vedie k tvorbe toxických oligomérov A a ukladaniu -amyloidných plakov v mozgu [61]. Bolo navrhnuté, že oligomérne druhy A môžu predstavovať platný biologický cieľ [66,155,156].

3.2. Zle poskladaný -Syn v PD

Proteín -syn je prevažne lokalizovaný na synaptických miestach, kde interaguje s mnohými partnermi, ako sú monoamínové transportéry, cytoskeletálne zložky, lipidové membrány, chaperóny a proteíny spojené so synaptickými vezikulami (SV) [157].

-syn je izonomérny a vo svojej fyziologickej forme je neusporiadaný, hoci niektoré štúdie diskutujú o tom, či in vivo prijíma špirálový tetramér [158–160]. Okrem intracelulárnej agregácie nesprávne poskladaného -syn, ktorý je spojený s PD, sa podieľa aj na iných ND, napr. AD, mnohopočetná systémová atrofia (MSA) a demencia s Lewyho telieskami.

Okrem toho je skupina porúch nazývaná synukleinopatie charakterizovaná akumuláciou inklúzií bohatých na proteín -syn, ktoré sa môžu objaviť neskôr v živote [161, 162]. Predpokladá sa, že počas procesu agregácie -syn v týchto synukleinopatiách sa tvoria rôzne typy agregovaných druhov (oligoméry, protofibrily, fibrily a iné) a že aspoň niektoré môžu byť neurotoxické a viesť k neurodegenerácii [163].

Zameranie na neurónovú akumuláciu -syn je teda príťažlivé ako potenciálna metóda na zastavenie progresie PD a iných synukleinopatií [164].

140-aminokyselina -syn je 14 kDa neurónový proteín kódovaný SNCA génom ľudského chromozómu 4 [165]. Jeho primárnu aminokyselinovú sekvenciu možno rozdeliť do troch hlavných domén: N-koncová doména (1–60), centrálna doména (61–95) a C-koncová doména (96–140).

N-terminálna doména, ktorá obsahuje viacnásobne sa opakujúcu konsenzuálnu sekvenciu (KTKEGV) a má sklon k špirále, je charakterizovaná anamfipatickým amino-koncom bohatým na lyzín, ktorý hrá kľúčovú úlohu pri modulácii jeho interakcií s membránami a neusporiadaným, kyslým karboxy-koncom. koncový chvost. Chvost sa podieľa na regulácii jeho jadrovej lokalizácie a interakcií s kovmi, malými molekulami a proteínmi.

Centrálna oblasť -syn obsahuje vysoko hydrofóbny motív známy ako neamyloidná zložka AD amyloidných plakov (NAC), ktorá sa podieľa na agregácii -syn pri získavaní štruktúry -listu. Oblasť NAC je nevyhnutná pre agregáciu -syn.

C-terminálna doména je obohatená o negatívne nabité a prolínové zvyšky, čo poskytuje flexibilitu polypeptidu [166, 167]. Keďže NAC oblasť -syn prepožičiava proteínu vysoký sklon k nesprávnemu poskladaniu, vytvára amyloidové zostavy -list, tiež nazývané fibrily, pod Zostava -syn do amyloidných fibríl je však dynamická a existencia intermediárnych oligomérnych druhov bola rozsiahlo študovaná [164].

Podobne ako oligomérne A,-syn oligoméry spôsobujú neurotoxickejšie účinky ako väčšie fibrilárne zostavy, z čoho vyplýva, že môžu byť hlavnými patogénnymi druhmi [168].

Hypotéza toxického medziproduktu stavia na tomto pohľade a naznačuje, že toxické oligoméry narúšajú integritu membrán tvorbou amyloidných pórov, zatiaľ čo fibrilárne konečné produkty sú jednoducho vedľajším produktom detoxikácie.

Tento názor podporuje skutočnosť, že Lewyho telieska obsahujúce fibrily sa často nachádzajú v zdravých dopaminergných neurónoch [169–171].

4. EGCG na liečbu neurodegeneratívnych chorôb

Vzhľadom na veľký potenciál použitia zeleného čaju pri liečbe NCH boli katechíny zeleného čaju rozsiahle študované, vrátane štúdií in vitro a in vivo a klinických štúdií [16,117]. Terapeutický potenciál EGCG, hlavnej bioaktívnej zlúčeniny zeleného čaju, je teraz dobre známy vo výskume ND [10]. Za posledných 20 rokov sa ukázalo, že EGCG pôsobí proti oxidačnému stresu a zlepšuje fenotypy podobné AD a PD v rôznych modeloch in vitro a in vivo (tabuľky 2 a 3).

4.1. Dôkazy z modelov neurotoxicity in vitro

V deväťdesiatych rokoch štúdie s modelom neurotoxicity indukovanej A ukázali, že prítomnosť A 1-42 vedie k neurotoxicite a zvýšenej oxidácii proteínov a v dôsledku toho k oxidačnému stresu [220–222].

Neurotoxicita proteínu A je sprostredkovaná voľnými kyslíkovými radikálmi a môže byť oslabená antioxidantmi a lapačmi voľných radikálov. Zoslabenie oxidačného stresu antioxidačnými zlúčeninami môže byť preto potenciálnou terapeutickou stratégiou na liečbu AD.

Začiatkom roku 2000 sa skúmali silné antioxidačné vlastnosti polyfenolu EGCG zo zeleného čaju v modeli neurotoxicity indukovanej A na kultivovaných hipokampálnych neurónoch, pričom výsledky naznačujú, že EGCG má ochranné účinky proti A-indukovanej neuronálnej apoptóze z zachytávania reaktívnych foriem kyslíka. z prvých správ o výhodách EGCG na prevenciu AD [172].

Následne sa skúmal molekulárny mechanizmus, ktorý je základom neuroprotektívneho účinku EGCG v modeli neurotoxicity indukovanej A, so zameraním na bunkový metabolizmus redukovaného glutatiónu s antioxidačnými vlastnosťami. Výsledky ukázali, že liečba EGCG posilnila bunkový glutatiónový pool prostredníctvom zvýšenej expresie -glutamylcysteín ligázy [176].

Ukázalo sa tiež, že oxidačný stres indukuje upreguláciu proteínu BACE{0}} v nervových bunkách, čo je enzým obmedzujúci rýchlosť pri spracovaní APP a generovaní A, ako aj terapeutickým cieľom pre AD [223,224]. Hoci vystavenie A 1-42 toneuronálnej kultúre zvýšilo hladiny BACE{5}} proteínu, liečba EGCG významne utlmila A-indukovanú produkciu radikálneho kyslíka a tvorbu štruktúry listu [174].

Začiatkom roku 2010 bolo známe, že EGCG inhibuje bezbunkové testy fibrilogenézy A a -syn; výskumníci potom skúmali, či EGCG môže remodelovať nerozpustné agregáty A a -syn v systéme bunkového modelu [148].

Tento výskum ukázal, že EGCG môže znížiť bunkovú toxicitu zrelých fibríl A a -syn prestavbou ich štruktúry. EGCG-sprostredkovaná remodelácia amyloidných štruktúr bohatých na list vedie k objaveniu sa menších amorfných proteínových agregátov, ktoré sú netoxické pre bunky cicavcov [148]. V roku 2017 sa uskutočnilo použitie buniek PC12 transdukovaných -syn s cieľom preskúmať ochranné účinky EGCG, poskytuje dôkaz, že EGCG môže chrániť tieto bunky pred poškodením vyvolaným -syn inhibíciou nadmernej expresie a fibrilácie -syn v bunkách [151].

Novšia štúdia uvádza, že EGCG môže interferovať s fibriláciou -syn indukovanou Cu(II) a chrániť životaschopnosť buniek. Výskumníci preukázali, že EGCG inhibuje tvorbu reaktívnych foriem kyslíka (ROS) indukovaných Cu(II), čo vedie k zníženej nadmernej expresii a fibrilácii -syn v bunkách. Navyše kombinácia Cu a EGCG vykazovala lepšiu kryoprotekciu ako samotný EGCG. Tu stojí za zmienku, že Cu(II) je anoxidant, ktorý tiež urýchľuje fibriláciu a agregáciu proteínov [183].

Existujú aj dôkazy o neuroprotektívnych účinkoch EGCG v modeloch neurotoxicity PD parkinsonských neurotoxínov vrátane zlúčenín ako 6-hydroxydopamín (6-OHDA), 1-metyl-4-fenyl{{4 }},2,3,6-tetrahydropyridín (MPTP), rotenón (ROT) a paraquat. EGCG preukázalo pozoruhodnú neuronálnu ochranu proti parakvátu, 6-OHDA a neurotoxicite MPP+, aj keď nie proti ROT [173,175,178,180,181].

Pri hodnotení neuroprotektívnych účinkov EGCG na disociované mezencefalické kultúry ošetrené ROT a organotypické striatálne kultúry, EGCG čiastočne pôsobilo proti účinkom ROT v striatálnych plátkových kultúrach prostredníctvom redukcie oxidu dusnatého (NO), ale nedisociovalo bunky proti toxicite ROT [178]. .

Hoci posledná štúdia nepreukázala, že EGCG chráni pred neurotoxicitou indukovanou ROT v bunkových modeloch, nedávno sa uvádza, že EGCG má neuroprotektívny účinok in vivo na modely PD indukované ROT [206, 207]. Spoločne tieto výsledky z modelov neurotoxicity in vitro podporujú názor, že EGCG možno použiť ako neuroprotektívne činidlo na liečbu ND.

For more information:1950477648nn@gmail.com