Понимание Nrf2 и его влияние на нейродегенеративные заболевания | Эль-Пасо, Техас Доктор хиропрактики
Д-р Алекс Хименес, хиропрактик Эль Пасо
Надеюсь, вам понравились наши сообщения в блогах по различным темам, связанным с здоровьем, питанием и травмой. Пожалуйста, не стесняйтесь звонить нам или мне, если у вас есть вопросы, когда возникает необходимость обратиться за медицинской помощью. Позвоните в офис или я. Офис 915-850-0900 - Ячейка 915-540-8444 Отличные отзывы. Д-р J

Понимание Nrf2 и его влияние на нейродегенеративные заболевания

Нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, влияют на миллионы людей во всем мире. Для лечения симптомов нескольких нейродегенеративных заболеваний доступны различные варианты лечения, хотя результаты часто ограничены. Исследования показали, что окислительный стресс, вызванный как внутренними, так и внешними факторами, может быть причиной развития нейродегенеративных заболеваний. транскрипционный фактор, Nrf2, было определено, что оно функционирует как главный защитный механизм против окислительного стресса. Цель следующей статьи - показать влияние Nrf2 по нейродегенеративным заболеваниям.

Модуляция протеостаза по транскрипционному фактору NRF2

Нейродегенеративные заболевания связаны с накоплением специфических белковых агрегатов, что указывает на тесную связь между поврежденным мозгом и потерей протеостаза. Протеостаз относится ко всем процессам, посредством которых клетки контролируют изобилие и складывание протеома благодаря широкой сети, которая интегрирует регуляцию сигнальных путей, экспрессию генов и системы деградации белка. В этом обзоре делается попытка обобщить наиболее важные выводы около транскрипционная модуляция протеостаза, связанная с транскрипционным фактором NRF2 (ядерный фактор (2, подобный эритроидам), подобный 2). NRF2 классически считается основным регулятором реакции антиоксидантной клетки, хотя в настоящее время он становится ключевым компонентом механизма трансдукции для поддержания протеостаза. Как мы обсудим, NRF2 можно было бы представить как концентратор, который собирает аварийные сигналы, полученные из накопления скопившихся белков, чтобы построить скоординированный и надежный транскрипционный ответ. Это достигается благодаря функциям NRF2, связанным с контролем генов, участвующих в поддержании физиологии эндоплазматического ретикулума, протеасомы и аутофагия.

Ключевые слова: Нейродегенеративные заболевания, Нерасширенный белковый ответ, Протеасома, Убиквитин, Аутофагия, Окислительный стресс

Сокращения

Sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231716304050

Введение

Ядерный фактор (2, подобный эритроиду), как 2 (NRF2), представляет собой белок базового лейцина-молнии, рассматриваемый в настоящее время как главный регулятор клеточного гомеостаза. Он контролирует экспрессию базальной и стресс-индуцируемой экспрессии генов 250, которые совместно используют цис-действующий энхансер, называемый элементом антиоксидантного ответа (ARE) [1], [2], [3], [4], [5]. Эти гены участвуют в реакциях детоксикации фазы I, II и III, метаболизме глутатиона и пероксиредоксина / тиоредоксина, продуцировании НАДФГ через пентозофосфатный путь и яблочный фермент, окисление жирных кислот, метаболизм железа и протеостаз [6]. Учитывая эти широкие цитопротекторные функции, возможно, что одно фармакологическое поражение в NRF2 может смягчить влияние основных виновников хронических заболеваний, включая окислительный, воспалительный и протеотоксический стресс. Роль NRF2 в модуляции антиоксидантной защиты и разрешении воспаления была рассмотрена в многочисленных исследованиях (см. [7]). Здесь мы сосредоточимся на его роли в протеостазе, т. Е. Гомеостатическом контроле синтеза белка, сгибании, торговле и деградации. Примеры будут предоставлены в контексте нейродегенеративных заболеваний.

Потеря протеостаза влияет на активность NRF2 в нейродегенеративном Diseases

Общим признаком нейродегенеративных заболеваний является появление аберрантной агрегации некоторых белков. Таким образом, несоответствующие белковые агрегаты α-синуклеина (α-SYN) обнаружены в бляшках болезни Паркинсона (PD), β-амилоидных (Aβ) и гиперфосфорилированных TAU-нейрофибриллярных клубочках при болезни Альцгеймера (AD), охотничьего (Htt) в Хантингтоне (HD), супероксиддисмутаза 1 (SOD1) и TAR ДНК-связывающий белок 43 (TDP-43) в амиотрофическом боковом склерозе (ALS), прионном белке (PrP) в губчатых энцефалопатиях и т. д. Агрегаты белков могут оказывать влияние на несколько сотовых пути, которые, в свою очередь, могут влиять на уровни и активность NRF2.

Различные уровни регулирования жестко контролируют активность NRF2

В физиологических условиях клетки проявляют низкий уровень белка NRF2 из-за его быстрого оборота. В ответ на различные раздражители белок NRF2 накапливается, проникает в ядро ​​и увеличивает транскрипцию ARE-содержащих генов. Поэтому управление уровнями белка NRF2 является ключевым моментом, который должен учитывать положительные и отрицательные входные сигналы. Как мы обсудим далее, NRF2 активируется различными механизмами перекрытия для организации быстрого и эффективного ответа, но, с другой стороны, NRF2 может быть заблокирован, вероятно, на второй фазе, чтобы отключить его ответ.

С классической точки зрения активация NRF2 рассматривалась как следствие клеточного ответа на окислитель или электрофильные соединения. В связи с этим важную роль играет ubiquitin E3-лигаза-адаптер, связанный с кех-подобным ECH-ассоциированным белком 1 (KEAP1). Молекулярные детали будут дополнительно рассмотрены в разделе 4.1. Короче говоря, KEAP1 действует как окислительно-восстановительный датчик из-за критических остатков цистеина, приводящих к убиквитину NRF2 и протеасомальной деградации. В дополнение к этой классической модуляции NRF2 глубоко регулируется сигнальными событиями. Действительно, было показано, что различные киназы фосфорилируют и регулируют NRF2. Например, NRF2 может быть фосфорилирован митоген-активированными протеинкиназами (MAPK), хотя его вклад в активность NRF2 остается неясным [8], [9], [10], [11]. PKA-киназы, а также некоторые изоферменты PKC [12], CK2 [13] или Fyn [14] фосфорилата NRF2, изменяющие его стабильность. Предыдущие работы нашей группы сообщили, что гликогенсинтаза кинз-3β (GSK-3β) ингибирует NRF2 путем ядерного исключения и протеасомной деградации [15], [25], [26], [27], [28], [29], [ 30]. Молекулярные детали будут обсуждаться в разделе 4.1. Кроме того, NRF2 представляется другим типам регулирования. Например, ацетилирование NRF2 CBP / p300 увеличивает его активность [17], в то время как оно ингибируется miR153, miR27a, miR142-5p и miR144 [16] или метилированием цитозин-гуаниновых (CG) островков в промоторе NRF2 [18].

Влияние агрегатов белков на регуляторные механизмы NRF2

В этом разделе мы сосредоточимся на том, как накопление несвязанного белка может влиять на активность NRF2, предоставляя некоторые из указанных выше путей в качестве иллюстративных примеров. Во-первых, нам нужно учитывать, что накопление белка тесно связано с окислительным повреждением. Действительно, накопление и агрегация несогласованных белков вызывает аномальное производство активных форм кислорода (ROS) из митохондрий и других источников [19]. Как упоминалось выше, ROS модифицирует чувствительные к редокс цистеины KEAP1, что приведет к высвобождению, стабилизации и ядерной локализации NRF2.

Что касается протеопатий, то пример дисрегулированных сигналов, которые могут влиять на NRF2, обеспечивается гиперактивацией GSK-3β в AD. GSK-3β, также известный как TAU киназа, участвует в фосфорилировании этого белка, связанного с микротрубочками, что приводит к его агрегации, образованию нейрофибриллярных клубок и прерыванию переноса аксонов (см. [20]). С другой стороны, GSK-3β резко снижает уровни и активность NRF2, как указано выше. Несмотря на то, что он не получил широкого распространения, амилоидный каскад предлагает, чтобы токсичные олигомеры Aβ увеличивали активность GSK-3β вместе с гиперфосфорилированием TAU и гибелью нейронов [21], [22]. Существуют различные модели, объясняющие, как Aβ способствует GSK3-β активности. Например, Aβ связывается с рецептором инсулина и ингибирует сигнальные пути PI3K и AKT, которые имеют решающее значение для поддержания GSK-3β, инактивированного фосфорилированием на его N-концевом остатке Ser9 [23]. С другой стороны, внеклеточный Аβ взаимодействует с рецепторами Frizzled, блокируя передачу сигналов WNT [24] и снова приводя к выходу активного GSK-3β. Таким образом, накопление Aβ приводит к аномальной гиперактивации GSK-3β, что ухудшает соответствующий ответ NRF2.

Как обсуждалось в следующем разделе, несогласованные белки приводят к активации PERK и MAPK, которые, в свою очередь, регулируют NRF2 [31], [8], [9], [10], [11]. Кроме того, сообщалось о дисрегулированной активности CBP / p300 в нескольких протеопатиях [32], а также было показано глобальное снижение метилирования ДНК в мозгу AD [33], что дает основания для изучения значимости этих данных в регуляции NRF2.

Мы и другие наблюдали при некропиях пациентов с ПД и АД увеличение уровней белка NRF2 и некоторых его мишеней, таких как гемоксигеназа 1 (HMOX1), хинон-оксидаза NADPH 1 (NQO1), p62 и т. Д., Как иммуноблоттом, так и с помощью иммуногистохимии [34], [35], [36], [37], [38], [39]. Повышение регуляции NRF2 при этих заболеваниях интерпретируется как неудачная попытка больного мозга восстанавливать гомеостатические ценности. Однако другое исследование показало, что NRF2 преимущественно локализуется в цитоплазме нейронов AD гиппокампа, что говорит о снижении транскрипционной активности NRF2 в головном мозге [40]. Вполне возможно, что несоответствие этих наблюдений связано с изменениями факторов, которые контролируют NRF2 на прогрессирующих стадиях нейродегенерации.

Три основные системы вносят вклад в протеостаз, а именно развернутый белковый ответ (UPR), систему протеусом ubiquitin (ИБП) и аутофагию. Затем мы представляем доказательства, чтобы представить NRF2 в качестве концентратора, связывающего аварийные сигналы, активируемые белковыми агрегатами, с механизмом производства белка.

NRF2 участвует в Unfolded Protein Response (УПО)

Активация NRF2 в ответ на UPR

Складывание оксидативного белка в ER обусловлено рядом различных путей, наиболее консервативным из которых является дисульфид-изомераза белка (PDI) и эндоплазматический оксидоредуктин сульфгидрилоксидазы 1 (ERO1α и ERO1β у млекопитающих) в качестве дисульфидного донора. Вкратце, PDI катализирует образование и разрушение дисульфидных связей между остатками цистеина в белках, поскольку они складываются из-за уменьшения и окисления собственных аминокислот цистеина. PDI рециркулируется действием хозяйственного фермента ERO1, который повторно вводит дисульфидные связи в PDI [41]. Молекулярный кислород является терминальным электронным акцептором ERO1, который генерирует стехиометрические количества перекиси водорода для каждой полученной дисульфидной связи [42]. Пероксидазы (PRX4) и глутатионпероксидазы (GPX7 и GPX8) являются ключевыми ферментами для снижения перекиси водорода в ER. Когда эта окислительно-восстановительная система не работает должным образом, в ER происходит аномальное накопление несогласованных белков, и набор сигналов, называемый разложенным белковым ответом (UPR), передается в цитоплазму и ядро ​​для восстановления гомеостаза ER [43]. Были идентифицированы три мембранно-ассоциированные белки для определения ER-стресса у эукариот: активирующий транскрипционный фактор 6 (ATF6), панкреатическая ER eIF2α киназа (PERK, также двухцепочечная РНК-активированная протеинкиназа-подобная ER-киназа) и инозитол-требующая киназа 1 (IRE1). Люминальный домен каждого датчика связан с шапероном 78 kDa, называемым белком, регулируемым глюкозой (GRP78 / BIP). BIP диссоциирует при ER-стрессе для связывания разворачиваемых белков, что приводит к активации трех датчиков [44].

NRF2 и его гомолог NRF1, также связанные с антиоксидантным ответом, участвуют в трансдукции UPR в ядро. В случае NRF1 этот белок расположен на мембране ER и подвергается ядерной транслокации при дегликозилировании или расщеплении. Затем активация UPR приводит к обработке NRF1 и накоплению ядра полученного фрагмента в ядерном отсеке. Однако способность трансактивировать ARE-содержащие гены этого фрагмента NRF1 все еще обсуждается [45].

Glover-Cutter и сотрудники показали активацию ортолога NRF2 C. elegans, SKN-1, с различными стрессовыми факторами ER. Увеличенное выражение SKN-1 зависело от разных посредников UPR, в том числе орфологов IRE1 или PERK [46]. В клетках с дефицитом PERK нарушенный синтез белка приводит к накоплению эндогенных пероксидов и последующему апоптозу [47]. Эффектором, используемым PERK для защиты ER от этих пероксидов, может быть NRF2, так как сообщалось, что PERK фосфорилирует NRF2 в Ser40, тем самым предотвращая его деградацию KEAP1 [31]. Индукция ASK1 также, вероятно, будет играть роль в этом маршруте через действие, опосредованное TRAF2-киназой IRE1 [48]. Хотя роль MAPK в регуляции NRF2 по-прежнему противоречива, недавно было предложено, чтобы путь IRE1-TRAF2-ASK1-JNK мог активировать NRF2 [49] (рис. 1). Интересно отметить, что в C. elegans и человеческих клетках новые данные свидетельствуют о том, что цистеинсульфенилирование киназы IRE1 на ее активирующей петле ингибирует URE, опосредуемый IRE1, и инициирует антиоксидантный ответ p38, управляемый NRF2. Данные показывают, что IRE1 имеет старую функцию в качестве цитоплазматического контролера, который активирует p38 и NRF2 [50].

Рисунок 1 Регулирование NRF2 с помощью UPR. Накопление разложенных или несогласованных белков внутри эндоплазматического ретикулума может инициировать развернутый белковый ответ (UPR). Во-первых, шаперон BIP высвобождается из внутрипросветного домена ER-датчиков IRE1 и PERK для связывания белков с развернутым / несогласованным белком. Это позволяет проводить димеризацию и транс-автофосфорилирование их цитозольных доменов. Активация PERK приводит к прямому фосфорилированию NRF2 в Ser40, что приводит к транслокации NRF2 в ядро ​​и активации целевых генов. Активация IRE1 вызывает набор TRAF2 с последующим фосфорилированием и активацией ASK1 и JNK. Как сообщается JNK о фосфорилировании и активации NRF2, разумно думать, что активация IRE1 приведет к увеличению активности NRF2.

Многие исследования по индукции УПО проводились с ингибитором протеинового гликозилирования туникамицина. NRF2, по-видимому, необходим для предотвращения индуцированной туникамицином апоптотической гибели клеток [31], и ее активация в этих условиях обусловлена ​​аутофагической деградацией KEAP1 [51]. Соответственно, shRNA-опосредованное молчание экспрессии NRF2 в клетках βTC-6, линии β-клеток мышиной инсулиномы, значительно увеличивало цитотоксичность, индуцированную цитокинамином, и привело к увеличению экспрессии проапоптотического экспрессирующего маркера ER CHOP10. С другой стороны, активация NRF2 с помощью 1,2-dithiole-3-thione (D3T) уменьшала цитотоксичность туникимицина и ослабляла экспрессию CHOP10 и PERK [52]. Интересно, что обонятельные нейроны, представленные системному применению туникамицина, увеличивали NRF2 параллельно с другими членами UPR, такими как CHOP, BIP, XBP1 [53]. Эти результаты были расширены для исследований in vivo, поскольку боковая вентрикулярная инфузия туникамицина у крыс индуцировала экспрессию PERK и NRF2 в гиппокампе, сопровождающуюся значительным когнитивным дефицитом, увеличенным фосфорилированием TAU и отложениями Aβ42 [54].

NRF2 улучшает ключевые гены для поддержания физиологии ER

Прозрачность ER нуждается в большом количестве GSH из цитозоля для поддержания дисульфидной химии. NRF2 модулирует важнейшие ферменты метаболизма GSH в головном мозге, такие как цистин / глутамат, γ-глутаматцистеинсинтетаза (γ-GS), субъединицы каталитических и модуляторных субъединиц глутамат-цистеин-лигазы (GCLC и GCLM), глутатионредуктаза (GR) и глутатионпероксидазы (GPX) (рассмотрено в [55]). Уместность NRF2 в поддержании GSH в ER подтверждается обнаружением того, что фармакологическая или генетическая активация NRF2 приводит к увеличению синтеза GSH с помощью GCLC / GCLM, в то время как ингибирование экспрессии этих ферментов с помощью NRF2-нокдауна вызвало накопление поврежденных белки в ER, приводящие к активации UPR [56].

В C. elegans несколько компонентов генов-мишеней UPR, регулируемых SKN-1, включая Ire1, Xbp1 и Atf6. Хотя NRF2 улучшает экспрессию нескольких генов пероксидазы (PRX) и глутатионпероксидазы (GPX) у млекопитающих (обзор в [57]), только GPX8 является добросовестным ER-локализованным ферментом, содержащим сигнал поиска KDEL [58]. Потеря GPX8 вызывает активацию UPR, утечку перекиси водорода, вызванной ERO1, к цитозолю и гибели клеток. Перекись водорода, полученная из активности ERO1, не может диффундировать из ER в цитозоль из-за согласованного действия GPX8 и PRX4 [59]. В связи с этим анализ массива экспрессии гена-антигена окислительной защиты с использованием РНК из ткани дикого типа и NRF2-null мышей показал, что экспрессия GPX8 была снижена в отсутствие NRF2 [60]. В соответствии с этим анализ транскриптома из образцов пациентов, страдающих миелопролиферативными новообразованиями, полицитемией или миелофиброзом, также ассоциируется с окислительным стрессом и низкосортным хроническим воспалением, демонстрирует более низкие уровни экспрессии как NRF2, так и GPX8 по сравнению с контрольными субъектами [61]. Еще нет исследований, которые специально включают GPX8 в защите мозга человека, но анализ транскриптомы у мышей указывает на компенсаторное увеличение GPX8 в ответ на паркинсонический токсин MPTP [62].

Влияние NRF2 на дисрегуляцию UPR в нейродегенеративном Diseases

Неисправность ферментов PDI и хроническая активация UPR могут впоследствии инициировать или ускорять нейродегенерацию. Заболевания, связанные с нейронами, на животных моделях нейродегенеративных заболеваний, а также на посмертных тканях человека, свидетельствуют о повышении уровня регуляции нескольких UPR-маркеров в большинстве этих расстройств. Изменение пути PDI / UPR при нейродегенеративных заболеваниях было хорошо рассмотрено в [63], но следует учитывать следующие основные моменты от посмертных образцов головного мозга. Уровни PDI увеличиваются в клубочковых нейронах и в группах Lewy пациентов AD и PD, соответственно [64], [65]. PDI и ERP57 регулируются в CSF у пациентов с ALS и в мозгах у субъектов CJD [66], [67], [68]. BIP, PERK, IRE1 и ATF6 повышаются в образцах пациентов с AD, PD или ALS [69], [70], [71], [67]. BIP, CHOP и XBP1 увеличены в посмертных образцах головного мозга из HD [72], [73]. Более того, повышенная регуляция ERP57, GRP94 и BIP была обнаружена в тканях коры головного мозга пациентов CJD [74]. В целом, это доказательство показывает, что накопление несогласованных белков в паренхиме головного мозга приводит к пагубной и хронической активации UPR. Интересно отметить недавнее исследование, связывающее активацию NRF2 PERK в раннем возрасте. В этом исследовании авторы проанализировали, являются ли опосредованные окислительным стрессом изменения в NRF2 и UPR, могут представлять собой ранние события в патогенезе AD с использованием клеток периферической крови человека и модели трансгенной мыши AD на разных стадиях заболевания. Повышенный окислительный стресс и увеличение pSer40-NRF2 наблюдались в мононуклеарных клетках периферической крови человека, выделенных у лиц с легкой когнитивной недостаточностью. Более того, они сообщили об ухудшении гомеостаза кальция ER и повышающих регуляцию ER-стресс-маркеров в этих клетках у людей с легкой когнитивной недостаточностью и легкой AD [75].

Взаимное регулирование NRF2 и Ubiquitin Proteasome System (UPS)

ИБП модулирует уровни белка NRF2

ИБП участвует в деградации поврежденных или неправильно скопленных белков и контролирует уровни ключевых регуляторных молекул в цитозоле и ядре. Центральным ядром этой системы является большой мультисубъединичный фермент, который содержит протеолитический активный комплекс с названием 20S. Протеасом ядра 20S деградирует разворачиваемые белки, но связывание с различными регуляторными белковыми комплексами изменяет его субстратную специфичность и активность. Например, добавление одной или двух регуляторных субъединиц 19S к ядру 20S представляет собой протеасому 26S и изменяет ее специфичность по отношению к нативным сложенным белкам [76], [77]. Протеазомальная деградация требует ковалентного связывания убиквитина. Конъюгация убиквитина протекает через трехступенчатый каскадный механизм. Во-первых, активирующий ubiquitin фермент E1 активирует убиквитин в реакции, связанной с АТФ. Затем один E2-энзим (протеин ubiquitin-носитель или конъюгирующий с ubiquitin ферментом) переносит активированный ubiquitin из E1 в субстрат, который специфически связан с членом семейства лигида ubiquitin-белка, названным E3. Хотя точная судьба убиквитинированного белка будет зависеть от природы ubiquitin-цепи, этот процесс обычно приводит к деградации протеасом 26S [78].

E3-лигаза KEAP1 является самым известным ингибитором NRF2. Механизм регулировки KEAP1 элегантно объясняет, как уровни NRF2 регулируются колебаниями окислителя. В базовых условиях вновь синтезированный NRF2 захватывается гомодимером KEAP1, который связывает одну молекулу NRF2 с двумя аминокислотными последовательностями с низким (аспартатом, лейцином, глицином, DLG) и высоким (глутамат, треонин, глицин, глутамат, ETGE) сродством. Взаимодействие с KEAP1 помогает представить NRF2 в комплекс CULLIN3 / RBX1, что приводит к его убиквитированию и последующей протеасомной деградации. Однако переохлаждение модификации KEAP1 препятствует представлению NRF2 для ИБП, представленного CULLIN3 / RBX1. В результате вновь синтезированный NRF2 избегает KEAP1-зависимой деградации, накапливается в ядре и активирует ARE-содержащие гены [79], [80], [81], [82].

Адаптер E3-лигазы β-TrCP также является гомодимером, который участвует в событиях сигнализации, связанных с фосфорилированием NRF2 GSK-3β. Эта киназа фосфорилирует специфические сериновые остатки NRF2 (аспартат, серин, глицин, изолейцин серин, DSGIS) для создания домена деградации, который затем распознается β-TrCP и помечен для деградации протеасомы комплексом CULLIN1 / RBX1. Идентификация специфических аминокислот, фосфорилированных GSK-3β в этом графе, проводилась комбинацией сайт-направленного мутагенеза домена Neh6, 2D-гель-электрофореза [15], [26] и масс-спектроскопии [83]. Следовательно, ингибирование GSK-3β высокоселективными лекарственными средствами или siRNAs против изоформ GSK-3 приводило к увеличению уровней белка NRF2. Аналогичные результаты были получены с siRNAs против β-TrCP-изоформ 1 и 2. Стабилизация NRF2 после ингибирования GSK-3β происходила в фибробластах с эмбриональным эмбрионом KEAP1-дефицитом и в эктопически выраженном мутанте делеции NRF2, лишенном критических остатков ETGE для высокоаффинного связывания с KEAP1, дополнительно демонстрируя независимую от KEAP1 регуляцию.

В контексте нейродегенеративных заболеваний мы можем представить модуляцию NRF2 ИБП двумя разными способами. С одной стороны, система KEAP1 ощущала бы окислительно-восстановительный дисбаланс, возникающий из накопления скопившихся белков, тогда как ось GSK-3 / β-TrCP будет действовать как активный участник передачи сигналов, измененный потерей протеостаза (рис. 2).

Рисунок 2 ИБП плотно контролирует уровни NRF2. В условиях гомеостата низкие уровни NRF2 поддерживаются действием адаптеров LXAS E3 KEAP1 и β-TrCP. Left, NRF2 связывается с доменами Kelch гомодимера KEAP1 через низкий (DLG) и высокий (ETGE) аффинные мотивы. Через свой BTB-домен KEAP1 одновременно связывается с комплексом CULLIN3 / RBX1, что позволяет убивать и деградировать NRF2 протеасом 26 S. Кроме того, GSK-3β фосфорилирует Ser335 и Ser338 остатки NRF2 для создания домена деградации (DpSGIpSL), который затем распознается адаптером ubiquitin-лигазы β-TrCP и помечен для деградации протеасомы комплексом CULLIN3 / RBX1. Правильно. При воздействии активных форм кислорода или электрофилов критические остатки Cys в KEAP1 модифицируются, что делает KEAP1 неспособным эффективно взаимодействовать с NRF2 или CULLIN3 / RBX1, а затем этот транскрипционный фактор увеличивает его период полураспада и транскрипционную активность по отношению к ARE-генам. Сигнальные пути, которые приводят к ингибированию GSK-3β, такое фосфорилирование AKT в Ser9, приводят к нарушенной деградации NRF2 протеасомой, накоплению и индукции генов-мишеней.

NRF2 увеличивает активность ИБП посредством транскрипционного контроля над субъединицами протеасомы

NRF2 улучшает экспрессию нескольких субъединиц протеасомы, тем самым защищая клетку от накопления токсичных белков. Двадцать протеасоме- и ubiquitination-родственных генов, по-видимому, регулируются NRF2, в соответствии с широким анализом микрочипов из РНК печени, который был установлен с индуктором NRF2 D3T [84]. В заднем исследовании те же авторы подтвердили, что экспрессия большинства субъединиц протеасомы 26S была увеличена до трех раз в печени от мышей, получавших D3T. Уровни белка субъединицы и активность протеасом были скоординированы. Однако индукции не наблюдалось у мышей, где был нарушен транскрипционный фактор NRF2. Промоторная активность субъединицы протеасом PSMB5 (20S) увеличивалась либо с помощью избыточной экспрессии NRF2, либо с помощью активаторов в эмбриональных фибробластах мыши, а AREs идентифицировали в проксимальном промоторе PSMB5 [85]. Фармакологическая активация NRF2 приводила к повышенным уровням экспрессии типичных субъединиц протеасомы (PSMA3, PSMA6, PSMB1 и PSMB5) только у нестационарных человеческих фибробластов, содержащих функциональный NRF2 [86]. Активация NRF2 при адаптации к окислительному стрессу приводит к высокой экспрессии субъединиц PSMB1 (20S) и PA28 (или S11, протеасомного регулятора) [87]. Более того, результаты эмбриональных стволовых клеток человека показали, что NRF2 контролирует экспрессию белка созревания протеасомы (POMP), шаперона протеасомы, который, в свою очередь, модулирует пролиферацию самообновляющихся человеческих эмбриональных стволовых клеток, трехмерную дифференцировку герминового слоя и клеточное перепрограммирование [ 88]. Все вместе, эти исследования показывают, что NRF2 повышает-регулирует экспрессию ключевых компонентов ИБП и поэтому активно способствует очистке белков, которые в противном случае были бы токсичными.

Ось NRF2-UPS в нейродегенеративных заболеваниях

Роль ИБП в нейродегенеративных заболеваниях - поле интенсивных дискуссий. В начальных исследованиях сообщалось о снижении активности протеасом в людских вскрытиях пациентов, пострадавших от нескольких нейродегенеративных заболеваний. Однако в других исследованиях, использующих in vitro и in vivo-подходы, обнаружена неизменная или даже повышенная активность протеасом (рассмотрено в [89]). Одним из возможных объяснений этого несоответствия является то, что уровни компонентов ИБП могут меняться во время прогрессирования заболевания и в разных областях мозга, как было предложено для целей NRF2.

Несмотря на это противоречие, следует отметить, что повышенная регуляция ARE-содержащих протеасомовых генов усилит ИБП за счет увеличения очистки токсичных белков в мозге. Действительно, абляция NRF1, также модулятора антиоксидантного ответа, в клетках нейронов приводит к нарушенной протеасомной активности и нейродегенерации. Эксперименты с иммунопреципитацией хроматина и транскрипционный анализ показали, что PSMB6 регулируется NRF1. Кроме того, профилирование экспрессии генов привело к идентификации NRF1 как ключевого транскрипционного регулятора генов протеасомы в нейронах, что указывает на то, что возмущения в NRF1 могут способствовать патогенезу нейродегенеративных заболеваний [90]. Интересно отметить, что NRF1 и его длинная изоформа, называемая TCF11, показали, что они активируют ARE-содержащие протеасомные гены при ингибировании протеасом в петле обратной связи для компенсации уменьшенной протеолитической активности [91], [92].

Что касается NRF2, то существует корреляция между уменьшением уровней NRF2, RPT6 (19 S) и PSMB5 (20 S) в среднем мозге у мышей с дефицитом DJ-1, обработанных нейротоксином паракватом [93]. Кроме того, природный состав сульфорафан (SFN) дает более надежное изображение NRF2 в качестве решающего модулятора ИБП. Эксперименты in vitro с клетками нейробластомы мыши Neuro2A подтвердили усиленную экспрессию каталитических субъединиц протеасомы, а также ее активность пептидазы в ответ на SFN. Эти защищенные лекарственным средством клетки от опосредованной пероксидом водорода цитотоксичности и протеинового окисления способом, зависящим от функции протеасомы [94]. Кроме того, Лю и его сотрудники использовали репортерную мышь для мониторинга активности ИБП в ответ на SFN в мозге. Эти мыши повсеместно экспрессируют зеленый флуоресцентный белок (GFP), слитый с конститутивным сигналом деградации, который способствует его быстрому разрушению ИБП (GFPu). В коре головного мозга SFN уменьшал уровень GFPu с параллельным увеличением активности химотрипсина (PSMB5), каспазоподобной (PSMB2) и трипсиноподобной (PSMB1) активности протеасомы 20 S. Кроме того, обработка клеток, полученных из Хантингтона с помощью SFN, показала, что активация NRF2 усиливала деградацию mHtt и уменьшала цитотоксичность mHtt [95]. Основным механизмом действия SFN является индукция NRF2 [96]. Конкретный вклад NRF2 следует решать с использованием NRF2-нулевых систем в дальнейших исследованиях.

Функциональное соединение между NRF2 и Macroautophagy

Уровни белка NRF2 модулируются протеином адаптера P62

Аутофагия относится к деградации цитозольных компонентов внутри лизосом. Этот процесс используется для очистки долгоживущих и несовместимых белков, а также от поврежденных органелл. Прямая связь между NRF2 и аутофаги была впервые обнаружена в связи с переходным белком p62, также называемым SQSTM1 [97], [98], [99], [100], [101]. Этот белок перемещает убиквитиновые белки в механизмы протеасомальной и лизосомальной деградации и секвестры повреждают белки в агрегатах до их деградации. P62 представляет собой связанный с ubiquitin (UBA) домен, для связывания с убиквитинированными белками и область взаимодействия с LC3 (LIR) для интеграции с аутофагосомной мембраной через рецептор-рецептор LC3.

Хотя опосредованная p62 индукция NRF2 и ее генов-мишеней была впервые зарегистрирована в 2007 [102], молекулярный механизм не был полностью понят до открытия его взаимодействия с KEAP1 [103], [98], [99], [100 ], [101]. Komatsu и коллеги идентифицировали взаимодействующую область KEAP1 (KIR) в p62, которая связывает KEAP1 в том же базовом поверхностном кармане, что и NRF2, и с аффинностью связывания, подобной мотиву ETGE в NRF2, что указывает на конкуренцию между p62 и NRF2. Было показано, что фосфорилирование Ser351 в мотиве KIR в p62 (349-DPSTGE-354) увеличивает его сродство к KEAP1, конкурируя с NRF2-связыванием и позволяя его накопление и транскрипционную активацию его целевых генов [98], [99]. Фактически, сверхэкспрессия p62 привела к уменьшению убиквитинирования NRF2 и последующей стабилизации, а также к индукции его целевых генов [104]. Некоторые киназы были предложены для участия в фосфорилировании p62. Мишень млекопитающих рапамицинового комплекса 1 (mTORC1) может быть замешана, так как лечение ингибитором mTOR рапамицин подавляет фосфорилирование p62 и понижающую регуляцию KEAP1 при лечении арсенитом. Недавно было продемонстрировано, что TGF-β-активированная киназа 1 (TAK1) также может фосфорилировать p62, усиливая деградацию KEAP1 и NRF2-up-регулирования. Авторы этого исследования предполагают, что это способ регуляции клеточного редостаза в стационарных условиях, поскольку дефицит TAK1 повышает ROS в отсутствие какого-либо экзогенного окислителя в разных тканях мыши параллельно с уменьшением уровней белка NRF2 [105 ].

Конструкция p62, не имеющая домена UBA, все еще способна связывать KEAP1, подразумевая, что взаимодействие не зависит от убиквитированного KEAP1 [101]. Однако гомолог p62 в Drosophila melanogaster, названный Ref (2), не содержит мотива KIR и напрямую не взаимодействует с DmKEAP1, хотя он может связываться с убиквитинированным DmKEAP1 через домен UBA. Более того, DmKEAP1 может напрямую взаимодействовать с Atg8 (гомолог с LC3 млекопитающим). Дефицит KEAP1 приводит к Atg8 и индукции аутофагии, зависящей от ортолога NRF2 CncC и независимо от TFEB / MITF [106]. Связь между NRF2 и аутофагию, похоже, сохраняется, подчеркивая ее функциональную значимость.

Индукция NRF2 с помощью p62 является результатом как конкуренции для связывания KEAP1, так и деградации KEAP1 в лизосоме. Молчание p62 с siRNA удвоило период полувыведения KEAP1 параллельно с уменьшением NRF2 и его целевых генов [101]. В согласии, абляция экспрессии p62 свидетельствует об увеличении уровней KEAP1 по сравнению с мышами дикого типа. Очень важно, что прирост уровней KEAP1 не был затронут ингибиторами протеасомы, но был уменьшен при аутофагии, вызывающей голод [107]. Фактически KEAP1 присутствует в клетках млекопитающих в аутофагических везикулах, украшенных p62 и LC3 [99], [100], [103]. Все эти данные свидетельствуют о том, что KEAP1 является субстратом механизма макроавтофагии, но этот вопрос следует анализировать более подробно из-за существования некоторых противоречивых результатов. Уровни белка KEAP1 были увеличены у мышей Atg7-null, ключевого эффектора макроавтофагии [107], но фармакологическое ингибирование макроавтофагии с torin1, E64 / пепстатин или бафиломицин не удалось накопить KEAP1 [107], [100]. В целом, эти результаты показывают, что повышенные уровни p62 секвестрируют KEAP1 в аутофагических вакуолях и, вероятно, эти результаты при аутофагической деградации KEAP1, что позволяет активировать NRF2 (рис. 3). В двух разных исследованиях сообщалось, что сульфиновые кислоты редуктазы SESTRINS играют важную роль в этом контексте. SESTRIN 2 взаимодействует с p62, KEAP1 и RBX1 и облегчает p62-зависимую деградацию активации KEAP1 и NRF2 целевых генов [108]. Другое исследование показало, что SESTRIN 2 взаимодействует с ULK1 и p62, способствуя фосфорилированию p62 в Ser403, что облегчает деградацию грузовых белков, включая KEAP1 [109].

Уровень 3 NRF2 регулируется адаптивным белком p62. Фосфорилирование Ser 351 в мотиве KIR p62 (349-DPSTGE-354) с помощью mTORC1, TAK1 или других киназ приводит к увеличению сродства к связыванию с KEAP1 из-за сходства с мотивом ETGE в NRF2. Как следствие, фосфорилированный p62 вытесняет NRF2 и связывает KEAP1. Мотив LIR в p62 позволяет взаимодействовать с LC3 в аутофагосомной мембране, так что комплекс p62-KEAP1 в конечном итоге деградирует в лизосоме. Как следствие, NRF2 способен накапливать, транслоцировать в ядро ​​и увеличивать транскрипцию ARE-содержащих генов, включая p62. Этот регуляторный механизм обеспечивает надежный ответ NRF2, поскольку KEAP1 должен быть вновь синтезирован для ингибирования активности NRF2.

Модуляция генов макроавтофагии NRF2

NRF2 регулирует экспрессию соответствующих генов для макроавтофагии, а также для UPR и ИБП. Первые данные получены из исследований, в которых было показано, что экспрессия p62 индуцируется при воздействии электрофилов, ROS и оксида азота [110], [111], [112]. Несколько лет спустя был описан механизм индукции с обнаружением того, что p62 содержит функциональный ARE в его промоторе гена [99]. В недавнем исследовании несколько других функциональных ARE были найдены и подтверждены после анализа биоинформатики и анализов ChIP. Кроме того, мышиные эмбриональные фибробласты и кортикальные нейроны у мышей Nrf2-нокаута продемонстрировали уменьшенную экспрессию p62, которую можно было бы спасти с помощью Lentivirus, экспрессирующего NRF2. Аналогично, дефицит NRF2 уменьшал уровни p62 у поврежденных нейронов у мышей hippocampus [36]. Поэтому было высказано предположение о том, что активация NRF2 увеличивает уровни p62, что приводит к деградации KEAP1 и способствует дальнейшей стабилизации NRF2 в цепи с положительной обратной связью. Этот неканонический механизм индукции NRF2 требует изменений в экспрессии генов и может быть актуальным ответом на длительный клеточный стресс.

Было показано, что белок распознавания груза NDP52 транскрипционно регулируется NRF2. NDP52 работает аналогично p62, распознавая убиквитиновые белки и взаимодействуя с LC3 через домен LIR, так что грузы деградируют в лизосомах. Пять предполагаемых ARE были обнаружены в последовательности ДНК-промотора Ndp52. Три из них были идентифицированы с различными мутантными конструкциями и анализами ChIP, что необходимо для NRF2-опосредованной транскрипции Ndp52 [113]. Следует отметить, что уровни мРНК Ndp52 были снижены в гиппокампе мышей Nrf2-нокаутом. Одна из этих последовательностей была также проверена в независимом исследовании как регулируемая NRF2 ARE [36].

Однако роль NRF2 в модуляции аутофагии не ограничивается индукцией этих двух белков, распознающих груз. Чтобы получить более глубокое представление о роли NRF2 в модуляции дополнительных генов, связанных с аутофагами, наша группа провела скрининг базы данных иммунопреципитации хроматина ENCODE для двух белков MAFK и BACH1, которые связывают AREs, регулируемые NRF2. Используя сценарий, полученный из последовательности AAS JASPAR, мы идентифицировали несколько предполагаемых ARE во многих генах аутофагии. Двенадцать из этих последовательностей были проверены как NRF2-регулируемые AREs в девяти генах аутофагии, экспрессия которых уменьшалась в фибробластах эмбрионов мыши у мышей Nrf2-нокаутом, но могла быть восстановлена ​​лентивирусом NRF2. Наше исследование показало, что NRF2 активирует экспрессию некоторых генов, участвующих в различных стадиях аутофагического процесса, включая инициирование аутофагии (ULK1), распознавание грузов (p62 и NDP52), образование аутофагосомы (ATG4D, ATG7 и GABARAPL1), удлинение (ATG2B и ATG5 ) и автолизосомного разминирования (ATG4D). Следовательно, поток аутофагии в ответ на перекись водорода ухудшался, когда NRF2 отсутствовал [36].

Актуальность NRF2-опосредованной экспрессии генов макроаутофагии при нейродегенеративных расстройствах

Показано, что дефектная аутофагия играет важную роль в нескольких нейродегенеративных заболеваниях [114], а абляция аутофагии приводит к нейродегенерации у мышей [115], [116]. Мышцы, выбитые Atg7, выявили, что дефицит аутофагии приводит к накоплению p62 в ubiquitin-положительных телах включения. KEAP1 был секвестрован в этих телах включения, что привело к стабилизации NRF2 и индукции генов-мишеней [103]. Важно отметить, что чрезмерное накопление p62 вместе с убиквитинированными белками было идентифицировано при нейродегенеративных заболеваниях, включая AD, PD и ALS [117]. На самом деле, нейроны, выражающие высокие уровни APP или TAU пациентов с AD, также выражали p62 и ядерный NRF2, что указывает на их попытки деградировать интраневронные агрегаты посредством аутофагии [36].

Дефицит NRF2 усугубляет агрегацию белка в контексте AD. Фактически, повышенные уровни фосфорилированного и саркозилорастворимого TAU обнаружены у мышей Nrf2-нокаутом, хотя не было обнаружено различий в активности киназы или фосфатазы по сравнению с фоном дикого типа [113]. Важно отметить, что NDP52 продемонстрировал совместную локализацию с TAU в мышиных нейронах, а прямое взаимодействие между фосфо-TAU и NDP52 было показано совместными иммунопреципитационными экспериментами как на мышах, так и на образцах AD, указывая на его роль в деградации TAU. Интересно, что молчание NDP52, p62 или NRF2 в нейронах приводило к увеличению фосфо-TAU [113], [118]. Более того, увеличенные интраневронные агрегаты APP были обнаружены в гиппокампе мышей APP / PS1ΔE9, когда NRF2 отсутствовал. Это коррелировало с измененными маркерами аутофагии, включая увеличенные отношения фосфо-mTOR / mTOR и фосфо-p70S6k / p70S6k (что свидетельствует об ингибировании аутофагии), увеличенные уровни предкатепсина D и большее количество мультивезикулярных органов [119]. У мышей, ко-экспрессирующих APP человека (V717I) и TAU (P301L), дефицит NRF2 приводил к увеличению уровней общего и фосфо-TAU в нерастворимой фракции и увеличению агрегатов внутрирангового APP вместе с уменьшенными уровнями нейронов p62, NDP52, ULK1, ATG5 и GABARAPL1. Совместная локализация между переходным белком p62 и APP или TAU была уменьшена в отсутствие NRF2 [36]. В целом, эти результаты подчеркивают важность NRF2 в нейронной аутофагии.

Различные законы факторов транскрипции в соответствии с модулем протеостаза

В условиях устойчивого состояния протеостаз контролируется белково-белковыми взаимодействиями и посттрансляционными модификациями, получающими быстрый ответ. Однако клеточная адаптация требует транскрипционной регуляции UPR, ИБП и генов аутофагии. Учитывая, что нервные клетки постоянно подвергаются низкосортным токсическим оскорблениям, включая окислительный и протеотоксический стресс, усиление протеостаза, индуцированного транскрипционной модуляцией, может помочь предотвратить дегенерацию мозга.

В случае UPR активация каждого из трех рук, в конечном счете, приведет к транскрипционной индукции определенных генов (рассмотрен в [43]). Например, фрагмент, полученный ATF6 (ATF6f), связывается с элементами ответа ER-стресса (ERSE) и индуцирует экспрессию нескольких генов, включая XBPI, BIP и CHOP. Кроме того, сигнализация PERK приводит к активации транскрипционного фактора ATF4, который контролирует экспрессию множества связанных с UPR генов и некоторых других, включая целевые гены NRF2 Hmox1 и p62. Наконец, активация IRE1 приводит к генерации активного фактора транскрипции, сплайсированного XBP1 (XBP1), который контролирует транскрипцию генов, кодирующих белки, участвующие в сгибании белка.

С другой стороны, было показано, что NRF1 необходим для экспрессии протеасомного гена в головном мозге, так как мыши Nrf1-нокаута проявляют пониженную экспрессию генов, кодирующих различные субъединицы ядра 20S, а также регуляторный комплекс 19S вместе с нарушенной протеасомной функцией [90 ]. И NRF1, и NRF2 связываются с последовательностями ARE в областях промотора его генов-мишеней, что свидетельствует о том, что они перекрывают транскрипционные активности, хотя они различаются по своим регуляторным механизмам и клеточной локализации [120].

Факторы транскрипции семейства Forkhead O (FOXO) контролируют экспрессию множественных генов, связанных с аутофагами. Подобно тому, что происходит с NRF2, существует несколько уровней регуляции активности членов FOXO, которые могут быть вызваны питательным или окислительным стрессом [121]. Наконец, фактор транскрипции TFEB, считающийся основным регулятором лизосомного биогенеза, играет решающую роль в регуляции аутофагии в условиях стресса питания. Таким образом, ингибирование mTORC1 приводит к ядерной транслокации TFEB и индукции экспрессии генов аутофагии [122].

В целом, существование различных транскрипционных регуляторов этих механизмов также предполагает перекрестные помехи и частично избыточные механизмы, которые могут обеспечить протеостаз при различных обстоятельствах. Соответственно, NRF2 может играть важную роль в тканях, которые поддерживают высокие уровни окислительного стресса. Например, индуцированный окислительным стрессом NRF2 может функционировать в богатых питательными веществами условиях для транскрипционной регуляции аутофагии, аналогично тому, что было найдено для TFEB в условиях голодания. Более того, мозг функционирует в основном в условиях богатых питательными веществами, представляя NRF2 как соответствующий механизм активации аутофагии в нейронах.

Перспективный терапевтический потенциал для NRF2 в Proteinopathies

За последние несколько лет был достигнут значительный прогресс в знании регулирующих ролей UPR, UPS и аутофагия на активность NRF2, а также взаимную опосредованную NRF2 транскрипцию компонентов этих трех систем. Таким образом, новые терапевтические возможности могут возникать на основе использования NRF2 в качестве решающего регулятора белкового зазора при нейродегенеративных заболеваниях.

Однако ключевым вопросом остается вопрос: будет ли полезно или вредно увеличивать уровни NRF2 в мозге. Анализ эпидемиологических данных может дать частичный ответ, поскольку он указывает, что ген NFE2L2 является высокополиморфным, а некоторые однонуклеотидные полиморфизмы, обнаруженные в его регуляторной области промотора, могут обеспечить диапазон «физиологической» изменчивости экспрессии генов на уровне популяции и некоторых гаплотипов были связаны со снижением риска и / или с задержкой наступления AD, PD или ALS [123]. Более того, как обсуждалось Hayes и его коллегами [124], эффект NRF2 может иметь U-образный ответ, что означает, что слишком низкие уровни NRF2 могут привести к потере цитозащиты и повышенной восприимчивости к стрессорам, в то время как слишком много NRF2 может нарушить гомеостатический баланс в сторону редуктивный сценарий (редуктивный стресс), который будет способствовать неправильному образованию и агрегации белка. Низкие уровни NRF2 в мозге поддерживают идею о том, что небольшое повышение регуляции может быть достаточным для достижения преимущества в патологических условиях. Фактически, защитная роль фармакологической опосредованной NRF2 активации белкового зазора показана в различных культурах нейродегенеративных клеток и моделях in vivo.

SFN представляет собой фармакологический активатор NRF2, который, как было продемонстрировано, индуцирует экспрессию протеасомного и аутофагиального гена [95], [36]. Интересно отметить, что Джо и коллеги продемонстрировали, что SFN снижает уровни фосфорилированного TAU и увеличивает Beclin-1 и LC3-II, предполагая, что активация NRF2 может способствовать деградации этого токсического белка посредством аутофагии [113]. Более того, деградация mHtt усиливалась с помощью SFN, и это было отменено с использованием MG132, что указывает на протеасомную деградацию этого токсического белка [95]. Сообщалось об опосредованной аутофагией деградации фосфоро- и нерастворимого TAU с органическим флавоноидом фисетином. Это соединение способно индуцировать аутофагию, одновременно стимулируя активацию и ядерную транслокацию как TFEB, так и NRF2 вместе с некоторыми из ее целевых генов. Этот ответ был предотвращен с помощью TFEB или молчания NRF2 [125]. Ботт и его коллеги сообщили о положительном эффекте одновременного активатора NRF2, NRF1 и HSF1 на токсичность белка при спинальной и бульбарной мышечной атрофии, нейродегенеративном расстройстве, вызванном расширением полиглютамин-кодирующих CAG-повторов, в которых присутствуют белковые агрегаты [126]. Потенциал активации NRF2 для лечения нейродегенеративных нарушений был продемонстрирован с одобрения BG-12, пероральной рецептуры диметилфумарата индуктора NRF2 (DMF), для лечения рассеянного склероза [127], [128]. Успех ДМФ с аутоиммунными заболеваниями с сильным воспалительным компонентом предполагает, что нейродегенеративные заболевания могут извлечь выгоду из репозиционирования этого препарата. В недавнем доклиническом исследовании модели α-синуклеинопатии PD ДМФ, как было показано, является нейропротективным, в частности, благодаря его индукции аутофагии [129]. Исследования, сообщающие о положительном эффекте NRF2 на нейродегенерацию, но не фокусируясь на его влиянии на белковый клиренс, еще более многочисленны (для всестороннего обзора см. [7]). Это очень актуально, так как оно подчеркивает многочисленные разрушающие процессы, которые могут быть одновременно нацелены одним ударом в NRF2, включая окислительный стресс, нейровоспламенение или митохондриальную дисфункцию. Однако будущая работа будет необходима, чтобы определенно определить, может ли фармакологическая активация NRF2 быть действительной стратегией для облегчения деградации токсических белков в головном мозге.

Как объяснялось ранее, усугубленная активность GSK-3β сообщалась при нейродегенеративных заболеваниях, и было высказано предположение, что последующее сокращение NRF2 может частично отвечать за вредные последствия. В этих патологических условиях ингибиторы GSK-3 могут также взаимодействовать для увеличения уровней NRF2 и протеостаза. Было показано, что положительные эффекты ингибиторов GSK-3 проявляются в разных моделях нейродегенерации, и, что более интересно, показано, что подавление GSK-3 снижает уровни токсичных белков [130], [131], [132], [133]. Хотя никаких прямых связей между ингибированием GSK-3 и NRF2-транскрипционной регуляцией генов, стимулирующих протеостаз, еще не было обнаружено, разумно предположить, что понижающая регуляция активности GSK-3 приведет к увеличению уровней NRF2, что в конечном итоге приведет к усилению proteostasis.

Транскрипционная активность NRF2, а также клеточная способность поддерживать протеостаз снижаются с возрастом, основным фактором риска развития нейродегенеративных заболеваний. Разумно думать, что усиление NRF2 и, следовательно, протеостаза, по крайней мере, задерживают накопление белковых агрегатов и нейродегенерацию. Действительно, лечение человеческих стареющих фибробластов с помощью тритерпеноида 18α-glycyrrhetinic кислоты (18α-GA) способствовало активации NRF2, что привело к индукции протеасом и увеличению продолжительности жизни. Это исследование показывает, что фармакологическая активация NRF2 возможна даже в позднем возрасте [86]. Более того, более позднее исследование показало, что это соединение опосредовано SKN-1 и активацией протеасом в C.elegans с благоприятным воздействием на прогрессию AD в соответствующих моделях нематод [134].

Все, что считается, опосредованная NRF2 индукция генов, связанных с протеостазом, представляется полезной при различных протеинопатиях.

Сульфорафан и его влияние на рак, смертность, старение, мозг и поведение, сердечные заболевания и многое другое

Изотиоцианаты являются одними из самых важных соединений растений, которые вы можете получить в своем рационе. В этом видео Я делаю наиболее полный случай для них, которые когда-либо были сделаны. Краткий охват внимания? Перейдите в свою любимую тему, нажав на один из пунктов ниже. В полностью график ниже.

Основные разделы:

  • 00: 01: 14 - Рак и смертность
  • 00: 19: 04 - Старение
  • 00: 26: 30 - Мозг и поведение
  • 00: 38: 06 - окончательное резюме
  • 00: 40: 27 - Доза

Полная временная шкала:

  • 00: 00: 34 - Введение сульфорафана, основной фокус видео.
  • 00: 01: 14 - потребление крестоцветных овощей и снижение смертности от всех причин.
  • 00: 02: 12 - Риск рака предстательной железы.
  • 00: 02: 23 - Риск рака мочевого пузыря.
  • 00: 02: 34 - Рак легких у курильщиков.
  • 00: 02: 48 - Риск рака молочной железы.
  • 00: 03: 13 - Гипотетический: что, если у вас уже есть рак? (Интервенционный)
  • 00: 03: 35 - правдоподобный механизм вождения рак и ассоциативные данные о смертности.
  • 00: 04: 38 - Сульфорафан и рак.
  • 00: 05: 32 - свидетельства о животных сильный влияние экстракта проростков брокколи на развитие опухоли мочевого пузыря у крыс.
  • 00: 06: 06 - Влияние прямого дополнения сульфорафана у пациентов с раком предстательной железы.
  • 00: 07: 09 - Биоаккумуляция метаболитов изотиоцианата в реальной ткани молочной железы.
  • 00: 08: 32 - Ингибирование стволовых клеток рака молочной железы.
  • 00: 08: 53 - Урок истории: бразики были установлены как имеющие свойства здоровья даже в Древнем Риме.
  • 00: 09: 16 - способность сульфорафана усилить экскрецию канцерогенов (бензол, акролеин).
  • 00: 09: 51 - NRF2 в качестве генетического переключателя через элементы антиоксидантного ответа.
  • 00: 10: 10. Как активация NRF2 усиливает экспрессию канцерогена через глютатион-S-конъюгаты.
  • 00: 10: 34 - Брюссельская капуста увеличивает глутатион-S-трансферазу и уменьшает повреждение ДНК.
  • 00: 11: 20 - Проростковый напиток из брокколи увеличивает экскрецию бензола 61%.
  • 00: 13: 31 - гомогенат проростков брокколи увеличивает антиоксидантные ферменты в верхних дыхательных путях.
  • 00: 15: 45 - Распространение крестоцветных овощей и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний.
  • 00: 16: 55 - порошок проростков брокколи повышает уровень липидов в крови и общий риск сердечных заболеваний у диабетиков типа 2.
  • 00: 19: 04 - Начало старение раздел.
  • 00: 19: 21 - обогащенная сульфорафаном диета улучшает продолжительность жизни жуков от 15 до 30% (в определенных условиях).
  • 00: 20: 34 - Важность низкого воспаления для долголетия.
  • 00: 22: 05 - Крестоцветные овощи и порошок проростков брокколи, по-видимому, уменьшают большое количество воспалительных маркеров у людей.
  • 00: 23: 40 - Среднее видео: рак, старение
  • 00: 24: 14 - Исследования мышц предполагают, что сульфорафан может улучшить адаптивную иммунную функцию в пожилом возрасте.
  • 00: 25: 18 - Сульфорафан улучшил рост волос в мышиной модели облысения. Картина в 00: 26: 10.
  • 00: 26: 30 - Начало раздела мозга и поведения.
  • 00: 27: 18 - Влияние экстракта экстракта брокколи на аутизм.
  • 00: 27: 48 - Влияние глюкорафанина на шизофрению.
  • 00: 28: 17 - начало обсуждения депрессии (правдоподобный механизм и исследования).
  • 00: 31: 21. Исследование мыши с использованием 10 различных моделей стресс-индуцированной депрессии показывает сульфорафан, аналогично эффективный как флуоксетин (Прозак).
  • 00: 32: 00 - Исследование показывает, что прямой прием глюкорафанина у мышей также эффективен при предотвращении депрессии из модели стресса социального поражения.
  • 00: 33: 01 - начало раздела нейродегенерации.
  • 00: 33: 30 - Сульфорафан и болезнь Альцгеймера.
  • 00: 33: 44 - болезнь Сульфорафана и Паркинсона.
  • 00: 33: 51 - Сульфорафан и болезнь Хунттонтона.
  • 00: 34: 13 - Сульфорафан увеличивает белки теплового шока.
  • 00: 34: 43 - Начало черепно-мозговой травмы.
  • 00: 35: 01 - Сульфорафан вводится сразу же после того, как TBI улучшает память (исследование мыши).
  • 00: 35: 55 - Сульфорафан и нейронная пластичность.
  • 00: 36: 32 - Сульфорафан улучшает обучение в модель диабета типа II у мышей.
  • 00: 37: 19 - Сульфорафан и Дюшенна мышечная дистрофия.
  • 00: 37: 44 - ингибирование миостатина в мышечных сателлитных клетках (in vitro).
  • 00: 38: 06 - краткое изложение: смертность и рак, повреждение ДНК, окислительный стресс и воспаление, экскреция бензола, сердечно-сосудистые заболевания, диабет II типа, воздействие на мозг (депрессия, аутизм, шизофрения, нейродегенерация), путь NRF2.
  • 00: 40: 27 - Мысли о вычислении дозы проростков брокколи или сульфорафана.
  • 00: 41: 01 - Анекдоты о прорастании дома.
  • 00: 43: 14 - О температуре приготовления и активности сульфорафана.
  • 00: 43: 45 - Конверсия бактерий кишечника из сульфорафана из глюкорафанина.
  • 00: 44: 24 - Дополнения улучшаются в сочетании с активной мирозиназой из овощей.
  • 00: 44: 56 - Техника приготовления и крестоцветные овощи.
  • 00: 46: 06 - изотиоцианаты в виде зотрогенов.
Д-р Хименес Белое пальто

Ядерный фактор, основанный на эритроиде 2 (NF-E2) -связанный фактор 2, иначе известный как Nrf2, является транскрипционным фактором, который регулирует экспрессию различных антиоксидантных и детоксицирующих ферментов. Исследования также продемонстрировали свою роль в борьбе с окислительным стрессом. Большинство нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, характеризуются окислительным стрессом и хроническим воспалением, общие цели Подходы лечения Nrf2.

Д-р Алекс Хименес, DC, CCST Insight

Заключительные замечания

Фактор транскрипции NRF2 организует proteostatic ответ, измеряя и модулируя изменения в UPR, UPS и аутофагия (рис. 4). Следовательно, было показано, что отсутствие NRF2 усугубляет протеопатию, предполагая, что NRF2 необходим для оптимального обезвоживания белка. Все вместе, мы можем предположить, что NRF2 может быть интересной терапевтической мишенью для протеопатий.

Рисунок 4 NRF2 в качестве концентратора, связывающего протеотоксические производные аварийных сигналов с защитным транскрипционным ответом. Накопление разложенных / несогласованных белков приведет к активации разложенного белкового ответа (UPR) в ER. Активация PERK или MAPK может привести к транскрипционной индукции ER-резидентного Gpx8 и нескольких ферментов, регулирующих уровни GSH, критически важных для обеспечения правильной складки белка. Агрегаты белков ингибируют активность протеасом (ИБП), вероятно, избегая деградации NRF2. Было показано, что NRF2 специально модулирует транскрипцию генов Psma3, Psma6, Psmb1, Psmb5 и Pomp. Несколько других субъединиц были усилены в зависимости от NRF2 в ответ на D3T, вероятно, увеличивая список протеасомных субъединиц, регулируемых NRF2. Автофагия является основным путем деградации белковых агрегатов. Autophagy также регулирует NRF2, связывая этот путь деградации с индукцией транскрипции NRF2 p62, Ndp52, Ulk1, Atg2b, Atg4c, Atg5, Atg7 и Gabarapl1.

Благодарности

Sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231716304050

Согласно вышеизложенной статье, хотя симптомы нейродегенеративных заболеваний можно лечить с помощью различных вариантов лечения, исследования показали, что активация Nrf2 может быть полезным методом лечения. Так как Активаторы Nrf2 нацелены на широкие механизмы заболевания, все нейродегенеративные заболевания могут выиграть от использования транскрипционного фактора Nrf2. Результаты Nrf2 произвели революцию в лечении нейродегенеративных заболеваний. Объем нашей информации ограничен вопросами хиропрактики и позвоночника. Чтобы обсудить этот вопрос, пожалуйста, обращайтесь к доктору Хименесу или свяжитесь с нами по телефону 915-850-0900 .

Куратор д-р Алекс Хименес

Ссылка из: Sciencedirect.com

Кнопка «Зеленый звонок» H .png

Дополнительная тема Обсуждение: Освобождение боли в колене без хирургии

Боль в колене является хорошо известным симптомом, который может возникнуть из-за различных травм и / или состояний колена, включая спортивные травмы, Колено является одним из самых сложных суставов в организме человека, поскольку оно состоит из пересечения четырех костей, четырех связок, различных сухожилий, двух менисков и хрящей. По данным Американской академии семейных врачей, наиболее частыми причинами боли в коленях являются подвывих надколенника, коленный сухожилие или кость перемычки и болезнь Осгуда-Шлаттера. Хотя боль в колене, скорее всего, встречается у людей старше 60 лет, боль в колене также может возникать у детей и подростков. Боль в коленях можно лечить дома, следуя методам RICE, однако тяжелые травмы колена могут потребовать немедленной медицинской помощи, включая уход за хиропрактикой.

изображение блога мультяшного бумажного мальчика

EXTRA EXTRA | ВАЖНАЯ ТЕМА: Рекомендуемый El Paso, TX Chiropractor

***