Епігалокатехі-3-галлат зеленого чаю (EGCG) спрямований на неправильне згортання білків у відкритті ліків для лікування нейродегенеративних захворювань, частина 2

3. Неправильне згортання білка при нейродегенеративних захворюваннях

Перетворення білків з їхнього природного стану в неправильно згорнуті агрегати пов’язують і вважають причиною деяких НД, включаючи AD і PD [133]. Неправильне згортання, агрегація та відкладення специфічних білків є ключовими характеристиками більшості прогресуючих НД [21,134].

Білок є одним з найважливіших поживних речовин для організму людини. Це основний елемент, з якого складаються клітини організму, а також одна з важливих матеріальних основ різноманітних фізіологічних функцій організму людини. Білок також відіграє важливу роль у покращенні пам'яті.

Перш за все, білок може допомогти нам покращити наше мислення і, таким чином, покращити нашу пам'ять, оскільки білок є основним компонентом нервових клітин. Нейрони є основними одиницями, з яких складається мозок і нервова система. Обробка пам'яті та передача інформації в мозку вимагають зв'язку та координації між нейронами. Таким чином, достатнє споживання білка може допомогти нам захистити нервову систему та посилити взаємодію між нервовими клітинами та нейронами в мозку, тим самим покращуючи здатність до навчання, запам’ятовування та мислення.

По-друге, білок може допомогти нам стабілізувати наші емоції, зняти тривогу та стрес, а отже, сприяти покращенню пам’яті. Дослідження показали, що люди, яким не вистачає білка, часто виявляють симптоми емоційної нестабільності, такі як дратівливість, напруга та дратівливість, оскільки білок є основою для синтезу речовин, що регулюють емоції. Він може допомогти людському тілу синтезувати такі нейромедіатори, як дофамін, тим самим регулюючи емоції. Коли наші емоції максимально стабільні та розслаблені, здатність мозку обробляти інформацію може бути максимально збільшена, а наша пам’ять відповідно покращиться.

Підсумовуючи, білок є важливою поживною речовиною, необхідною для людського організму, а також відіграє незамінну роль у покращенні пам’яті. Тому ми повинні зосередитися на споживанні білка в нашому щоденному раціоні, покращити функції різних важливих органів тіла, покращити здатність до мислення та емоційну стабільність, а також зробити так, щоб ми ставали все кращими в навчанні та роботі. Можна побачити, що нам потрібно покращити пам’ять, і цистанхе може значно покращити пам’ять, оскільки цистанхе має антиоксидантну, протизапальну та антистарільну дію, що може допомогти зменшити окислення та запальні реакції в мозку, тим самим захищаючи здоров’я нервова система. Крім того, Cistanche також може сприяти росту та відновленню нервових клітин, тим самим покращуючи зв’язок і роботу нейронних мереж. Ці ефекти можуть допомогти покращити пам’ять, здатність до навчання та швидкість мислення, а також можуть запобігти виникненню когнітивної дисфункції та нейродегенеративних захворювань.

Натисніть зараз, щоб покращити роботу мозку

A, tau, -syn, TDP-43, хантінгтин або пріонний білок (PrP) є лише кількома прикладами специфічних для захворювання білків, які можуть агрегувати та брати участь у патогенезі НД (рис. 2).

Неправильно згорнуті білкові агрегати викликають клітинну токсичність і врешті-решт призводять до загибелі клітин при нейродегенеративних патологіях. У всіх випадках процес агрегації відіграє ключову роль у прогресуванні захворювання або через втрату функції білка (як результат самої агрегації), або через токсичність розчинних агрегатів [17,22].

З огляду на те, що НД виникають через спільний шлях агрегації, причому агрегати мають подібну структуру, не дивно, що ці агрегати викликають пошкодження клітин за допомогою подібних механізмів.

Однак ключові відмінності між неправильно згорнутими білками виникають через розташування агрегатів, внутрішньо- або позаклітинних, і їх концентрацію, яка залежить від кількох факторів, включаючи стабільність фібрил [93].

Добре відомо, що неправильне згортання, агрегація та накопичення білків завершуються пошкодженням нейронів, у яких накопичуються білки, викликаючи процес нейродегенерації [135].

Конкретний білок може згортатися в стабільну альтернативну конформацію, що в більшості випадків призводить до його агрегації та накопичення в тканинах у вигляді фібрилярних відкладень [136].

Все більше доказів показує, що збирання амілоїдних фібрил супроводжується конформаційними змінами в білках, що агрегують. «Нативно розгорнуті» поліпептиди A і -syn, наприклад, мають переважно структуру випадкової спіралі у своєму розчинному, нативному стані [24].

Однак у процесі фібрилогенезу (рис. 3) їхня структура перетворюється на конформацію -листка, що свідчить про те, що утворення -листка керує процесом збірки амілоїду.

Крім того, експерименти in vitro показують, що ці неправильно згорнуті білки легко утворюють перехресні структури з профілем кінетики агрегації, який зазвичай відображає сигмоподібну криву, де білки збираються в олігомери (затримка фази) перед подовженням фібрили (фаза росту), і плато, де фібрили та вільні мономери знаходяться в рівновазі (фаза насичення) [137,138].

Дійсно, утворення амілоїдних фібрил є складним багатофазним процесом, що складається з трьох фаз: зародження або фаза відставання, подовження або фаза росту та фаза насичення.

Лаг-фаза починається з мономерів, які зазнають структурних перебудов і самоскладання в димери, тримери та/або олігомери. У фазі росту олігомерне ядро ​​діє як матриця для мономерів у розчині та відбувається шляхом подовження фібрил, що сприяє фрагментації, вторинному зародженню та з’єднанню фібрил.

Нарешті, утворення фібрил досягає рівноваги у фазі насичення зрілими фібрилами та зниженою концентрацією мономерних видів [138].

Примітно, що відкриття Стенлі Прусінера про те, що PrP може неправильно згортатися в патологічну конформацію, яка кодує структурну інформацію, здатну як поширювати, так і індукувати серйозну невропатологію, значно сприяло розумінню інших НД [139,140].

Хоча з’являється все більше доказів того, що інші ND, особливо AD (A andtau) і PD (-syn), демонструють принаймні деякі з тих же властивостей, що й неправильно згорнутий PrP, багато ND з компонентом неправильного згортання білка тепер називають «пріоноподібними». [141,142].

Незважаючи на те, що в кожній ND беруть участь різні білки, процес неправильного згортання та агрегації білка вражаюче схожий. Неправильно згорнуті білки переносяться між клітинами, стаючи тим, що називається «патологічним насінням» [136].

Експериментальні дослідження припускають, що ці збірки походять від пріоноподібної засіяної агрегації специфічних неправильно згорнутих білків, які будуються та накопичуються, утворюючи внутрішньоклітинні та/або позаклітинні ураження, типові для кожного захворювання [135,143,144]. Таким чином, пріонна парадигма стала об’єднуючою молекулярною основою для патогенезу багатьох хвороб [145].

Пріонна парадигма стверджує, що неправильне згортання та засіяна агрегація певних білків є основною причиною специфічних розладів. Це відкриття має величезне значення для розуміння механізмів, залучених до ініціації та прогресування НД, а також для розробки нових стратегій лікування та діагностики.

Зараз дослідники зосереджуються на розробці методів лікування розладів неправильного згортання білка, які використовують різні стратегії. Вони включають інгібування виробництва білків, пов’язаних із захворюванням, які схильні до неправильного згортання, інгібування агрегації неправильно згорнутих білків, видалення та запобігання поширенню агрегованих неправильно згорнутих білків та маніпулювання клітинними системами для пом’якшення токсичних ефектів неправильно згорнутих білків [19].

Оскільки неправильне згортання та агрегація білків є основними причинами багатьох НД, кілька досліджень вивчали потенціал націлювання на процес фібрилізації амілоїдних білків для боротьби з нейродегенерацією.

Масив сполук визначено як потенційні інгібітори або модулятори неправильного згортання та агрегації білків. Примітно, що більшість перспективних молекул, які були ідентифіковані, націлені на неправильно згорнуті A та -syn; ці молекули, здається, зв’язуються з олігомерами та більшими агрегатами, такими як азамілоїдні бляшки [146,147].

Такі сполуки можна класифікувати за трьома основними типами: антитіла, пептидні інгібітори та маломолекулярні інгібітори, такі як НЧ [132]. Нарешті, враховуючи численні рядки доказів, які підтверджують неправильне згортання білка як поширену причину та патологічний механізм НД, було запропоновано що загальна терапія цих невиліковних розладів може бути можливою [24].

Важливо відзначити, що потенціал EGCG проти багатьох НД підсилює можливість розробки загальної медикаментозної терапії для різних НД. В останні десятиліття роль природного поліфенолу EGCGa проти неправильного згортання та агрегації білків широко вивчалася.

Нині доступні різноманітні докази, які підтверджують потенціал EGCG для інгібування фібрилізації та потенційної індукції розкладання неправильно згорнутих агрегованих білків (A, tau та -syn) [148–151].

3.1. Неправильно складений A в AD

А є неправильно згорнутим пептидом, який бере участь у патогенезі AD, і бляшка, що складається з агрегованого пептиду A, є помітною ознакою патології AD; таким чином, більшість препаратів, протестованих на AD протягом останніх двох десятиліть, були спрямовані на пептид А [50,66].

Пептиди А — це 39–42- пептиди із залишками, знайдені в сенільних бляшках мозку пацієнтів з AD [61]. Ці пептиди є протеолітичними фрагментами, утвореними метаболізмом білка-попередника трансмембранного амілоїду (АРР), який потім самоагрегується у водному розчині, переходячи від розчинних і переважно неструктурованих мономерів до нерозчинних упорядкованих фібрил.

Як тільки А агрегує у фібрили поза клітиною, він стає стійким до протеолітичного розщеплення [61, 152]. Розщеплення АРР складним сімейством ферментів (-секретаз і -секретаз) вивільняє А-пептиди як переважно неструктуровані мономери [152]. Враховуючи гідрофобність первинної структури, A можна розділити на чотири області: дві гідрофобні та дві гідрофільні.

Перші 16 N-кінцевих залишків утворюють гідрофільний хвіст, тоді як дві гідрофобні області складаються з центральної частини L17–A21 і C-кінцевої частини A30–V40/A42, які розділені центральною гідрофільною областю E22–G29.

Дві гідрофобні області А демонструють схильність вторинної структури до -структур. Ці області тимчасово приймають конформації, а потім можуть тимчасово згортатися в шпильку.

Було припущено, що мономери А в розчині приймають тимчасову конформацію, подібну до шпильки, тоді як залишки від D23 до K30 беруть безпосередню участь у формуванні шпильки [152]. Як згадувалося раніше, незважаючи на шкідливі властивості старечих бляшок, велика кількість доказів свідчить про те, що розчинні олігомери A як найбільш нейротоксичний молекулярний вид [70,153,154].

Неправильне згортання та позаклітинна агрегація пептидів А були визнані основною причиною прогресування AD, що призводить до утворення токсичних олігомерів А та відкладення -амілоїдних бляшок у мозку [61]. Було припущено, що олігомерні види А можуть представляти дійсну біологічну мішень [66,155,156].

3.2. Неправильно складений -Syn у PD

Білок -syn переважно локалізований у синаптичних ділянках, де він взаємодіє з багатьма партнерами, такими як транспортери моноамінів, компоненти цитоскелета, ліпідні мембрани, шаперони та білки, асоційовані із синаптичними везикулами (SV) [157].

-syn є мономерним і невпорядкованим за своєю фізіологічною формою, хоча деякі дослідження обговорюють, чи приймає він спіральний тетрамер in vivo [158–160]. Окрім внутрішньоклітинної агрегації неправильно згорнутого -syn, пов’язаного з PD, він був причетний до інших ND, таких як AD, множинна системна атрофія (MSA) і деменція з тільцями Леві.

Крім того, група розладів, яка називається синуклеїнопатіями, характеризується накопиченням включень, багатих білком -syn, які можуть з’явитися пізніше в житті [161,162]. Вважається, що різні типи агрегованих видів (олігомери, протофібрили, фібрили та інші) утворюються під час процесу агрегації -syn у цих синуклеїнопатіях і що принаймні деякі можуть бути нейротоксичними та призводити до нейродегенерації [163].

Таким чином, націлювання на нейрональне накопичення -syn є привабливим як потенційний метод зупинити затримку прогресування БП та інших синуклеїнопатій [164].

140-Амінокислота -syn — це нейронний білок вагою 14 кДа, який кодується геном SNCA у хромосомі 4 людини [165]. Його первинну амінокислотну послідовність можна розділити на три основні домени: N-кінцевий домен (1–60), центральний домен (61–95) і С-кінцевий домен (96–140).

N-кінцевий домен, який містить багатоповторну консенсусну послідовність (KTKEGV) і має -спіральну схильність, характеризується анамфіпатичним багатим на лізин амінокінцем, який відіграє вирішальну роль у модулюванні його взаємодії з мембранами та невпорядкованою кислотною карбокси-групою. кінцевий хвіст. Хвіст бере участь у регулюванні ядерної локалізації та взаємодії з металами, малими молекулами та білками.

Центральна область -syn містить сильно гідрофобний мотив, відомий як неамілоїдний компонент амілоїдних бляшок AD (NAC), який бере участь в агрегації -syn під час набуття структури -листка. Область NAC є незамінною для агрегації -syn.

С-кінцевий домен збагачений негативно зарядженими та проліновими залишками, що забезпечує гнучкість поліпептиду [166, 167]. Оскільки область NAC -syn забезпечує високу схильність до неправильного згортання білка, вона утворює амілоїдні угруповання -sheet, які також називають фібрилами, під патологічні стани. Проте збірка -syn в амілоїдні фібрили є динамічною, і існування проміжних олігомерних видів було широко вивчено [164].

Подібно до олігомерних А, -син-олігомери спричиняють більший нейротоксичний ефект, ніж більші фібрилярні збірки, що робить висновок, що вони можуть бути основними патогенними видами [168].

Проміжна токсична гіпотеза базується на цій точці зору, припускаючи, що токсичні олігомери порушують цілісність мембран через утворення амілоїдних пор, тоді як фібрилярні кінцеві продукти є просто побічним продуктом детоксикації.

Ця точка зору підтверджується тим фактом, що тільця Леві, що містять фібрили, часто зустрічаються у здорових дофамінергічних нейронах [169–171].

4. EGCG для лікування нейродегенеративних захворювань

У світлі великого потенціалу використання зеленого чаю в лікуванні НД, катехіни зеленого чаю були ретельно вивчені, включаючи дослідження in vitro та in vivo та клінічні випробування [16,117]. Терапевтичний потенціал EGCG, основної біоактивної сполуки зеленого чаю, є таким. тепер добре відомий у дослідженнях НД [10]. За останні 20 років було показано, що EGCG протидіє окислювальному стресу та покращує фенотипи, подібні до AD і PD, у різних моделях in vitro та in vivo (таблиці 2 і 3).

4.1. Докази моделей нейротоксичності in vitro

У 1990-х роках дослідження з моделлю A-індукованої нейротоксичності показали, що присутність A 1-42 призводить до нейротоксичності та посилення окислення білків і, як наслідок, окисного стресу [220–222].

Нейротоксичність білка А опосередковується вільними радикалами кисню та може бути послаблена антиоксидантами та поглиначами вільних радикалів. Таким чином, послаблення окислювального стресу антиоксидантними сполуками може бути потенційною терапевтичною стратегією для лікування AD.

На початку 2000-х років потужні антиоксидантні властивості поліфенолу зеленого чаю EGCG досліджували на моделі нейротоксичності, спричиненої A, з використанням культивованих нейронів гіпокампу, результати свідчать про те, що EGCG має захисну дію проти апоптозу нейронів, викликаного A, через поглинання активних форм кисню. Це був один із них. перших повідомлень про переваги EGCG для запобігання AD [172].

Згодом молекулярний механізм, що лежить в основі нейропротекторного ефекту EGCG у моделі нейротоксичності, викликаної А, було досліджено з акцентом на клітинний метаболізм відновленого глутатіону з антиоксидантними властивостями. Результати показали, що лікування EGCG зміцнило клітинний пул глутатіону через підвищену експресію -глутамілцистеїнлігази [176].

Було також показано, що окислювальний стрес індукує регуляцію білка BACE-1 у нейронних клітинах, який є ферментом, що обмежує швидкість процесингу АРР і генерації А, а також є терапевтичною мішенню для AD [223,224]. Незважаючи на те, що експозиція A 1-42 нейрональної культури підвищувала рівень білка BACE-1, лікування EGCG значно послаблювало A-індуковане виробництво радикального кисню та утворення -пластової структури [174].

На початку 2010-х років було відомо, що EGCG інгібує A та -syn фібрилогенез у безклітинних аналізах; потім дослідники досліджували, чи може EGCG реконструювати нерозчинні агрегати A та -syn у системі клітинної моделі [148].

Це дослідження показало, що EGCG може зменшити клітинну токсичність зрілих фібрил A і -syn шляхом реконструкції їх структури. EGCG-опосередковане ремоделювання амілоїдних структур, збагачених -sheet, призводить до появи менших аморфних білкових агрегатів, які не є токсичними для клітин ссавців [148]. У 2017 році для дослідження захисних ефектів EGCG було використано трансдуковані -syn клітини PC12, надання доказів того, що EGCG може захистити ці клітини від -syn-індукованого пошкодження шляхом інгібування надмірної експресії та фібриляції -syn у клітинах [151].

Недавнє дослідження показало, що EGCG може перешкоджати Cu(II)-індукованій фібриляції -syn і захищати життєздатність клітин. Дослідники продемонстрували, що EGCG пригнічує генерацію Cu(II)-індукованих активних форм кисню (ROS), що призводить до зниження надмірної експресії та фібриляції -syn у клітинах. Крім того, комбінація Cu та EGCG показала кращий кріозахист, ніж EGCG окремо. Тут варто зазначити, що Cu(II) є аноксидантом, який також прискорює фібриляцію та агрегацію білка [183].

Існують також докази нейропротекторної дії EGCG у моделях нейротоксичності нейротоксинів хвороби Паркінсона, включаючи такі сполуки, як 6-гідроксидопамін (6-OHDA), 1-метил-4-феніл{{4 }},2,3,6-тетрагідропіридин (MPTP), ротенон (ROT) і паракват. EGCG продемонстрував чудовий захист нейронів від параквату,6-OHDA та MPP+ нейротоксичності, хоча не проти ROT [173,175,178,180,181].

При оцінці нейропротекторних ефектів EGCG на оброблені ROT дисоційовані мезенцефалічні культури та органотипові культури смугастого тіла, EGCG частково протидіяв ефектам ROT у культурах зрізів смугастого тіла через зниження оксиду азоту (NO), але не дисоціював клітини проти токсичності ROT [178] .

Хоча останнє дослідження не продемонструвало, що EGCG захищає від нейротоксичності, спричиненої ROT, у клітинних моделях, нещодавно було повідомлено, що EGCG має нейропротекторну дію in vivo на моделі PD, індуковані ROT [206, 207]. Разом ці результати моделей нейротоксичності in vitro підтверджують думку про те, що EGCG можна використовувати як нейропротекторний засіб для лікування НД.

For more information:1950477648nn@gmail.com