Teh Hijau Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) Menyasarkan Salah Lipatan Protein dalam Penemuan Ubat Untuk Penyakit Neurodegeneratif Bahagian 2

3. Salah Lipatan Protein dalam Penyakit Neurodegeneratif

Penukaran protein dari keadaan asalnya kepada agregat tersalah lipat dikaitkan dengan dan dianggap sebagai punca beberapa ND, termasuk AD dan PD [133]. Kesalahan lipatan, pengagregatan, dan pemendapan protein tertentu adalah ciri utama kebanyakan ND progresif [21,134].

Protein adalah salah satu nutrien penting untuk tubuh manusia. Ia adalah unsur asas yang membentuk sel-sel badan dan juga merupakan salah satu asas bahan penting untuk pelbagai fungsi fisiologi tubuh manusia. Protein juga memainkan peranan penting dalam meningkatkan daya ingatan.

Pertama sekali, protein boleh membantu kita meningkatkan keupayaan berfikir dan dengan itu meningkatkan daya ingatan kita, kerana protein adalah komponen asas sel saraf. Neuron adalah unit asas yang membentuk otak dan sistem saraf. Pemprosesan memori dan penghantaran maklumat dalam otak memerlukan komunikasi dan koordinasi antara neuron. Oleh itu, pengambilan protein yang mencukupi boleh membantu kita melindungi sistem saraf dan meningkatkan interaksi antara sel-sel saraf dan neuron di otak, dengan itu meningkatkan keupayaan untuk belajar, mengingat, dan berfikir.

Kedua, protein boleh membantu kita menstabilkan emosi kita, melegakan kebimbangan dan tekanan, dan dengan itu menggalakkan peningkatan ingatan. Kajian telah menunjukkan bahawa orang yang kekurangan protein sering menunjukkan gejala ketidakstabilan emosi seperti kerengsaan, ketegangan, dan kerengsaan kerana protein adalah asas untuk mensintesis bahan yang mengawal emosi. Ia boleh membantu tubuh manusia mensintesis neurotransmitter seperti dopamin, dengan itu mengawal emosi. Apabila emosi kita stabil dan santai yang mungkin, keupayaan memproses maklumat otak dapat dimaksimumkan, dan ingatan kita juga akan bertambah baik dengan sewajarnya.

Secara ringkasnya, protein adalah nutrien penting yang diperlukan untuk tubuh manusia, dan ia juga memainkan peranan yang tidak boleh ditukar ganti dalam meningkatkan daya ingatan. Oleh itu, kita mesti memberi tumpuan kepada pengambilan protein dalam diet harian kita, meningkatkan fungsi pelbagai organ penting badan, meningkatkan keupayaan berfikir dan kestabilan emosi, dan menjadikan kita berprestasi lebih baik dan lebih baik dalam pembelajaran dan kerja. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan ingatan, dan Cistanche boleh meningkatkan ingatan dengan ketara kerana Cistanche mempunyai kesan antioksidan, anti-radang dan anti-penuaan, yang boleh membantu mengurangkan pengoksidaan dan tindak balas keradangan dalam otak, dengan itu melindungi kesihatan sistem saraf. Selain itu, Cistanche juga boleh menggalakkan pertumbuhan dan pembaikan sel saraf, dengan itu meningkatkan ketersambungan dan fungsi rangkaian saraf. Kesan ini boleh membantu meningkatkan ingatan, keupayaan pembelajaran, dan kelajuan berfikir, dan juga boleh mencegah berlakunya disfungsi kognitif dan penyakit neurodegeneratif.

Klik sekarang untuk meningkatkan fungsi otak

A , tau, -syn, TDP-43, huntingtin atau protein prion (PrP) hanyalah beberapa contoh protein khusus penyakit yang boleh mengagregat dan menyumbang kepada patogenesis ND (Rajah 2).

Agregat protein yang salah lipatan menyebabkan ketoksikan selular dan akhirnya membawa kepada kematian sel dalam patologi neurodegeneratif. Dalam semua kes, proses pengagregatan memainkan peranan penting dalam perkembangan penyakit sama ada disebabkan oleh kehilangan fungsi protein (sebagai akibat daripada pengagregatan itu sendiri) atau ketoksikan agregat larut [17,22].

Memandangkan ND berasal melalui laluan pengagregatan biasa, dengan agregat berkongsi struktur yang serupa, tidaklah menghairankan bahawa agregat ini menyebabkan kerosakan selular melalui mekanisme yang serupa.

Walau bagaimanapun, perbezaan utama antara protein tersalah lipat berlaku disebabkan oleh lokasi agregat, sama ada intra- atau ekstraselular, dan kepekatannya, yang bergantung kepada beberapa faktor, termasuk kestabilan fibril [93].

Telah diketahui umum bahawa salah lipatan, pengagregatan, dan pengumpulan protein memuncak kepada kerosakan pada kemudianeuron di mana protein terkumpul, menyebabkan proses neurodegenerasi [135].

Protein tertentu boleh dilipat menjadi konformasi alternatif yang stabil, yang dalam kebanyakan kes mengakibatkan pengagregatan dan pengumpulan dalam tisu sebagai deposit fibrillar [136].

Peningkatan bukti menunjukkan bahawa pemasangan fibril amiloid disertai oleh perubahan konformasi dalam protein agregat. Polipeptida A dan -syn yang 'terbuka asli', sebagai contoh, mempunyai struktur gegelung rawak terutamanya dalam keadaan asal larutnya [24].

Walau bagaimanapun, dalam proses fibrilogenesis (Rajah 3), strukturnya bertukar menjadi konformasi lembaran, menunjukkan bahawa pembentukan helaian memacu proses pemasangan amiloid.

Di samping itu, eksperimen in vitro mencadangkan bahawa protein tersalah lipatan ini mudah membentuk struktur silang dengan profil kinetik pengagregatan yang biasanya memaparkan lengkung sigmoidal di mana protein berkumpul menjadi oligomer (fasa lag) sebelum pemanjangan fibril (fasa pertumbuhan) dan dataran tinggi di mana fibril dan bebas. monomer berada dalam keseimbangan (fasa tepu) [137,138].

Malah, pembentukan fibril amiloid adalah proses berbilang fasa yang kompleks yang terdiri daripada tiga fasa: nukleasi atau fasa ketinggalan, pemanjangan atau fasa pertumbuhan, dan fasa tepu.

Fasa lag bermula dengan monomer yang menjalani penyusunan semula struktur dan pemasangan sendiri menjadi dimer, trimer dan/atau oligomer. Dalam fasa pertumbuhan, nukleus oligomer bertindak sebagai templat untuk monomer dalam larutan dan diteruskan dengan pemanjangan fibril, dibantu oleh pemecahan, nukleasi sekunder, dan penggabungan fibril.

Akhirnya, fibrilformasi mencapai keseimbangan dalam fasa tepu dengan fibril matang dan kepekatan berkurangan spesies monomerik [138].

Terutamanya, penemuan Stanley Prusiner bahawa PrP boleh tersalah lipat menjadi konformasi patologi yang mengekodkan maklumat struktur yang mampu membiak dan mendorong neuropatologi yang teruk telah menyumbang dengan ketara ke arah memahami ND lain [139,140].

Walaupun terdapat bukti yang semakin meningkat bahawa ND lain, terutamanya AD (A andtau) dan PD ( -syn), mempamerkan sekurang-kurangnya beberapa sifat yang sama seperti PrP tersalah lipatan, banyakND dengan komponen salah lipatan protein kini dirujuk sebagai 'seperti prion' [141,142].

Walaupun protein berbeza terlibat dalam setiap ND, proses salah lipatan dan pengagregatan protein adalah sangat serupa. Protein yang tersalah lipat dipindahkan antara sel, menjadi apa yang disebut sebagai 'benih patologi' [136].

Kajian eksperimen menunjukkan bahawa himpunan ini datang daripada pengagregatan benih seperti prion bagi protein terlipat tertentu yang membina dan terkumpul untuk membentuk lesi intraselular dan/atau ekstraselular tipikal bagi setiap gangguan [135,143,144]. Paradigma prion telah muncul sebagai asas molekul penyatuan untuk patogenesis banyak ND [145].

Paradigma prion berpendapat bahawa pengagregatan salah lipatan dan pembenihan protein tertentu adalah punca asas gangguan tertentu. Penemuan ini mempunyai implikasi yang luas untuk memahami mekanisme yang terlibat dalam permulaan dan perkembangan ND, serta untuk reka bentuk rawatan baru dan strategi diagnosis.

Penyelidik kini menumpukan pada membangunkan terapi untuk gangguan salah lipatan protein yang menggunakan pelbagai strategi. Ini termasuk menghalang pengeluaran protein berkaitan penyakit yang terdedah kepada salah lipatan, menghalang pengagregatan protein tersalah lipatan, menyingkirkan dan menghalang penyebaran protein tersalah agregat, dan memanipulasi sistem selular untuk mengurangkan kesan toksik protein tersalah lipatan [19].

Oleh kerana salah lipatan dan pengagregatan protein adalah punca utama banyak ND, beberapa kajian telah mengkaji potensi menyasarkan proses fibrilasi protein amiloid untuk memerangi neurodegenerasi.

Satu susunan sebatian telah dikenal pasti sebagai perencat atau modulator yang berpotensi untuk salah lipatan dan pengagregatan protein. Terutamanya, kebanyakan molekul yang menjanjikan yang telah dikenal pasti sasaran tersalah lipatan A dan -syn; molekul ini kelihatan mengikat kepada oligomer dan agregat yang lebih besar seperti plak asamyloid [146,147].

Sebatian sedemikian boleh dikategorikan kepada tiga jenis utama: antibodi, perencat peptida dan perencat molekul kecil seperti NP [132]. Akhirnya, memandangkan berbilang bukti yang menyokong salah lipatan protein sebagai punca biasa dan mekanisme patologi dalam ND, ia telah dicadangkan. bahawa terapi biasa untuk gangguan yang tidak boleh diubati ini mungkin mungkin [24].

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa potensi EGCG terhadap banyak ND mengukuhkan kemungkinan untuk membangunkan terapi ubat biasa untuk ND yang berbeza. Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, peranan polifenol semulajadi EGCG terhadap salah lipatan dan pengagregatan protein telah dikaji secara meluas.

Pelbagai bukti kini tersedia untuk menyokong potensi EGCG untuk menghalang fibrilasi dan berpotensi mendorong pembongkaran protein agregat tersalah lipat (A , tau, dan -syn) [148-151].

3.1. Silap lipatan A dalam AD

A ialah peptida tersalah lipat yang terlibat dalam patogenesis AD, dan plak yang terdiri daripada peptida A terkumpul mempunyai ciri yang ketara dalam patologi AD; Oleh itu, kebanyakan ubat yang diuji untukAD sejak dua dekad yang lalu telah menyasarkan peptida A [50,66].

Peptida A ialah39–42-peptida panjang sisa yang terdapat dalam plak nyanyuk otak pesakit AD [61]. Peptida ini adalah serpihan proteolitik yang dihasilkan oleh metabolisme protein prekursor transmembraneamyloid (APP), yang kemudiannya terkumpul sendiri dalam larutan akueus, daripada monomer larut dan kebanyakannya tidak berstruktur kepada fibril tersusun yang tidak larut.

Sebaik sahaja A terkumpul menjadi fibril di luar sel, ia menjadi tahan terhadap pembelahan proteolitik [61,152]. Pembelahan APP oleh keluarga enzim kompleks ( -secretases dan -secretases)melepaskan peptida A sebagai monomer tidak berstruktur terutamanya [152]. Memandangkan hidrofobisiti struktur utama, A boleh dibahagikan kepada empat kawasan: dua kawasan hidrofobik dan dua kawasan hidrofilik.

16 residu N-terminal pertama membentuk ekor hidrofilik, manakala dua kawasan hidrofobik terdiri daripada bahagian pusat L17–A21 dan terminal-C A30–V40/A42, yang dipisahkan oleh kawasan hidrofilik pusat E22–G29.

Kedua-dua kawasan hidrofobik A mempamerkan kecenderungan struktur sekunder untuk -struktur. Kawasan ini secara sementara mengamalkan konformasi dan kemudian boleh melipat secara sementara menjadi ahairpin.

Telah dicadangkan bahawa monomer A dalam larutan menggunakan konformasi seperti jepit rambut sementara, manakala sisa D23 hingga K30 terlibat secara langsung dalam pembentukan jepit rambut [152]. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, walaupun ciri-ciri berbahaya plak nyanyuk, sebahagian besar bukti melibatkan oligomerik larut. A sebagai spesies molekul paling neurotoksik [70,153,154].

Pengagregatan salah lipatan dan ekstraselular peptida A telah diiktiraf sebagai punca utama perkembangan AD, yang membawa kepada pembentukan oligomer A toksik dan pemendapan plak -amyloid di otak [61]. Telah dicadangkan bahawa spesies oligomerik A mungkin mewakili sasaran biologi yang sah [66,155,156].

3.2. Tersilap -Syn dalam PD

Protein -syn kebanyakannya disetempat di tapak sinaptik, di mana ia berinteraksi dengan banyak rakan kongsi seperti pengangkut monoamine, komponen sitoskeletal, membran lipid, pendamping, dan protein berkaitan vesikel sinaptik (SV) [157].

-syn adalah monomer dan bercelaru dalam bentuk fisiologinya, walaupun sesetengah kajian memperdebatkan sama ada ia menggunakan tetramer heliks dalam vivo [158-160]. Selain pengagregatan intraselular -syn tersalah lipat dikaitkan dengan PD, ia telah dikaitkan dengan ND lain seperti AD, atrofi sistem berbilang (MSA), dan demensia dengan badan Lewy.

Tambahan pula, kumpulan gangguan yang dipanggil synucleinopathies dicirikan oleh pengumpulan kemasukan yang kaya dengan protein -syn yang boleh muncul kemudian dalam kehidupan [161,162]. Adalah dipercayai bahawa pelbagai jenis spesies terkumpul (oligomer, protofibril, fibril, dan lain-lain) terbentuk semasa proses pengagregatan -syn dalam synucleinopaties ini dan sekurang-kurangnya ada yang mungkin neurotoksik dan membawa kepada neurodegenerasi [163].

Oleh itu, menyasarkan pengumpulan neuron -syn adalah menarik sebagai kaedah yang berpotensi untuk melambatkan perkembangan PD dan synucleinopathies lain [164].

140-asid amino -syn ialah protein neuron 14 kDa yang dikodkan oleh kromosom manusia gen SNCA 4 [165]. Urutan asid amino utamanya boleh dibahagikan kepada tiga domain utama: domain terminal-N (1–60), domain pusat (61–95), dan domain terminal-C (96–140).

Domain N-terminal, yang mengandungi jujukan konsensus berbilang berulang (KTKEGV) dan mempunyai kecenderungan -heliks, dicirikan oleh terminal amino kaya lisin anamphipathic, yang memainkan peranan penting dalam memodulasi interaksinya dengan membran dan karboksi berasid yang tidak teratur. ekor terminal. Ekor telah terlibat dalam mengawal penyetempatan nuklear dan interaksi dengan logam, molekul kecil dan protein.

Kawasan tengah -syn mengandungi motif hidrofobik tinggi yang dikenali sebagai komponen bukan amiloid bagi plak amiloid AD (NAC), yang terlibat dalam pengagregatan -syn apabila memperoleh struktur -helaian. Rantau NAC sangat diperlukan untuk pengagregatan -syn.

Domain C-terminal diperkaya dengan sisa bercas negatif dan prolin, memberikan fleksibiliti kepada polipeptida [166,167]. Oleh kerana rantau NAC -syn memberikan kecenderungan yang tinggi untuk protein tersalah lipatan, ia membentuk himpunan amiloid -helaian, juga dipanggil fibril, di bawah keadaan patologi.Walau bagaimanapun, pemasangan -syn ke dalam fibril amiloid adalah dinamik, dan kewujudan spesies oligomerik pertengahan telah dikaji secara meluas [164].

Serupa dengan oligomer A , -syn oligomer menyebabkan lebih banyak kesan neurotoksik daripada himpunan fibrillar yang lebih besar, membuat kesimpulan bahawa ia mungkin spesies patogen utama [168].

Hipotesis perantaraan toksik dibina berdasarkan pandangan ini, menunjukkan bahawa oligomer toksik mengganggu integriti membran melalui pembentukan liang amiloid, manakala produk akhir fibrillar hanyalah hasil sampingan detoksifikasi.

Pandangan ini disokong oleh fakta bahawa badan Lewy yang mengandungi fibril sering dijumpai dalam neuron dopaminergik yang sihat [169-171].

4. EGCG untuk Merawat Penyakit Neurodegeneratif

Memandangkan potensi utama penggunaan teh hijau dalam rawatan ND, katekin teh hijau telah dikaji secara meluas, termasuk kajian in vitro dan in vivo serta ujian klinikal [16,117]. Potensi terapeutik EGCG, sebatian bioaktif utama teh hijau, adalah kini terkenal dalam penyelidikan ND [10]. Sepanjang 20 tahun yang lalu, EGCG telah ditunjukkan untuk melawan tekanan oksidatif dan meningkatkan fenotip seperti AD dan PD dalam model in vitro dan in vivo yang berbeza (Jadual 2 dan 3).

4.1. Bukti daripada Model Neurotoksisiti In Vitro

Pada tahun 1990-an, kajian dengan model neurotoksisiti akibat A menunjukkan bahawa kehadiran A 1-42 membawa kepada neurotoksisiti dan peningkatan pengoksidaan protein dan, akibatnya, tekanan oksidatif [220-222].

Ketoksikan neuroprotin A dimediasi melalui radikal bebas oksigen dan boleh dilemahkan oleh antioksidan dan penghapus radikal bebas. Oleh itu, pengurangan tekanan oksidatif oleh sebatian antioksidan boleh menjadi strategi terapeutik yang berpotensi untuk merawat AD.

Pada awal tahun 2000-an, sifat antioksidan kuat polifenol EGCG teh hijau telah disiasat dalam model neurotoksisiti akibat A yang menggunakan neuron hippocampal berbudaya, dengan keputusan menunjukkan bahawa EGCG mempunyai kesan perlindungan terhadap apoptosis neuron akibat A daripada memusnahkan spesies oksigen reaktif. daripada laporan pertama tentang faedah EGCG untuk mencegah AD [172].

Selepas itu, mekanisme molekul yang mendasari kesan neuroprotektif ECG dalam model neurotoksisiti yang disebabkan oleh A telah disiasat dengan fokus pada metabolisme selular glutation berkurangan dengan sifat antioksidan. Keputusan menunjukkan bahawa rawatan EGCG menguatkan kumpulan glutation selular melalui ekspresi tinggi -glutamylcysteine ​​ligase [176].

Tekanan oksidatif juga telah ditunjukkan untuk mendorong sel-sel inneuronal upregulasi protein BACE-1, yang merupakan enzim pengehad kadar dalam pemprosesan APP dan penjanaan A, serta menjadi sasaran terapeutik untuk AD [223,224]. Walaupun pendedahan kultur nada A 1-42 meningkatkan tahap protein BACE-1, rawatan EGCG melemahkan pengeluaran oksigen radikal dan pembentukan struktur helaian yang disebabkan oleh A [174] dengan ketara.

Pada awal 2010-an, diketahui bahawa EGCG menghalang ujian bebas insel fibrilogenesis A dan -syn; penyelidik kemudian menyiasat sama ada EGCG boleh merombak agregat A dan -syn yang tidak larut dalam sistem model sel [148].

Penyelidikan ini menunjukkan bahawa EGCG boleh mengurangkan ketoksikan selular fibril A dan -syn matang dengan mengubahsuai strukturnya. Pengubahsuaian struktur amiloid kaya-lembaran yang dimediasi olehEGCG membawa kepada kemunculan agregat protein amorf yang lebih kecil yang tidak toksik kepada sel mamalia [148]. Pada tahun 2017, penggunaan sel PC12 yang ditransduksikan-syn telah dilakukan untuk menyiasat kesan perlindungan EGCG, memberikan bukti bahawa EGCG boleh melindungi sel-sel ini daripada kerosakan yang disebabkan oleh -syn dengan menghalang ekspresi berlebihan dan fibrilasi -syn dalam sel [151].

Kajian yang lebih terkini melaporkan bahawa EGCG boleh mengganggu fibrilasi -syn yang disebabkan oleh Cu(II) dan melindungi daya maju sel. Para penyelidik menunjukkan bahawa EGCG menghalang penjanaan spesies oksigen reaktif (ROS) disebabkan Cu(II), yang membawa kepada pengurangan ekspresi berlebihan dan fibrilasi -syn dalam sel. Selain itu, gabungan Cu dan EGCG menunjukkan perlindungan krio yang lebih baik daripada EGCG sahaja. Di sini, perlu diperhatikan bahawa Cu(II) adalah anoksidan yang juga mempercepatkan fibrilasi dan pengagregatan protein [183].

Terdapat juga bukti kesan neuroprotektif EGCG dalam model neurotoksisiti PD Parkinsonian neurotoksin termasuk sebatian seperti 6-hidroksidopamin(6-OHDA), 1-metil-4-fenil{{4 }},2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), rotenone (ROT), danparaquat. EGCG telah menunjukkan perlindungan neuron yang luar biasa terhadap paraquat,6-OHDA, dan neurotoksisiti MPP+, walaupun tidak terhadap ROT [173,175,178,180,181].

Dalam penilaian kesan neuroprotektif EGCG pada kultur mesencephalic terdisosiasi yang dirawat ROT dan kultur striat organotip, EGCG sebahagiannya menentang kesan ROT dalam kultur hirisan striatal melalui pengurangan nitrik oksida (NO) tetapi tidak mengasingkan sel terhadap ketoksikan ROT [178] .

Walaupun kajian terakhir tidak menunjukkan bahawa EGCG melindungi terhadap neurotoksisiti yang disebabkan oleh ROT dalam model sel, baru-baru ini dilaporkan bahawa EGCG mempunyai kesan neuroprotektif dalam vivo pada model PD yang disebabkan oleh ROT [206,207]. Bersama-sama, hasil daripada model neurotoksisiti in vitro ini menyokong tanggapan bahawa EGCG boleh digunakan sebagai agen pelindung saraf untuk merawat ND.

For more information:1950477648nn@gmail.com