Wawasan Mengenai Patogenesis Penyakit Neurodegeneratif: Fokus Pada Disfungsi Mitokondria Dan Tekanan Oksidatif Bahagian 2

Beberapa pengubahsuaian pasca terjemahan juga mengawal dinamik mitokondria. Drp1phosphorylation boleh merangsang sama ada pembelahan atau gabungan bergantung pada tapak fosforilasi [100,101].

Dengan perkembangan berterusan neurosains, semakin banyak kajian telah menunjukkan bahawa terdapat hubungan rapat antara dinamik mitokondria dan ingatan, yang mempunyai makna positif dan progresif.

Mitokondria adalah organ penting dalam sel, dengan dua fungsi utama: satu adalah untuk menyediakan tenaga untuk sel, dan satu lagi adalah untuk mengawal perkembangan sel dan aktiviti kehidupan. Fungsi mitokondria bukan sahaja berkaitan dengan kesihatan sel tetapi juga berkait rapat dengan kesihatan fizikal badan manusia. Ingatan manusia adalah salah satu daripadanya.

Kajian mendapati bahawa dalam otak manusia, banyak perubahan telah berlaku dalam dinamik mitokondria, seperti peningkatan ketumpatan mitokondria, migrasi mitokondria, dan penjanaan semula mitokondria. Perubahan ini bukan sahaja berkaitan dengan kesihatan neuron di otak tetapi juga berkait rapat dengan peningkatan daya ingatan otak.

Secara khusus, dinamik mitokondria boleh menggalakkan penghantaran maklumat antara neuron otak, dengan itu menggalakkan pembentukan, penyatuan, dan pembaharuan ingatan dan pembelajaran. Di samping itu, sukan lasak dan jenis sukan lain boleh menggalakkan peningkatan ketumpatan mitokondria, dengan itu meningkatkan daya ingatan otak dan keupayaan kognitif.

Oleh itu, kita harus mengambil bahagian secara aktif dalam beberapa aktiviti yang bermanfaat untuk kesihatan fizikal, seperti senaman, kecergasan, membangunkan tabiat pemakanan yang baik, dan lain-lain, untuk menggalakkan perkembangan dinamik mitokondria dan meningkatkan daya ingatan dan keupayaan kognitif. Pada masa yang sama, kita juga harus memberi perhatian kepada rehat, mengurangkan tekanan, mengekalkan kesihatan yang baik, dan dengan itu secara aktif merawat kehidupan masa depan.

Secara ringkasnya, terdapat hubungan rapat antara dinamik mitokondria dan ingatan. Gaya hidup aktif dan tabiat sihat bermanfaat kepada perkembangan dinamik mitokondria, dengan itu meningkatkan daya ingatan otak dan keupayaan kognitif. 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 tindak balas oksidatif dan 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 tahu cara untuk meningkatkan fungsi otak

Fosforilasi MFF meningkatkan pengambilan Drp1, dan pembelahan mitokondria yang seterusnya [102], manakala ubiquitination Mfn1 asetilasi menggalakkan degradasi proteasomalnya [103]; fosforilasi Mfn1 oleh ERK menghalang gabungan mitokondria, menggalakkan apoptosis [104].

Keadaan nutrien tertentu juga secara tidak langsung mengawal keseimbangan antara kedua-dua proses ini. Walaupun kelaparan membawa kepada mitokondria bersatu dan memanjang, persekitaran yang kaya dengan nutrien disertai oleh mitokondria yang berpecah-belah [105,106].

3.4. Autophagy

Autophagy adalah satu lagi langkah penting dalam mengekalkan keseimbangan antara sintesis protein dan pembersihan, biogenesis organel, dan degradasi, dengan itu mempromosikan kesihatan selular [107]. Berdasarkan bagaimana kargo yang disasarkan dihantar untuk tolysosomes degradasi, autophagy boleh dikelaskan kepada [107,108]:

- Macroautophagy, di mana autofagosom, vesikel bermembran dua, membentuk, dan bercantum dengan lisosom dan selepas itu kandungannya terdegradasi oleh hidrolase berasid lisosom;

- Microautophagy, proses di mana lisosom membungkus pelbagai sebatian sitosol yang terdegradasi selepas involusi membran [109];

- Autophagy-mediated Chaperone, satu proses di mana pendamping mengikat protein dan reseptor yang rosak pada membran lisosom, diikuti dengan pemindahan protein ke dalam lisosom untuk degradasi [110].

Autophagy untuk mitokondria yang rosak juga dikenali sebagai mitophagy. Permulaan mitophagy stepin pertama ialah pembentukan membran pengasingan, autophagosome, dipercayai berasal daripada MAM, membran ER, atau membran plasma [111,112], diikuti dengan pengaktifan kompleks pra-permulaan, yang mengandungi ULK1 (Unc{{ 4}}seperti kinase1, Atg 13 dan 101 (protein berkaitan autophagy), dan FIP200 (rakan interaksi keluarga kinase lekatan fokus 200) [113]. beclin1, Atg 14, autophagy, dan beclin 1 regulator (AMBRA1), serta pengisihan protein vaskular 34 dan 15 (Vps 34 dan 15) untuk menghasilkan fosfatidylinositol3-fosfat (PI3P).

Pi3P juga dikenali sebagai kompleks permulaan [114]. Selepas pengaktifan, kedua-dua kompleks translokasi ke tapak nukleasi fagofor [108]. PI3P diiktiraf dan berinteraksi dengan protein lain yang terletak di IM, seperti protein ulangan WD yang berinteraksi dengan phosphoinositide (WIPI) dan protein yang mengandungi domain FYVE [115] dan membawa kepada siri konjugasi Atgs pada fagofor, yang memuncak dalam pembelahan pro-LC3 (rantai ringan 3) oleh Atg4 kepada LC3-I, diubah lagi oleh phosphatidylethanolamine kepadaLC3-II, dan membawa kepada pemanjangan dan penutupan membran pengasingan [116,117].

Asid Υaminobutiric acid A-receptor-associated protein (GABARAP) dan GABARAP-like1 protein (GABARAPL1) dipercayai memainkan peranan yang sama dengan LC3 dalam autophagosomeexpansion [118].

Protein isyarat mTOR (sasaran mamalia rapamycin) sangat memodulasi autophagy. Perencatan mTOR, seperti yang berlaku dalam kebuluran, menyahfosforilasi dan mengaktifkan Atg13, menyalakan proses mitophagy [119].

Apabila faktor pertumbuhan dan nutrien selular banyak, mTOR memfosforilasi Atg 13, menghalang pengikatannya kepada ULK1 dan pengambilan FIP200 [107]. Percantuman autofagosom kepada lisosom dimediasi oleh Rab7 dan LAMP-2, protein transmembran lisosom [120,121]. Selepas pelakuran, lisosomalenzim, terutamanya cathepsin, merendahkan kandungan autofagosom [122].

Dalam mitophagy bukan pengantara reseptor, proses induksi mitophagy mengaktifkan kinase 1 (PINK1) yang disebabkan oleh PTEN, yang terkumpul pada OMM dan merekrut dan memfosforilasi Parkin [123,124]. Parkin terkumpul pada OMM dan berada di mana-mana OMMprotein, yang membawa kepada peningkatan aktiviti PINK1 dan lebih banyak pengambilan Parkin [113].

Antara protein yang terdapat di mana-mana oleh Parkin ialah saluran anion yang bergantung kepada voltan 1(VDAC1), Mfn1, dan Mfn2, serta TOM20 (translocase membran mitokondria luar 20), yang mengawal gabungan mitokondria.

Ubiquitination Mfn1/2 akan menyekat proses gabungan dan membenarkan pengasingan mitokondria yang kecil dan rosak [125].

Protein yang ada di mana-mana merekrut protein penyesuai autophagy, seperti OPTN (optineurin), NBR1 (jiran BRCA1), TAX1BP1 (protein pengikat-1 Cukai), NDP52 (protein titik nuklear52) atau sequestosome-1, yang berinteraksi dengan protein autofagosom seperti GABARAP atauLC3 melalui kawasan berinteraksi LC3 (LIR) untuk mengantara pembentukan autofagosom dan gabungan dengan lisosom [126,127]. Rajah 2 menunjukkan secara skematik proses mitophagy.

Rajah 2. Gambarajah skematik mitophagy. Proses induksi mitophagy mengaktifkan PINK1, yang terkumpul pada OMM dan merekrut dan memfosforilasi Parkin.

Yang terakhir ini ubiquitinates protein OMM, seperti mitofusins ​​1 dan 2 (Mfn), saluran anion bergantung voltan 1 (VDAC1), dan TOM20 (translocase membran mitokondria luar 20).

Pembentukan autofagosom bermula dengan pengaktifan kompleks pra-permulaan, yang mengandungi ULK1 (Unc-51-seperti kinase 1), Atg 13 dan101 (protein berkaitan autophagy) dan FIP200 (rakan kongsi interaksi keluarga kinase lekatan fokus 200), dan diteruskan dengan pengambilan kelas III phosphatidylinositide 3-kinase (PI3K), beclin1, Atg 14, AMBA1 (autophagy dan beclin 1 regulator), dan Vps 34 dan 15 (penyisihan protein vaskular), menghasilkan pengeluaran fosfatidylinositol 3- fosfat (PI3P).

Protein penyesuai recruitautophagy yang terdapat di mana-mana, seperti gen BRCA1 jiran (NBR1), optineurin (OPTN), protein pengikat-1cukai (TAX1BP1), protein titik nuklear 52 (NDP52) atau sequestosome-1, yang berinteraksi dengan protein autofagosom seperti GABARAP atau LC3 untuk mengantara pembentukan autofagosom. Percantuman theautophagosome dengan lisosom dimediasi oleh LC3, Rab7, LRRK2 dan LAMP-2 (lihat teks).

Walau bagaimanapun, laluan mitophagy bebas Parkin juga wujud [113], seperti mitophagy pengantara reseptor. Protein yang paling banyak dikaji yang terlibat dalam mitophagy pengantara reseptor ialah AMBRA1, FUNDC1 (protein yang mengandungi domain FUN14 1), NIX (Nip3-likeprotein) dan BNIP3, terletak pada OMM, serta cardiolipin dan prohibitin 2 (PHB2). )pada IMM [113].

Reseptor ini boleh mengikat LC3 dengan cara bebas Parkin [128] dan mendorong mitophagy. Transkripsi mereka boleh diaktifkan dalam pelbagai keadaan. Sebagai contoh, transkripsi BNIP3 dan NIX diaktifkan oleh hipoksia melalui hypoxia-induciblefactor 1 alpha (HIF1 ) [129], yang, selepas fosforilasi mempunyai pertalian mengikat yang tinggi untukLC3 [130]. Defosforilasi FUNDC1 oleh hipoksia memudahkan pengikatannya kepada LC3 [131].

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, penyelidik telah menunjukkan bahawa mitokondria boleh diekstrusi daripada sel dan diambil oleh endositosis atau fagositosis oleh sel-sel jiran, di mana mereka akhirnya menjalani mitophagy, fenomena yang dipanggil mitophagy transcellular [113,132].

Adalah munasabah untuk mengandaikan bahawa pemindahan mitokondria kembali ke soma sel daripada dendrit oraxon akan menjadi tidak menguntungkan secara bertenaga, itulah sebabnya neuron melepaskan atsinaps mitokondria untuk didegradasi oleh sel glial [133].

Sebaliknya, sel glial boleh memindahkan mitokondria ke neuron dan melindungi yang terakhir daripada hipoksia dan kegagalan bertenaga [134]. Laluan tepat untuk pemindahan mitokondria masih disiasat, tetapi beberapa kajian mencadangkan peranan penting untuk protein yang menghubungkan mitokondria kepada protein motor sitoskeletal, iaitu MIRO1 [135] manakala yang lain menunjukkan penglibatan astrocytic GFAP (glial acidicfibrillary protein) dan neuron UCP2 (protein uncoupling 2). ) [136].Satu lagi cara untuk melupuskan mitokondria yang rosak telah dikenal pasti pada tahun 1992 [137]dan dinamakan mitoptosis.

Ia membolehkan sel merendahkan mitokondria tanpa membuka MPTP dan menyalakan apoptosis [113]. Mitoptosis mungkin diaktifkan oleh depolarisasi membran mitokondria, kerosakan DNA mitokondria (mtDNA), dan ROS [113].

Mekanisme mitoptosis yang tepat memerlukan kajian lanjut, tetapi beberapa situasi telah diterangkan, seperti pembengkakan dan pemecahan krista diikuti oleh penyemperitan sitoplasma serpihan krista melalui pecahnya OMM [138], atau kemerosotan krista melalui penyatuan IMM dengan pemeliharaan OMM yang utuh. [138].

ROS memainkan peranan penting dalam pengawalseliaan autophagy dan mitophagy. Satu laluan, yang dinyatakan di atas, ialah laluan mTOR. Persekitaran yang kaya dengan asid amino membawa kepada pemindahan kompleks mTOR 1 (mTORC1) ke permukaan lisosom, di mana ia berinteraksi dengan Rheband mengaktifkan mTOR [139], manakala dalam kelaparan mTOR berkolokalisasi dengan LC3 dan memulakan autophagy [140].

Memandangkan pengoksidaan mTOR menghalang aktivitinya, kemungkinan besar ROS mengawal langkah ini [141]. Selanjutnya, S-nitrosasi IκB kinase dan JNK1 oleh nitrik oksida menghalang aktiviti mereka, yang seterusnya, menghalang ketidakaktifan mTOR dan pembebasan Beclin daripada kompleks Beclin-Bcl-2 [93,142].

Laluan lain ialah kompleks-1-kelas III PI3K beclin, dengan siri kofaktor seperti AMBRA1, faktor interaksi Bax 1 (Bif-1) atau Rubicon (domain RUN dan beclin yang mengandungi domain kaya sistein -1-protein berinteraksi) [143]. Pengawal selia autophagy yang lain termasuk reseptor IP3, AMPK (50-kinase protein diaktifkan AMP) dan DAPK (kinase protein berkaitan kematian) [144,145].

ROS dan spesies nitrogen reaktif mendorong pengubahsuaian protein pasca translasi yang juga mengawal aktiviti faktor transkripsi. Contohnya, dalam laluan Nrf2 (nuclearfactor-erythroid 2-related factor 2)/Keap1 (Kelch-like enoyl-CoA hydratase-associatedprotein 1), pengubahsuaian Keap1 membawa kepada pembebasan Nrf2, yang mengikat kepada ARE( elemen tindak balas antioksidan) dan dipindahkan ke nukleus, di mana ia mengaktifkan transkripsi gen dan protein enzim antioksidan, seperti p62 atau p53.

Walaupun p62 mengaktifkan autophagy [146,147], p5 dikaitkan dengan kedua-dua autophagy-inhibiting dan -promotinggens melalui TIGAR (protein tumor 53-induced glycolysis and apoptosis regulator) dan DRAM (modulator autophagy terkawal kerosakan), masing-masing [148,149].

Sebaliknya, gangguan regulasi autophagy membawa kepada peningkatan tekanan oksidatif dan pengumpulan protein ubiquitinated, yang kedua menyebabkan disfungsi mitokondria dan menambahkan lagi ROSgenerasi dalam gelung suapan ke hadapan [93].

4. Otak dan Tekanan Oksidatif

Oksigen adalah penting untuk fungsi selular yang betul, terlibat dalam penjanaan ATP [61]. Malangnya, disebabkan status pengurangan metabolik univalen oksigen, dengan dua elektron tunggal oksigen berputar selari, ia boleh menerima hanya satu elektron pada satu masa [150], yang membawa kepada penjanaan spesies yang mempunyai satu elektron tidak berpasangan yang boleh wujud pada mereka sendiri, ditakrifkan oleh Halliwell sebagai radikal bebas [151].

Derivatif oksigen adalah sama ada radikal bebas, seperti anion superoksida (•O2−), radikal hidroksil (HO•), hidroperoksilradikal (HO2•), dan radikal peroksil (ROO•), atau bukan radikal yang boleh diubah menjadi radikal, seperti sebagai hidrogen peroksida (H2O2) [61,152].

Isyarat redoks digunakan secara meluas dalam otak [153], terlibat dalam transduksi isyarat dan transkripsi gen. Contohnya, NADPH oxidases (NOXs) mengawal potensiasi jangka panjang hippocampal [154] dan NOX2-superoxide dan hidrogen peroksida mengawal pertumbuhan sel progenitor hippocampal dalam otak dewasa melalui laluan isyarat phosphatidyl inositol 3 kinase (PI3K)/Akt [155].

Begitu juga, H2O2 yang diperolehi NOX mempunyai peranan yang bermanfaat dalam penjanaan semula akson dan pencarian laluan akson semasa pendawaian otak yang sedang berkembang [156,157]. Akibat daripada hipoksia, isyarat yang disebabkan oleh superoksida yang berasal dari mitokondria membawa kepada tindak balas penyesuaian [158].

Untuk mengimbangi kemungkinan kesan buruk radikal bebas yang berlebihan, sistem biologi mempunyai satu siri pertahanan antioksidan, yang boleh dibahagikan kepada enzimatik (dismutase superoksida, katalase, peroksidase glutation, pemindahan glutathione, thioredoxin, dan peroxiredoxin) dan pertahanan bukan enzim, seperti vitamin A, C, E, beta-karotena, atau glutation [159].

Apabila kadar pengeluaran radikal bebas melebihi keupayaan sistem biologi untuk meneutralkannya, tekanan oksidatif berlaku.

4.1. Kerentanan Otak kepada Tekanan Oksidatif

Sistem saraf sangat sensitif kepada tekanan oksidatif, disebabkan oleh beberapa sebab [153,160–162]:- Potensi tindakan menyebabkan kemasukan kalsium dan meningkatkan kepekatan kalsium intrasel daripada kira-kira 0.001 µm kepada kira-kira 100 µm [ 163].

Ca intraselular yang tinggi2+ mengaktifkan nNOS (neuronal nitric oxide synthase) dan membawa kepada pembentukan NO (nitric oxide) [164], yang mengikat kepada cytochrome c oxidase dan menghalang respirasi mitokondria [165]. Mitokondria cuba menampan kalsium intraselular, tetapi kelebihan kalsium seterusnya menyebabkan pembukaan MPTP yang berpanjangan dan menghalang penjanaan ATP, mendorong apoptosis [166].

Otak mempunyai permintaan tenaga yang sangat tinggi untuk mengekalkan kecerunan ionik dan menyokong penghantaran sinaptik [19] dan bergantung terutamanya pada mitokondria sinaptik untuk penjanaan tenaga yang diperlukan [167]. Sebagai contoh, pelepasan vesikel neurotransmitter memerlukan 1.64 × 105 ATP/s/vesicle [19].

- Otak mempunyai pertahanan antioksidan yang rendah. Sel neuron mempunyai 50 kali lebih sedikit hepatosit katalasetan [168], manakala glutation sitosol adalah kira-kira 50% lebih rendah dalam neuron berbanding dengan sel lain [153], dan ini mungkin mengurangkan aktiviti peroxiredoxin [169].- Microglia, sel imun otak, adalah diaktifkan oleh H2O2 [170] dan menghasilkansuperoksida melalui isoform NADPH oksidase, diperlukan untuk membunuh bakteria [171].

- Metabolisme neurotransmiter, seperti metabolisme dopamin melalui monoamineoxidases, menjana ROS [153,172].- Neurotransmitter, seperti dopamin, serotonin, atau adrenalin, boleh mengoksida secara automatik dan menjana superoksida [173,174].

- Otak diperkaya dengan logam peralihan aktif redoks, seperti Cu+ atau Fe2+ [175]. Iron adalah pemangkin dalam tindak balas Fenton yang menjana radikal hidroksil, dan juga pemangkinan penjanaan radikal alkoksil dan alkoksil, dengan itu menyumbang kepada ferroptosis, satu bentuk kematian sel yang bergantung kepada peroksidasi lipid dan Fe2+ [176]. Cu+ ialah faktor bersama untuk Cu/ZnSOD dan penting untuk isyarat sel [177,178] tetapi meningkatkan tindak balas Fenton yang dimangkinkan kuprum [175].

- Otak sangat kaya dengan kolesterol, yang mungkin mengalami auto-pengoksidaan [179]dan sel-sel otak mempunyai nisbah permukaan membran/isipadu sitoplasma yang lebih tinggi, membran selular kaya dengan asid lemak tak tepu (PUFA), yang sangat terdedah kepada peroksidasi melalui bebas. serangan radikal [153].- Perkembangan otak dan keplastikan bergantung pada RNA bukan pengekodan (RNA bukan pengekodan panjang dan mikroRNA) [180], tetapi molekul ini kekurangan histon pelindung dan mudah teroksida [181]. RNA messenger teroksida menghasilkan protein terpotong dan bermutasi, terdedah kepada salah lipatan [182].

4.2. Sumber Radikal Bebas

Radikal bebas yang berlebihan boleh dihasilkan daripada pelbagai sumber.

4.2.1. Mitokondria dan Tekanan Oksidatif

Mitokondria secara tradisinya dianggap sebagai sumber utama ROS. Sekurang-kurangnya 10 sumber potensi pengeluaran ROS telah dikenalpasti [183] ​​tetapi kompleks I (NADH dehidrogenase) dan III (ubiquinone cytochrome c reductase) ETC [184] adalah yang paling penting.

Memindahkan elektron kepada koenzim Q atau ubiquinone oleh kompleks I dan II menghasilkan inubiquinol (ubiquinone terkurang, QH2), yang akan menjana semula koenzim Q melalui anion semikuinon (•Q−), perantara yang tidak stabil yang boleh memindahkan elektron kepada oksigen molekul, mengakibatkan pembentukan superoksida [60]. Sebagai tindak balas bukan enzim, kadar metabolisme yang lebih tinggi membawa kepada peningkatan pengeluaran superoksida [185].

Superoksida sangat tidak stabil dan diubah oleh mitokondria superoksida dismutase 2 (SOD2, manganese SOD) dan sitosolik SOD1 (kuprum-zink SOD) kepada hidrogen peroksida (H2O2) yang lebih stabil.

Yang terakhir ini boleh keluar dari IMM melalui saluran aquaporin dan meresap melalui OMMi ke dalam sitoplasma, di mana ia berfungsi untuk isyarat redoks, atau dikurangkan lagi kepada air bycatalase, glutathione peroxidases, dan peroxiredoxins [186-189]. Komponen mitokondria lain yang menyumbang kepada pembentukan ROS termasuk monoamine oxidase, glycerol phosphatedehydrogenase, -ketoglutarate dehydrogenase, dan p66shc [60,183,190].

Pengeluaran ROS mitokondria tertakluk kepada variasi yang disebabkan oleh faktor metabolik. Contohnya, nisbah NADH/NAD+ mempengaruhi kadar penjanaan ROS, yang meningkat hampir secara linear dengan pengurangan NADH [191]. Tahap suksinat boleh berubah-ubah walaupun dalam keadaan biasa antara 0.3 dan 1 mM [192], dengan peningkatan kepekatan suksinat dengan kuat meningkatkan penjanaan ROS mitokondria [183,193].

Kadar pengeluaran ROS juga dipengaruhi oleh potensi membran mitokondria [183]. Fosforilasi mitokondria aktif ADP atau pengambilan kalsium mitokondria mengurangkan potensi membran, yang mempengaruhi potensi redoks ETC dan mengurangkan pengeluaran ROS [194]. Kekurangan oksigen atau iskemia dengan ketara meningkatkan penjanaan ROS mitokondria [195], walaupun kesan ini mungkin tidak dikaitkan dengan mitokondria semata-mata, tetapi sebaliknya kepada laluan isyarat yang dicetuskan oleh hipoksia [196].

4.2.2. NADPH Oksidase sebagai Sumber ROS

NADPH oxidase (NOX) pertama kali diterangkan dalam fagosit [197], selepas itu tujuh gen NOX telah dikenal pasti: NOX 1–5 dan DUOX 1 dan 2 [198]. Otak mengekspresikan terutamanya NOX2, serta NOX4, kedua-duanya diterangkan dalam korteks dan CA1 hippocampalareas [199].

Kompleks enzim NOX2 mempunyai sitokrom b558 terikat membran, beberapa protein sitosol, dan protein Rac G. Berikutan fosforilasi sitosolikprotein dan pengaktifan Rac, enzim translokasi ke membran dan membentuk NOX2 aktif dengan cytochrome b558 [200]. Selanjutnya, NOX2 memindahkan proton merentasi membran dan membawa kepada penjanaan superoksida [198].

NOX4 menghasilkan terutamanya H2O2, digunakan sebagai secondmessenger untuk percambahan dan pembezaan sel [201].

NOX telah diterangkan dalam neuron, astrocytes, dan mikroglia [202], manakala pada peringkat selular, isoform NOX menyetempat ke retikulum teendoplasma, nukleus, membran plasma, dan mitokondria [203,204]. ROS yang dihasilkan oleh NOX diaktifkan boleh menyahpolarisasi membran mitokondria dan, bersama-sama kalsium, boleh membawa kepada pembukaan MPTP [205] serta mengaktifkan fosfolipase C dengan perubahan seterusnya dalam struktur membran [198].

4.2.3. Monoamine Oxidase sebagai Sumber ROS

Oksidase monoamine (MAO A dan B) adalah flavoenzim yang terletak pada OMM yang mengkatabolismekan neurotransmitter amina, seperti serotonin, epinefrin, dan dopamin [206].

MAO-A dinyatakan dalam neuron, manakala MAO A dan B boleh didapati dalam sel glial [198]. Mereka menggunakan FAD untuk memecahkan monoamina, satu proses di mana aldehid dihasilkan, manakala H2O2 terhasil daripada kitaran FAD-FADH2 [198].

4.2.4. Peroksisom dan Pengeluaran ROS

Walaupun proses peroksisom metabolik utama yang membawa kepada penjanaan H2O2 ialah -pengoksidaan asid lemak bebas [60], beberapa enzim peroksisom lain, seperti xanthineoxidase, D-aspartate oxidase, asil CoA oxidases, D-amino acid oxidase, urate oxidase, atau L - -hidroksi oksidase, boleh menghasilkan pelbagai ROS, seperti superoksida, hidrogenperoksida, nitrik oksida atau radikal hidroksil [207].

4.2.5. Sumber Eksogen ROS

Sebagai tambahan kepada pelbagai sumber ROS endogen, ROS eksogen boleh menambah tekanan oksidatif. Sumber yang paling biasa ialah pencemaran air dan udara, pendedahan cahaya ultraungu, alkohol dan asap tembakau, racun perosak, pelarut industri, diet tidak sihat (dengan daging asap, diet tinggi lemak), pendedahan kepada logam berat atau logam peralihan (Fe, Cr, Co, Cu ,Hg, Pb, As), serta ubat-ubatan tertentu, seperti Doxorubicin, Bleomycin, Metronidazole, oreven Paracetamol [60].

4.3. Sasaran ROS

Radikal bebas yang sangat reaktif merosakkan protein, lipid, dan asid nukleik [152].

4.3.1. Protein dan ROS

Protein boleh dioksidakan oleh radikal, seperti superoksida, radikal hidroksil, peroksil, hidroperoksil, atau radikal alkoksil, serta oleh spesies bukan radikal atau oksigen singlet [208].

Pengoksidaan asid amino seperti lisin, arginin, prolin, atau threonine membawa kepada karbonilderivatif, digunakan sebagai penanda tekanan oksidatif [209]. Metionin dan sistein, sebagai asid amino yang mengandungi sulfur, sangat terdedah kepada pengoksidaan, yang membawa kepada disulfida dan metionin sulphoxide [210].

Pengoksidaan protein membawa kepada ikatan silang protein-protein, mengubah fungsi, kehilangan aktiviti enzimatik, dan pengubahsuaian fungsi reseptor dan protein pengangkutan [211].

Lebih-lebih lagi, hidrogen peroksida dan radikal hidroksil menghalang pengambilan glutamat oleh astrosit, menambah excitotoxicity [212]. Akibatnya, protein yang diubah ini mesti dibersihkan, sama ada melalui laluan autophagy-lisosom atau oleh sistem theubiquitin-proteasome [213,214].

Sistem ubiquitin-proteasomal (UPS), laluan degradasi utama protein tersalah lipat di mana-mana dan molekul isyarat jangka pendek, mengandungi subunit 19S dan teras 20S aktif secara pemangkin [215]. Kap pengawalseliaan dengan protein pendamping membuka lipatan protein sasaran, mengeluarkan tag ubiquitin dalam proses yang bergantung kepada ATP, selepas itu protein sasaran dimasukkan ke dalam teras pemangkin dan didegradasi oleh enzim proteasomal.

Di bawah tekanan yang teruk, UPS terharu, dan laluan autophagy-lisosom mengimbangi peningkatan kerosakan protein [107]. Satu siri reseptor autophagy, seperti p62, NDP52, atau NBR1 mengiktiraf ubiquitinmoiety dan menyasarkan protein yang ditandakan kepada autophagosome dengan mengikat. kepada Atg8/LC3 [216,217].

FOXO3 (kotak forkhead O3) ialah faktor transkripsi yang diaktifkan oleh tekanan oksidatif, yang mengawal transkripsi gen yang terlibat dalam proteasomal serta penguraian protein autofagik [218]. Selain itu, Parkin, ubiquitin ligases dan CHIP (C-terminus of Hsc70-protein berinteraksi) menyumbang kepada kedua-dua degradasi proteasomal dan autofagosom protein [107,219].

Tahap relatif antara BAG (Bcl-2 transgen yang berkaitan) 1 dan BAG3, protein pendamping bersama, mengarahkan laluan degradasi protein selular ke arah proteasomal atau fagosom [220].

4.3.2. Lipid dan ROS

Radikal bebas atau spesies oksidatif bukan radikal menyerang ikatan ganda CC lipid, itulah sebabnya asid lemak tak tepu sangat terdedah kepada serangan oksidatif [221].

Pada fasa awal, radikal bebas berinteraksi dengan kumpulan metilena dalam asid lemak dan menghasilkan radikal lipid dengan memisahkan atom hidrogen [222]. Selanjutnya, radikal lipid bertindak balas dengan molekul O2 untuk membentuk radikal peroksil (ROO•) [223], yang memulakan rantaian tindak balas mampan diri yang menguatkan proses.

Ini menghasilkan peroksida kitaran dan hidroperoksida, yang boleh terus terdegradasi kepada aldehid, produk akhir ialah malondialdehid (MDA), hidroksinonenal (HNE), dan akrolein [224].

Proses ini ditamatkan sama ada melalui interaksi radikal lipid dengan peroksida lipid, menghasilkan spesies stabil tidak reaktif [221], atau melalui campur tangan antioksida endogen atau eksogen (vitamin C dan E) [222,225].

Dalam kepekatan rendah, 4-HNE memainkan peranan homeostatik yang penting dengan bertindak sebagai molekul isyarat dan memodulasi ekspresi gen dengan mendorong pengubahsuaian protein selepas translasi.

Sasaran yang paling biasa ialah residu tiol [225]. Dengan berinteraksi dengan tiol sistein dalam Keap1, 4-HNE membawa kepada pembebasan Nrf2, yang selepas translokasi ke nukleus mengaktifkan ekspresi gen ARE seperti glutathione-S-transferase, NADPH-dependent quinone reductase, atau heme oxygenase{ {7}} [226]. Satu lagi sasaran 4-HNE ialah NF-κB, faktor transkripsi untuk sitokin pro-radang, biasanya dikekalkan senyap dengan mengikat kepada IκB (perencat kappa B).

Di bawah tekanan selular, kinase IκB memfosforilasi IκB memudahkan pembebasan NF-κB, faktor transkripsi yang mengantara transkripsi protein Bcl-2 antiapoptosis dan sitokin radang, seperti asinterleukin-6 (IL-6) .

4-HNE menghalang kinase IκB, dengan itu menghalang fosforilasi IκB dan translokasi nuklear NF-κB [227]. Walau bagaimanapun, akibat daripada peroksidasi lipid membran, membran mengubah kebolehtelapan, meningkatkan ketegarannya, dan mungkin kehilangan integriti [228] .

Di samping itu, produk peroksidasi lipid terlibat dalam laluan isyarat yang kompleks. Pengumpulan intraselular 4-HNE boleh membawa kepada apoptosis melalui kedua-dua laluan intrinsik dan ekstrinsik [225]. 4-HNE meningkatkan ekspresi p53, diikuti dengan pengaktifan p21,JNK, Bax dan caspase 3 [229], yang membawa kepada apoptosis pengantara caspase.

Selain itu, 4-HNE memulakan pengikatan protein Daxx yang berkaitan dengan kematian pada permukaan intraselular Fas [230], dengan itu terlibat dalam modulasi laluan ekstrinsik apoptosis melalui protein isyarat hiliran ASK1 dan JNK [225].

Selain itu, tahap HNE yang tinggi boleh membentuk konjugat dengan JNK, bertanggungjawab untuk pengubahsuaian histon dan memudahkan translokasi nuklear [231], atau boleh mengaktifkan JNK melalui pengaktifan SPKK1 (stress-activated proteinkinase kinase-1) [232]. Begitu juga, HNE boleh mengaktifkan ERK melalui pengaktifan MEK1/2dan p38MAPK (kinase protein diaktifkan mitogen) [233,234].

For more information:1950477648nn@gmail.com