Gorm meitiléine agus uathafagaíocht: AMPK, mTOR, agus turgnaimh néarónacha

Samhlaigh go ndéanann tú turgnamh ar chealla, go gcuireann tú gorm meitiléine leo, agus go bhfeiceann tú banda próitéine darb ainm LC3-II ag éirí níos dorcha ar do bhlot. Bheadh sé mealltach a fhógairt go ndéanann an comhdhúil an uathafagaíocht a “threisiú” agus bogadh ar aghaidh. Tá an léamh sin róluath. D’fhéadfadh banda LC3-II níos dorcha a chiallaíonn go bhfuil an chill ag tógáil níos mó veisicíní glantacháin, nó go bhfuil na veisicíní ag carnadh toisc go bhfuil bac ar an gcéim diúscartha. Léiríonn an dá léamh sin treonna contrártha, agus tá samplaí den dá chineál fianaise sa litríocht néarónach ar ghorm meitiléine. Déantar cur síos san alt seo ar an méid a tomhaiseadh i ndáiríre, measúnacht ar mheasúnacht.

Is í an mhacrauathafagaíocht, an fhoirm a ndéantar staidéar uirthi anseo, próiseas mórchóir athchúrsála na cille. Fásann sac scannánach ar a dtugtar fagaifór timpeall ar phróitéiní agus orgánaidí caite, dúnann sé ina uathafagasóm, comhleánn sé le lísisóm, agus déantar a lastas a dhíghrádú agus a scaoileadh lena athúsáid. Braitheann néaróin ar an ngnáthphróiseas seo toisc nach roinneann siad agus nach féidir leo páirteanna damáistithe a chaolú trí roinnt. Nuair a stopann an athchúrsáil, carnann dramhaíl. Nuair a oibríonn sí, aisghabhann an chill bloic thógála faoi strus.

An méid a léirigh turgnamh amháin ar chealla hipiceampacha

Sa phríomhstaidéar ar ionduchtú, úsáideadh cealla hipiceampacha luiche HT22 a cuireadh faoi strus trí shéiream a bhaint díobh ar feadh 24 uair an chloig. Baineann an riocht sin fachtóirí fáis agus comharthaí trófacha díobh agus spreagann sé apaptóis agus uathafagaíocht araon. Thuairiscigh na taighdeoirí gur laghdaigh gorm meitiléine bás ceall ar bhealach a bhí ag brath ar an dáileog, agus go raibh comharthaí macrauathafagaíochta ag gabháil leis an gcosaint sin.

Bhí patrún na marcóirí sonrach. Rinneadh dathú idirleata LC3B a athdháileadh ina phoncanna peirinúicléacha ag tosú thart ar 20 nM de ghorm meitiléine, agus bhí an fhreagairt LC3-I agus LC3-II ba láidre gar do 1 μM. Tháinig méadú ar LC3B-I agus LC3B-II araon ar bhealach a bhí ag brath ar an dáileog agus ar an am. Rud ríthábhachtach, chuaigh an fhoireann céim amháin níos faide ná blot statach LC3. Chuir siad 10 μM de chlóraicín leis, a chuireann bac ar imréiteach lísisómach, agus fuair siad LC3-II níos airde chomh maith le p62 cobhsaithe sna cealla ar cuireadh gorm meitiléine leo. Tacaíonn an patrún sin le láimhdeachas atá ag brath ar lísisóim seachas carnadh amháin. Léirigh siad freisin gur aisiompaigh clóraicín an éifeacht fhrith-apaptóiseach go páirteach, rud a nascann an chosaint leis an gconair uathafagaíochta agus lísisómach sa tsamhail seo.

Is é toradh na comharthaíochta an chuid is minice a luaitear go mícheart. Tháinig méadú ar chomharthaíocht AMPK, arna tomhas mar AMPK fosfaraithe agus a sprioc iartheachtach ACC fosfaraithe, ag 12 agus 24 uair an chloig ar bhealach a bhí ag brath ar an dáileog. Laghdaigh an coscaire AMPK Compound C, a cuireadh leis ag 20 μM le linn na 4 huaire an chloig deiridh, fosfarú ACC agus gníomhachtú LC3 araon. I gcodarsnacht leis sin, níor léirigh mTOR fosfaraithe aon chosc inbhraite. Mar sin, i gcealla hipiceampacha faoi strus, ba é an toradh ionduchtú a bhí nasctha le AMPK trí bhealach a raibh cuma neamhspleách ar mTOR air. Chonacthas an patrún céanna i lucha beo, inar ionduchtaigh cóireáil le gorm meitiléine marcóirí macrauathafagaíochta sa choirtéis agus sa hipiceampas.

Ní hionann ionduchtú agus flosc críochnaithe

Is anseo is tábhachtaí an t-idirdhealú idir na coincheapa. Ciallaíonn ionduchtú go ndéanann an t-innealra réamhtheachtach níos mó uathafagasóm. Ciallaíonn flosc go dtéann lastas tríd an mbealach iomlán: leithlisiú, aibiú, comhleá le lísisóm, díghrádú, athchúrsáil. Is éileamh ar ionduchtú é gach méadú ar LC3-II go dtí go ndeimhníonn tástáil flosca an chuid eile den turas.

Tomhaiseann an tástáil chaighdeánach flosca LC3-II le bac gearr lísisómach agus gan é, amhail baifileamicín A1 nó clóraicín. Má chuireann an chóireáil dlús leis an táirgeadh i ndáiríre, ba cheart go mbrúfadh bac ar an scrios LC3-II níos airde fós. Tugann tuairisceoir tandem mCherry-GFP-LC3 peirspictíocht eile: bíonn lonrú buí ar struchtúir roimh chomhleá le lísisóm agus lonrú dearg amháin tar éis d’aigéad comhartha GFP a mhúchadh. Mar sin, tacaíonn níos mó poncanna dearga amháin le dul chun cinn isteach in uathailísisóim aigéadacha. Is féidir le laghdú ar phróitéin p62 láimhdeachas lastais a chomhthacú, ach ní mór cuimhneamh go bhfreagraíonn tras-scríobh p62 féin do strus agus gur cheart é a sheiceáil ag leibhéal mRNA.

Ceanglaíonn an seicliosta thíos gach measúnacht a úsáideadh sa litríocht seo leis an méid a thomhaiseann sí agus leis an méid nach féidir léi a chruthú ina haonar. Is féidir le léitheoirí é a athúsáid le haghaidh aon éilimh ar mhacrauathafagaíocht amach anseo, lena n-áirítear argóintí faoi throscadh agus fad saoil a bhaineann leas as na marcóirí seo.

Tabhair faoi deara gaiste amháin sa bhfoclaíocht a chuidíonn an tábla lena sheachaint. Is é ACC fosfaraithe an fhoirm atá coiscthe ó thaobh gníomhaíocht einsímeach de. Léiríonn a mhéadú aschur AMPK, ní gníomhachtú ACC.

Teastaíonn an cruinneas céanna ón bhfrása “chuir cosc ar mhacrauathafagaíocht deireadh leis an néarchosaint”. Sa tsamhail HT22, ciallaíonn sé gur bhain cur isteach ar an gconair uathafagaíochta agus lísisómach an buntáiste marthanais a thug gorm meitiléine faoi dhíothacht séirim. Tacaíonn sé leis an uathafagaíocht mar rud riachtanach nó mar fhachtóir rannpháirteach sa mhias sin. Ní chruthaíonn sé gurb í an uathafagaíocht an t-aon mheicníocht chosanta atá ag an gcomhdhúil, ní chruthaíonn sé go bhfeidhmíonn clóraicín tríd an uathafagaíocht amháin, agus bheadh gá le cur isteach géiniteach ar ATG5, ATG7, nó ULK1 chun an t-éileamh cúiseach a neartú.

Dhá bhealach isteach san innealra céanna

Cabhraíonn léarscáil shimplithe. Ardaíonn strus fuinnimh AMPK, gníomhachtaíonn AMPK coimpléasc ULK1, agus tosaíonn an uathafagaíocht. Ardaíonn fachtóirí fáis agus cothaithigh mTORC1, coisceann mTORC1 ULK1, agus fanann an uathafagaíocht múchta. Síos an chonair ó ULK1, cuireann coimpléasc Beclin-1 agus VPS34 tús le foirmiú an fhagaifóir, déantar LC3-I a lipidiú go LC3-II, dúnann an t-uathafagasóm, comhleánn sé leis an lísisóm, agus déantar an lastas a dhíghrádú agus láimhdeachas p62 ar siúl.

Cuireann an léaráid gach toradh maidir le gorm meitiléine ar an léarscáil seo: an toradh hipiceampach in aice leis an gcraobh AMPK, agus an toradh sna cealla réamhtheachtacha in aice leis an gcraobh mTOR.

Réitíonn an cur chuige seo an teannas dealraitheach leis an dara staidéar le Xie. I gcealla néaracha réamhtheachtacha francach a bhí ag iomadú, fuarthas i dturgnamh ar leith gur chuir 5 μM de ghorm meitiléine cosc ar iomadú agus gur chuir sé suanacht chun cinn. Tháinig laghdú ar chealla dearfacha do Ki67 ar laethanta 1 agus 3, agus d’fhan an difreáil néarónach a raibh na cealla tiomanta di slán. Sa chás sin, d’oibrigh an mheicníocht trí chomharthaíocht mTOR a chur faoi chois: laghdaíodh mTOR iomlán agus mTOR fosfaraithe, mar aon le léiriú níos ísle p70S6K agus 4EBP1, agus íosrialáil ar chioclíní E1, B1, D1, agus D2. Ba í suanacht na gceall réamhtheachtach an feinitíopa ba mhó, a cheangail na húdair le moill ar sheanaois cheallach, seachas le tarrtháil ceall hipiceampach faoi strus.

Níl aon chontrárthacht idir an dá pháipéar. Is comhtháthóirí iad AMPK agus mTOR atá íogair don chomhthéacs, ní lasca seasta. Is féidir le cill faoi strus atá cosúil le néarón AMPK a ghníomhachtú gan cosc intomhaiste ar mTOR, agus is féidir le cill réamhtheachtach atá á spreagadh ag mitaigin freagairt don chomhdhúil chéanna trí shrian a chur ar innealra fáis atá ag brath ar mTOR. Is iad cineál na cille, comhthéacs an struis, an tiúchan, agus an pointe ama a chinneann cén chraobh is mó atá i bhfeidhm. Is ar an gcúis sin freisin a bhaineann éifeachtaí gorm meitiléine ar fhuinneamh miteacoindreach agus ar ocsaídiú agus dí-ocsaídiú leis an bpictiúr céanna: mar a thuairiscítear in athbhreithniú meicníoch ar néarchosaint, feidhmíonn an comhdhúil mar iompróir malartach leictreon, gníomhachtaíonn sé comharthaíocht fhrithocsaídeach agus fhrith-apaptóiseach, coisceann sé MAO agus NOS, agus tá sé nasctha le hathnuachan miteacoindreach trí bhithghiniúint agus uathafagaíocht. Is craobh amháin de phróifíl il-éifeachtach í an uathafagaíocht, ní hí an scéal iomlán.

An méid nach léiríonn na turgnaimh

Samhlaíonn díothacht séirim strus trófach agus meitibileach i mias. Ní shamhlaíonn sí troscadh an orgánaigh iomláin: fanann glúcós, aimínaigéid, agus salainn sa mheán bunúsach, agus níl aon iompar beathaithe ann. Ní féidir tiúchain i gcultúr ó 20 nM go 5 μM a thiontú ina ndáileoga daonna trí uimhríocht, toisc go bhfuil difríochtaí in ionsú, ceangal le próitéiní, staid ocsaídiúcháin agus dí-ocsaídiúcháin, meitibileacht, carnadh i bhfíocháin, agus fad nochta.

Níor dearadh aon triail dhaonna chun flosc uathafagach arna ionduchtú ag gorm meitiléine a léiriú in othair. Tá an fhianaise mheicníoch fós teoranta d’obair ar chealla, ex vivo, agus ar ainmhithe, agus déanann athbhreithnithe cur síos ar an bhfianaise maidir le cur i bhfeidhm cliniciúil mar fhianaise réamhchéime fós. Mar sin, ní léiríonn na staidéir seo go ndéanann gorm meitiléine aithris ar throscadh, go síneann sé saol an duine trí uathafagaíocht, ná go gcríochnaíonn sé flosc uathafagach in inchinn an duine. Teastaíonn a bhfianaise chliniciúil féin ó éilimh ar aithris ar throscadh agus ar fhad saoil, agus ní dhéantar trialacha uathafagaíochta de thrialacha daonna ar ghorm meitiléine le haghaidh tásca eile trí chomhcheangal amháin. Ba cheart taighde ar shamhlacha struis chothaithe agus fad saoil a léamh agus an teorainn sin á coinneáil san áireamh.

Maidir leis an gcéad pháipéar eile a léifidh tú, cuir an seicliosta i bhfeidhm in ord. Fiafraigh ar dtús cén chraobh a d’athraigh: AMPK, mTOR, nó ceachtar acu. Ansin fiafraigh an raibh tástáil flosca ag gabháil leis an toradh LC3 nó an raibh sé ina aonar. Ansin seiceáil ar bhain bac ar an gconair an tairbhe, agus cén modh a úsáideadh. Tá éileamh láidir meicníoch tuillte ag staidéar a fhreagraíonn na trí cheist. Níl léirithe ag staidéar nach bhfreagraíonn ach an chéad cheann ach comhartha ceada, agus níl an chuid eile den turas mapáilte fós.