មេទីឡែនប្លូ និងអូតូហ្វាជី៖ AMPK, mTOR និងការពិសោធន៍លើកោសិកាប្រសាទ

ស្រមៃថាអ្នកធ្វើការពិសោធន៍លើកោសិកា បន្ថែមមេទីឡែនប្លូ ហើយឃើញឆ្នូតប្រូតេអ៊ីនមួយឈ្មោះ LC3-II មានពណ៌កាន់តែដិតនៅលើសន្លឹក blot របស់អ្នក។ វាងាយនឹងនាំឱ្យអ្នកប្រកាសថាសារធាតុនេះ «បង្កើនអូតូហ្វាជី» ហើយបន្តទៅមុខ។ ការបកស្រាយបែបនោះគឺឆាប់ពេក។ ឆ្នូត LC3-II ដែលកាន់តែដិតអាចមានន័យថាកោសិកាកំពុងបង្កើតថង់សម្រាប់សម្អាតកាន់តែច្រើន ឬក៏មានន័យថាថង់ទាំងនោះកំពុងកកស្ទះ ដោយសារដំណាក់កាលបំបាត់កាកសំណល់ត្រូវបានរាំងស្ទះ។ ការបកស្រាយទាំងពីរនេះបង្ហាញទិសដៅផ្ទុយគ្នា ហើយឯកសារស្រាវជ្រាវអំពីមេទីឡែនប្លូលើកោសិកាប្រសាទមានឧទាហរណ៍ភស្តុតាងនៃទាំងពីរប្រភេទ។ អត្ថបទនេះពិនិត្យមើលអ្វីដែលត្រូវបានវាស់វែងពិតប្រាកដ តាមតេស្តនីមួយៗ។

ម៉ាក្រូអូតូហ្វាជី ដែលជាទម្រង់ត្រូវបានសិក្សានៅទីនេះ គឺជាដំណើរការកែច្នៃសមាសធាតុជាច្រើនរបស់កោសិកាដើម្បីប្រើឡើងវិញ។ ថង់ភ្នាសមួយហៅថា ហ្វាហ្គោហ្វ័រ លូតលាស់ព័ទ្ធជុំវិញប្រូតេអ៊ីន និងសរីរាង្គតូចៗក្នុងកោសិកាដែលចាស់ឬខូច រួចបិទទៅជាអូតូហ្វាហ្គោសូម ភ្ជាប់បញ្ចូលគ្នាជាមួយលីសូសូម ហើយសមាសធាតុនៅខាងក្នុងត្រូវបានបំបែក និងបញ្ចេញសម្រាប់ប្រើឡើងវិញ។ កោសិកាប្រសាទពឹងផ្អែកលើដំណើរការនេះ ព្រោះវាមិនបែងចែក ហើយមិនអាចបន្ថយសមាមាត្រនៃផ្នែកខូចដោយការបែងចែកកោសិកាបានទេ។ នៅពេលការកែច្នៃប្រើឡើងវិញជាប់គាំង កាកសំណល់នឹងប្រមូលផ្តុំ។ នៅពេលវាដំណើរការ កោសិកាអាចទាញយកធាតុផ្សំមូលដ្ឋានមកវិញនៅក្រោមភាពតានតឹង។

អ្វីដែលការពិសោធន៍មួយលើកោសិកាហ៊ីប៉ូកាំពុសបានបង្ហាញ

ការសិក្សាសំខាន់អំពីការជំរុញឱ្យចាប់ផ្តើមអូតូហ្វាជី បានប្រើកោសិកាហ៊ីប៉ូកាំពុសរបស់កណ្ដុរ HT22 ដែលរងភាពតានតឹងដោយការដកសេរ៉ូមចេញរយៈពេល 24 ម៉ោង។ លក្ខខណ្ឌនេះដកកត្តាលូតលាស់ និងសញ្ញាគាំទ្រការរស់រានចេញ ហើយជំរុញទាំងអាប៉ុបតូស៊ីស និងអូតូហ្វាជី។ អ្នកស្រាវជ្រាវបានរាយការណ៍ ថាមេទីឡែនប្លូបានបន្ថយការស្លាប់កោសិកាតាមកម្រិតសារធាតុដែលប្រើ ហើយការការពារនេះកើតឡើងរួមជាមួយសញ្ញានៃម៉ាក្រូអូតូហ្វាជី។

លទ្ធផលសញ្ញាសម្គាល់មានលក្ខណៈជាក់លាក់។ ការដាក់ពណ៌ LC3B ដែលរាយប៉ាយ បានផ្លាស់ទីមកជាចំណុចតូចៗជុំវិញស្នូលកោសិកា ដោយចាប់ផ្តើមនៅកម្រិតមេទីឡែនប្លូប្រហែល 20 nM ហើយការឆ្លើយតប LC3-I និង LC3-II ខ្លាំងបំផុតនៅជិត 1 μM។ ទាំង LC3B-I និង LC3B-II បានកើនឡើងតាមកម្រិតសារធាតុ និងរយៈពេល។ ចំណុចសំខាន់គឺ ក្រុមស្រាវជ្រាវបានធ្វើលើសពីការមើល LC3 blot នៅពេលតែមួយ។ ពួកគេបានបន្ថែមក្លរ៉ូគីន 10 μM ដែលរាំងស្ទះការបំបាត់សារធាតុដោយលីសូសូម ហើយរកឃើញ LC3-II ខ្ពស់ជាងមុន និង p62 ដែលមានស្ថិរភាពនៅក្នុងកោសិកាដែលបានទទួលមេទីឡែនប្លូ។ លំនាំនេះគាំទ្រដល់ការបំបែកនិងជំនួសសារធាតុដែលពឹងផ្អែកលើលីសូសូម ជាជាងការកកស្ទះតែប៉ុណ្ណោះ។ ពួកគេក៏បានបង្ហាញថា ក្លរ៉ូគីនបានបន្ថយឥទ្ធិពលប្រឆាំងអាប៉ុបតូស៊ីសមួយផ្នែក ដែលភ្ជាប់ការការពារនេះទៅនឹងផ្លូវអូតូហ្វាជី និងលីសូសូមក្នុងគំរូនេះ។

លទ្ធផលនៃការបញ្ជូនសញ្ញាគឺជាផ្នែកដែលគេតែងតែយកទៅដកស្រង់ខុសបំផុត។ ការបញ្ជូនសញ្ញា AMPK ដែលវាស់តាម AMPK មានការភ្ជាប់ក្រុមផូស្វាត និង ACC មានការភ្ជាប់ក្រុមផូស្វាតដែលជាគោលដៅនៅខាងក្រោមវា បានកើនឡើងនៅម៉ោងទី 12 និង 24 តាមកម្រិតសារធាតុដែលប្រើ។ សារធាតុទប់ស្កាត់ AMPK ឈ្មោះ Compound C ដែលប្រើនៅកម្រិត 20 μM ក្នុងរយៈពេល 4 ម៉ោងចុងក្រោយ បានបន្ថយទាំងការភ្ជាប់ក្រុមផូស្វាតលើ ACC និងការធ្វើឱ្យ LC3 សកម្ម។ ផ្ទុយទៅវិញ mTOR មានការភ្ជាប់ក្រុមផូស្វាត មិនបង្ហាញការថយចុះដែលអាចរកឃើញបានទេ។ ដូច្នេះ ក្នុងកោសិកាហ៊ីប៉ូកាំពុសដែលរងភាពតានតឹង លទ្ធផលគឺការជំរុញឱ្យចាប់ផ្តើមដែលភ្ជាប់នឹង AMPK តាមផ្លូវដែលហាក់ដូចជាមិនពឹងផ្អែកលើ mTOR។ លំនាំដូចគ្នានេះក៏បានលេចឡើងក្នុងកណ្ដុររស់ ដែលការផ្តល់មេទីឡែនប្លូបានជំរុញសញ្ញាសម្គាល់ម៉ាក្រូអូតូហ្វាជីនៅក្នុងសំបកខួរក្បាល និងហ៊ីប៉ូកាំពុស។

ការជំរុញឱ្យចាប់ផ្តើមមិនមែនជាលំហូរដែលបានបញ្ចប់ទេ

នៅទីនេះ ភាពខុសគ្នារវាងគោលគំនិតទាំងពីរមានសារៈសំខាន់បំផុត។ ការជំរុញឱ្យចាប់ផ្តើមមានន័យថា យន្តការនៅខាងដើមបង្កើតអូតូហ្វាហ្គោសូមកាន់តែច្រើន។ លំហូរមានន័យថា សមាសធាតុដែលត្រូវបំបែកឆ្លងកាត់ផ្លូវទាំងមូល៖ ការរុំព័ទ្ធ ការវិវត្តទៅជាទម្រង់ពេញលេញ ការភ្ជាប់បញ្ចូលគ្នាជាមួយលីសូសូម ការបំបែក និងការកែច្នៃប្រើឡើងវិញ។ ការកើនឡើង LC3-II នីមួយៗគ្រាន់តែជាការអះអាងអំពីការជំរុញឱ្យចាប់ផ្តើមប៉ុណ្ណោះ រហូតដល់តេស្តលំហូរបញ្ជាក់ពីដំណាក់កាលដែលនៅសល់។

តេស្តលំហូរស្តង់ដារវាស់ LC3-II ទាំងនៅពេលមាន និងគ្មានការរាំងស្ទះលីសូសូមរយៈពេលខ្លី ដូចជាការប្រើបាហ្វីឡូម៉ាយស៊ីន A1 ឬក្លរ៉ូគីន។ ប្រសិនបើការផ្តល់សារធាតុពិតជាបង្កើនល្បឿននៃការបង្កើត ការរាំងស្ទះការបំបែកគួរតែធ្វើឱ្យ LC3-II កើនខ្ពស់ថែមទៀត។ ឧបករណ៍រាយការណ៍សញ្ញាភ្លោះ mCherry-GFP-LC3 ផ្តល់មុំមើលទីពីរ៖ រចនាសម្ព័ន្ធបញ្ចេញពន្លឺពណ៌លឿងមុនពេលភ្ជាប់បញ្ចូលគ្នាជាមួយលីសូសូម ហើយបញ្ចេញតែពណ៌ក្រហមបន្ទាប់ពីបរិយាកាសអាស៊ីតធ្វើឱ្យសញ្ញា GFP រលត់។ ដូច្នេះ ចំណុចតូចៗដែលបញ្ចេញតែពណ៌ក្រហមកាន់តែច្រើន គាំទ្រដល់ការវិវត្តទៅក្នុងអូតូលីសូសូមដែលមានអាស៊ីត។ ការថយចុះប្រូតេអ៊ីន p62 អាចជួយបញ្ជាក់ការបំបែកនិងជំនួសសមាសធាតុដែលត្រូវបំបែក ប៉ុន្តែត្រូវចងចាំថា ការចម្លងហ្សែន p62 ខ្លួនវាក៏ឆ្លើយតបនឹងភាពតានតឹង ហើយគួរត្រូវបានពិនិត្យនៅកម្រិត mRNA។

បញ្ជីត្រួតពិនិត្យខាងក្រោមភ្ជាប់តេស្តនីមួយៗដែលប្រើក្នុងឯកសារស្រាវជ្រាវនេះ ទៅនឹងអ្វីដែលវាវាស់ និងអ្វីដែលវាមិនអាចបញ្ជាក់ដោយឯកឯងបាន។ អ្នកអានអាចប្រើវាឡើងវិញលើការអះអាងអំពីម៉ាក្រូអូតូហ្វាជីណាមួយនាពេលអនាគត រួមទាំងអំណះអំណាងអំពីការតមអាហារ និងអាយុវែង ដែលយកសញ្ញាសម្គាល់ទាំងនេះមកប្រើ។

សូមកត់សម្គាល់ការប្រើពាក្យងាយច្រឡំមួយដែលតារាងនេះជួយការពារ។ ACC ដែលមានការភ្ជាប់ក្រុមផូស្វាត គឺជាទម្រង់ដែលសកម្មភាពអង់ស៊ីមត្រូវបានទប់ស្កាត់។ ការកើនឡើងរបស់វាបង្ហាញលទ្ធផលសកម្មភាព AMPK មិនមែនការធ្វើឱ្យ ACC សកម្មទេ។

ឃ្លាថា «ការទប់ស្កាត់ម៉ាក្រូអូតូហ្វាជីបានលុបបំបាត់ការការពារកោសិកាប្រសាទ» ក៏ត្រូវការភាពជាក់លាក់ដូចគ្នា។ ក្នុងគំរូ HT22 វាមានន័យថា ការរំខានផ្លូវអូតូហ្វាជី និងលីសូសូមបានលុបបំបាត់អត្ថប្រយោជន៍លើការរស់រានដែលមេទីឡែនប្លូផ្តល់ឱ្យក្រោមលក្ខខណ្ឌដកសេរ៉ូមចេញ។ វាគាំទ្រថាអូតូហ្វាជីជាដំណើរការចាំបាច់ ឬជាដំណើរការរួមចំណែកក្នុងចានពិសោធន៍នោះ។ វាមិនបញ្ជាក់ថាអូតូហ្វាជីជាយន្តការការពារតែមួយគត់របស់សារធាតុនេះទេ មិនបញ្ជាក់ថាក្លរ៉ូគីនធ្វើសកម្មភាពតាមអូតូហ្វាជីតែមួយមុខទេ ហើយត្រូវការការរំខាន ATG5, ATG7 ឬ ULK1 តាមវិធីហ្សែន ដើម្បីពង្រឹងការអះអាងអំពីទំនាក់ទំនងមូលហេតុ។

ផ្លូវពីរដែលចូលទៅក្នុងយន្តការដូចគ្នា

ផែនទីសាមញ្ញមួយអាចជួយឱ្យយល់។ ភាពតានតឹងថាមពលបង្កើន AMPK, AMPK ធ្វើឱ្យបណ្តុំប្រូតេអ៊ីន ULK1 សកម្ម ហើយអូតូហ្វាជីចាប់ផ្តើម។ កត្តាលូតលាស់ និងសារធាតុចិញ្ចឹមបង្កើន mTORC1, mTORC1 ទប់ស្កាត់ ULK1 ហើយអូតូហ្វាជីនៅតែមិនដំណើរការ។ នៅខាងក្រោម ULK1 បណ្តុំប្រូតេអ៊ីន Beclin-1 និង VPS34 ផ្តួចផ្តើមការកកើតហ្វាហ្គោហ្វ័រ, LC3-I ត្រូវបានភ្ជាប់ជាមួយលីពីតទៅជា LC3-II, អូតូហ្វាហ្គោសូមបិទ ភ្ជាប់បញ្ចូលគ្នាជាមួយលីសូសូម ហើយសមាសធាតុខាងក្នុងត្រូវបានបំបែក រួមជាមួយការបំបែកនិងជំនួស p62។

ដ្យាក្រាមនេះដាក់លទ្ធផលមេទីឡែនប្លូនីមួយៗលើផែនទីនេះ៖ លទ្ធផលពីកោសិកាហ៊ីប៉ូកាំពុសនៅជាប់សាខា AMPK និងលទ្ធផលពីកោសិកាមុនកំណើតនៅជាប់សាខា mTOR។

ការរៀបចំគោលគំនិតនេះដោះស្រាយភាពមិនស្របគ្នាដែលហាក់ដូចជាមានជាមួយការសិក្សា Xie ទីពីរ។ ក្នុងកោសិកាមុនកំណើតប្រសាទរបស់កណ្ដុរដែលកំពុងបន្តបែងចែក ការពិសោធន៍ដាច់ដោយឡែកមួយ បានរកឃើញថាមេទីឡែនប្លូ 5 μM ទប់ស្កាត់ការបន្តបែងចែក និងជំរុញស្ថានភាពស្ងប់មិនបែងចែក ដោយកោសិកាដែលមាន Ki67 វិជ្ជមានថយចុះនៅថ្ងៃទី 1 និង 3 ខណៈការប្រែឯកទេសទៅជាកោសិកាប្រសាទដែលបានកំណត់ទិសដៅរួចនៅតែបន្តដដែល។ នៅទីនោះ យន្តការប្រព្រឹត្តទៅតាមការទប់ស្កាត់ការបញ្ជូនសញ្ញា mTOR៖ mTOR សរុប និង mTOR ដែលមានការភ្ជាប់ក្រុមផូស្វាតថយចុះ រួមជាមួយការបង្ហាញ p70S6K និង 4EBP1 ទាបជាងមុន ព្រមទាំងការថយចុះស៊ីគ្លីន E1, B1, D1 និង D2។ លក្ខណៈដែលលេចធ្លោគឺស្ថានភាពស្ងប់មិនបែងចែកនៃកោសិកាមុនកំណើត ដែលអ្នកនិពន្ធបានភ្ជាប់ទៅនឹងការពន្យារភាពចាស់នៃកោសិកា មិនមែនការសង្គ្រោះកោសិកាហ៊ីប៉ូកាំពុសដែលរងភាពតានតឹងទេ។

អត្ថបទស្រាវជ្រាវទាំងពីរមិនផ្ទុយគ្នាទេ។ AMPK និង mTOR ជាអ្នកបញ្ចូលសញ្ញាចូលគ្នាដែលប្រែប្រួលតាមបរិបទ មិនមែនជាកុងតាក់ថេរទេ។ កោសិកាដែលស្រដៀងកោសិកាប្រសាទ និងរងភាពតានតឹង អាចប្រើ AMPK ដោយគ្មានការទប់ស្កាត់ mTOR ដែលអាចវាស់បាន ខណៈកោសិកាមុនកំណើតដែលត្រូវបានជំរុញដោយសារធាតុជំរុញការបែងចែក អាចឆ្លើយតបនឹងសារធាតុដូចគ្នាតាមរយៈការបន្ថយយន្តការលូតលាស់ដែលពឹងផ្អែកលើ mTOR។ ប្រភេទកោសិកា បរិបទភាពតានតឹង កំហាប់ និងពេលវេលាវាស់ កំណត់ថាសាខាណាលេចធ្លោ។ នេះក៏ជាមូលហេតុដែលឥទ្ធិពលរបស់មេទីឡែនប្លូលើថាមពលមីតូកុងឌ្រី និងអុកស៊ីដូរេដុកម្មគួរត្រូវបានពិចារណាក្នុងរូបភាពរួមតែមួយ៖ ដូចដែលអត្ថបទពិនិត្យឡើងវិញអំពីយន្តការការពារកោសិកាប្រសាទ ពណ៌នា សារធាតុនេះដើរតួជាអ្នកដឹកជញ្ជូនអេឡិចត្រុងជំនួស ចូលរួមក្នុងការបញ្ជូនសញ្ញាប្រឆាំងអុកស៊ីតកម្ម និងប្រឆាំងអាប៉ុបតូស៊ីស ទប់ស្កាត់ MAO និង NOS ហើយភ្ជាប់ទៅនឹងការបង្កើតមីតូកុងឌ្រីឡើងវិញតាមរយៈការបង្កើតថ្មី និងអូតូហ្វាជី។ អូតូហ្វាជីជាសាខាមួយនៃលក្ខណៈសកម្មភាពច្រើនផ្លូវ មិនមែនជារឿងទាំងមូលទេ។

អ្វីដែលការពិសោធន៍ទាំងនេះមិនបានបង្ហាញ

ការដកសេរ៉ូមចេញបង្កើតគំរូភាពតានតឹងផ្នែកគាំទ្រការរស់រាន និងមេតាបូលីសក្នុងចានពិសោធន៍។ វាមិនមែនជាគំរូការតមអាហាររបស់សារពាង្គកាយទាំងមូលទេ៖ គ្លុយកូស អាស៊ីតអាមីណូ និងអំបិលនៅតែមានក្នុងមជ្ឈដ្ឋានបណ្តុះមូលដ្ឋាន ហើយគ្មានឥរិយាបថបរិភោគអាហារទេ។ កំហាប់ក្នុងការបណ្តុះកោសិកាចាប់ពី 20 nM ដល់ 5 μM មិនអាចបម្លែងទៅជាកម្រិតប្រើសម្រាប់មនុស្សដោយការគណនាសាមញ្ញបានទេ ព្រោះការស្រូបចូល ការភ្ជាប់ជាមួយប្រូតេអ៊ីន ស្ថានភាពអុកស៊ីដូរេដុកម្ម មេតាបូលីស ការប្រមូលផ្តុំក្នុងជាលិកា និងរយៈពេលប៉ះពាល់ សុទ្ធតែខុសគ្នា។

មិនទាន់មានការសាកល្បងលើមនុស្សណាមួយដែលត្រូវបានរៀបចំឡើងដើម្បីបង្ហាញលំហូរអូតូហ្វាជីដែលបង្កឡើងដោយមេទីឡែនប្លូក្នុងអ្នកជំងឺទេ។ ភស្តុតាងអំពីយន្តការនៅតែជាការងារលើកោសិកា លើជាលិកាដែលយកចេញពីសារពាង្គកាយ និងលើសត្វ ហើយអត្ថបទពិនិត្យឡើងវិញនៅតែពណ៌នាភស្តុតាងសម្រាប់ការអនុវត្តទៅមនុស្សថាជាភស្តុតាងបឋម។ ដូច្នេះ ការសិក្សាទាំងនេះមិនបង្ហាញថាមេទីឡែនប្លូបង្កើតឥទ្ធិពលដូចការតមអាហារ ពន្យារអាយុកាលមនុស្សតាមរយៈអូតូហ្វាជី ឬបំពេញលំហូរអូតូហ្វាជីក្នុងខួរក្បាលមនុស្សទេ។ ការអះអាងអំពីការធ្វើត្រាប់តាមការតមអាហារ និងអាយុវែង ត្រូវការភស្តុតាងគ្លីនិកផ្ទាល់ខ្លួន ហើយការសាកល្បងមេទីឡែនប្លូលើមនុស្សសម្រាប់គោលបំណងផ្សេង មិនក្លាយជាការសាកល្បងអូតូហ្វាជីដោយគ្រាន់តែមានទំនាក់ទំនងគ្នានោះទេ។ គួរអានការស្រាវជ្រាវលើគំរូភាពតានតឹងដោយសារសារធាតុចិញ្ចឹម និងអាយុវែង ដោយរក្សាព្រំដែននេះឱ្យច្បាស់។

សម្រាប់អត្ថបទស្រាវជ្រាវបន្ទាប់ដែលអ្នកអាន សូមអនុវត្តបញ្ជីត្រួតពិនិត្យតាមលំដាប់។ ជាដំបូង សួរថាសាខាណាបានផ្លាស់ប្តូរ៖ AMPK, mTOR ឬគ្មានទាំងពីរ។ បន្ទាប់មក សួរថាតើលទ្ធផល LC3 ត្រូវបានផ្គូផ្គងជាមួយតេស្តលំហូរ ឬមានតែឯកឯង។ បន្ទាប់មក ពិនិត្យថាតើការរាំងស្ទះផ្លូវនោះបានលុបបំបាត់អត្ថប្រយោជន៍ឬអត់ ហើយប្រើវិធីណា។ ការសិក្សាដែលឆ្លើយសំណួរទាំងបីមានមូលដ្ឋានសម្រាប់ការអះអាងដ៏រឹងមាំអំពីយន្តការ។ ការសិក្សាដែលឆ្លើយតែសំណួរទីមួយ បានបង្ហាញត្រឹមសញ្ញាអនុញ្ញាតប៉ុណ្ណោះ ហើយដំណាក់កាលដែលនៅសល់នៅតែមិនទាន់ត្រូវបានកំណត់ច្បាស់។