מעטילען־בלוי און אויטאָפֿאַגי: AMPK, mTOR און נעוראָנאַלע עקספּערימענטן

שטעלט אײַך פֿאָר אַז איר פֿירט אַ צעלן־עקספּערימענט, לייגט צו מעטילען־בלוי, און זעט ווי אַ פּראָטעין־באַנד מיטן נאָמען LC3-II ווערט טונקעלער אויף אײַער בלאָט. עס איז פֿאַרפֿירעריש צו מעלדן אַז די פֿאַרבינדונג „פֿאַרשטאַרקט אויטאָפֿאַגי“ און ווײַטערגיין. אַזאַ אויסטײַטשונג איז צו פֿרי. אַ טונקעלערער LC3-II־באַנד קען מיינען אַז די צעל בויט מער רייניקונג־וועזיקלען, אָדער אַז די וועזיקלען הויפֿן זיך אָן ווײַל דער באַזײַטיקונג־שריט איז בלאָקירט. די צוויי אויסטײַטשונגען ווײַזן אין קעגנזעצלעכע ריכטונגען, און די ליטעראַטור וועגן מעטילען־בלוי אין נעוראָנאַלע מאָדעלן אַנטהאַלט בײַשפּילן פֿון ביידע סאָרטן באַווײַזן. דער אַרטיקל גייט דורך וואָס מען האָט טאַקע געמאָסטן, טעסט נאָך טעסט.

מאַקראָאויטאָפֿאַגי, די פֿאָרעם וואָס מען האָט דאָ שטודירט, איז דער פּראָצעס פֿון גרויספֿאַרנעמיקער רעציקלירונג אין דער צעל. אַ מעמבראַן־זעקעלע, גערופֿן אַ פֿאַגאָפֿאָר, וואַקסט אַרום אויסגעניצטע פּראָטעינען און אָרגאַנעלן, שליסט זיך צו אין אַן אויטאָפֿאַגאָסאָם, פֿאַראייניקט זיך מיט אַ ליזאָסאָם, און זײַן אינהאַלט ווערט צעבראָכן און באַפֿרײַט פֿאַר ווידער־ניצן. נעוראָנען זײַנען אָפּהענגיק פֿון דעם רעגולערן פּראָצעס, ווײַל זיי טיילן זיך נישט און קענען נישט פֿאַרדינען די קאָנצענטראַציע פֿון געשעדיקטע טיילן דורך צעטיילונג. ווען די רעציקלירונג שטעלט זיך אָפּ, זאַמלט זיך אָן אָפּפֿאַל. ווען זי פֿונקציאָנירט, באַקומט די צעל צוריק בוי־מאַטעריאַלן אונטער סטרעס.

וואָס איין היפּאָקאַמפּאַלער עקספּערימענט האָט געוויזן

די צענטראַלע שטודיע וועגן אינדוקציע האָט געניצט HT22־צעלן פֿון דעם היפּאָקאַמפּוס פֿון מײַז, וואָס מען האָט געשטעלט אונטער סטרעס דורך אָפּנעמען סערום פֿאַר 24 שעה. דער צושטאַנד נעמט אַוועק וואַקסטום־פֿאַקטאָרן און טראָפֿישע סיגנאַלן און טריגערט סײַ אַפּאָפּטאָסיס, סײַ אויטאָפֿאַגי. די פֿאָרשער האָבן געמאָלדן אַז מעטילען־בלוי האָט פֿאַרמינערט צעלן־טויט אויף אַ דאָזע־אָפּהענגיקן אופֿן, און אַז די שוץ איז געווען באַגלייט מיט סימנים פֿון מאַקראָאויטאָפֿאַגי.

די סעריע פֿון מאַרקערס איז געווען ספּעציפֿיש. אַ צעשפּרייטע LC3B־פֿאַרבונג האָט זיך איבערגעטיילט אין פּונקטן אַרום דעם צעלקערן, אָנהייבנדיק בײַ בערך 20 nM מעטילען־בלוי, מיט דער שטאַרקסטער LC3-I־ און LC3-II־רעאַקציע בײַ בערך 1 μM. סײַ LC3B-I, סײַ LC3B-II זײַנען געשטיגן אויף אַ דאָזע־ און צײַט־אָפּהענגיקן אופֿן. וויכטיק איז, אַז די מאַנשאַפֿט איז געגאַנגען איין שריט ווײַטער פֿון אַ סטאַטישן LC3־בלאָט. זיי האָבן צוגעגעבן 10 μM כלאָראָקווין, וואָס בלאָקירט ליזאָסאָמאַלע באַזײַטיקונג, און האָבן געפֿונען העכערע LC3-II־ניוואָען צוזאַמען מיט סטאַביליזירטן p62 אין צעלן באַהאַנדלט מיט מעטילען־בלוי. דער מוסטער שטיצט ליזאָסאָם־אָפּהענגיקן איבערקער, נישט בלויז אַן אָנהויפֿונג. זיי האָבן אויך געוויזן אַז כלאָראָקווין האָט טיילווײַז צוריקגעקערט דעם אַנטי־אַפּאָפּטאָטישן עפֿעקט, וואָס פֿאַרבינדט די שוץ מיטן אויטאָפֿאַגי־ און ליזאָסאָם־וועג אין דעם מאָדעל.

דער רעזולטאַט וועגן סיגנאַליזאַציע איז דער טייל וואָס ווערט צום אָפֿטסטן אומריכטיק ציטירט. AMPK־סיגנאַליזאַציע, אָפּגעשאַצט דורך פֿאָספֿאָרילירטן AMPK און זײַן נאָכפֿאָלגנדיקן ציל, פֿאָספֿאָרילירטן ACC, איז געשטיגן נאָך 12 און 24 שעה אויף אַ דאָזע־אָפּהענגיקן אופֿן. דער AMPK־אינהיביטאָר Compound C, צוגעגעבן בײַ 20 μM במשך פֿון די לעצטע 4 שעה, האָט פֿאַרמינערט סײַ ACC־פֿאָספֿאָרילירונג, סײַ LC3־אַקטיוואַציע. בײַ פֿאָספֿאָרילירטן mTOR, פֿאַרקערט, האָט מען נישט געפֿונען קיין דערקענבאַרע אונטערדריקונג. דער רעזולטאַט אין היפּאָקאַמפּאַלע צעלן אונטער סטרעס איז דעריבער געווען אַן AMPK־פֿאַרבונדענע אינדוקציע דורך אַן, אַ פּנים, mTOR־אומאָפּהענגיקן וועג. דער זעלבער מוסטער האָט זיך באַוויזן אין לעבעדיקע מײַז, וווּ באַהאַנדלונג מיט מעטילען־בלוי האָט אינדוצירט מאַקראָאויטאָפֿאַגי־מאַרקערס אין דער קאָרטעקס און אינעם היפּאָקאַמפּוס.

אינדוקציע איז נישט אַ פֿאַרענדיקטער דורכפֿלוס

דאָ איז דער אונטערשייד צווישן די באַגריפֿן באַזונדערס וויכטיק. אינדוקציע מיינט אַז די פֿריִערדיקע שטאַפּלען פֿון דער מאַשינעריע פּראָדוצירן מער אויטאָפֿאַגאָסאָמען. דורכפֿלוס מיינט אַז דער אינהאַלט גייט דורך דעם גאַנצן וועג: אָפּזונדערונג, רײַפֿונג, פֿאַראייניקונג מיט אַ ליזאָסאָם, צעברעכונג און רעציקלירונג. יעדע העכערונג פֿון LC3-II בלײַבט אַ טענה וועגן אינדוקציע ביז אַ דורכפֿלוס־טעסט באַשטעטיקט דעם איבעריקן וועג.

דער סטאַנדאַרטער דורכפֿלוס־טעסט מעסט LC3-II מיט און אָן אַ קורצער ליזאָסאָמאַלער בלאָקאַדע, למשל מיט באַפֿילאָמיצין A1 אָדער כלאָראָקווין. אויב די באַהאַנדלונג פֿאַרגיכערט טאַקע די פּראָדוקציע, זאָל בלאָקירן די צעברעכונג נאָך ווײַטער הייבן LC3-II. אַ טאַנדעם־רעפּאָרטער mCherry-GFP-LC3 גיט נאָך אַ קוקווינקל: די סטרוקטורן לײַכטן געל פֿאַר דער פֿאַראייניקונג מיטן ליזאָסאָם און בלויז רויט נאָכדעם וואָס זויער פֿאַרלעשט דעם GFP־סיגנאַל. דעריבער שטיצן מער בלויז־רויטע פּונקטן אַ פֿאָרשריט צו זויערע אויטאָליזאָסאָמען. אַ פֿאַלנדיקער p62־פּראָטעין־ניוואָ קען באַשטעטיקן דעם איבערקער פֿון אינהאַלט, מיט דער באַמערקונג אַז p62־טראַנסקריפּציע אַליין רעאַגירט אויף סטרעס און דאַרף ווערן קאָנטראָלירט אויפֿן mRNA־ניוואָ.

די ווײַטערדיקע קאָנטראָל־רשימה פֿאַרבינדט יעדן טעסט אין דער ליטעראַטור מיט וואָס ער מעסט און וואָס ער קען נישט אַליין באַווײַזן. לייענער קענען זי ווידער נוצן בײַ יעדן צוקונפֿטיקן טענה וועגן מאַקראָאויטאָפֿאַגי, אַרײַנגערעכנט אַרגומענטן וועגן פֿאַסטן און לאַנגלעביקייט וואָס באַניצן זיך מיט די מאַרקערס.

באַמערקט איין אויסדרוק־פֿאַל וואָס די טאַבעלע העלפֿט אויסמײַדן. פֿאָספֿאָרילירטער ACC איז די ענזימאַטיש אינהיבירטע פֿאָרעם. זײַן העכערונג באַווײַזט דעם אויסגאַנג־סיגנאַל פֿון AMPK, נישט ACC־אַקטיוואַציע.

דער אויסדרוק „אינהיביציע פֿון מאַקראָאויטאָפֿאַגי האָט אָפּגעשאַפֿן נעוראָשוץ“ פֿאַרדינט די זעלבע פּינקטלעכקייט. אינעם HT22־מאָדעל מיינט עס אַז שטערן דעם אויטאָפֿאַגי־ און ליזאָסאָם־וועג האָט אַוועקגענומען דעם איבערלעבונג־מעלה פֿון מעטילען־בלוי אונטער סערום־מאַנגל. דאָס שטיצט אויטאָפֿאַגי ווי נייטיק אָדער ווי אַ בײַשטײַערנדיקער פֿאַקטאָר אין יענעם קולטור־שיסעלע. עס באַשטעטיקט נישט אויטאָפֿאַגי ווי דעם איינציקן שוץ־מעכאַניזם פֿון דער פֿאַרבינדונג, עס באַווײַזט נישט אַז כלאָראָקווין ווירקט אויסשליסלעך דורך אויטאָפֿאַגי, און מען וואָלט געדאַרפֿט גענעטיש ענדערן ATG5, ATG7 אָדער ULK1 כּדי צו פֿאַרשטאַרקן די סיבהדיקע טענה.

צוויי וועגן צו דער זעלבער מאַשינעריע

אַ פֿאַרפּשוטערטע מאַפּע העלפֿט. ענערגיע־סטרעס הייבט AMPK, AMPK אַקטיווירט דעם ULK1־קאָמפּלעקס, און אויטאָפֿאַגי הייבט זיך אָן. וואַקסטום־פֿאַקטאָרן און נוטריענטן הייבן mTORC1, mTORC1 אינהיבירט ULK1, און אויטאָפֿאַגי בלײַבט אויסגעשאַלטן. נאָך ULK1 אינעם פּראָצעס הייבט דער Beclin-1־ און VPS34־קאָמפּלעקס אָן די שאַפֿונג פֿונעם פֿאַגאָפֿאָר, LC3-I ווערט ליפּידירט צו LC3-II, דער אויטאָפֿאַגאָסאָם שליסט זיך צו, פֿאַראייניקט זיך מיטן ליזאָסאָם, און דער אינהאַלט ווערט צעבראָכן בעת p62 גייט דורך איבערקער.

די דיאַגראַמע שטעלט יעדן מעטילען־בלוי־רעזולטאַט אויף דער מאַפּע: דעם היפּאָקאַמפּאַלן רעזולטאַט לעבן דעם AMPK־צווייג, און דעם פֿאָרלויפער־צעלן־רעזולטאַט לעבן דעם mTOR־צווייג.

דער ראַם לייזט די לכאורהדיקע שפּאַנונג מיט דער צווייטער Xie־שטודיע. אין פּראָליִפֿערירנדיקע נעוראַלע פֿאָרלויפער־צעלן פֿון ראַטן האָט אַ באַזונדערער עקספּערימענט געפֿונען אַז 5 μM מעטילען־בלוי האָט אינהיבירט פּראָליִפֿעראַציע און געשטיצט אַ רו־צושטאַנד. די צאָל Ki67־פּאָזיטיווע צעלן איז געפֿאַלן אויף טעג 1 און 3, בעת די דיפֿערענציאַציע פֿון צעלן וואָס האָבן זיך שוין באַשטימט צו ווערן נעוראָנען איז געבליבן אומגעשטערט. דאָרט איז דער מעכאַניזם געגאַנגען דורך אונטערדריקטע mTOR־סיגנאַליזאַציע: ווייניקער גאַנץ mTOR און פֿאָספֿאָרילירטער mTOR, צוזאַמען מיט נידעריקער עקספּרעסיע פֿון p70S6K און 4EBP1, און אויך אַראָפּרעגולירונג פֿון ציקלינען E1, B1, D1 און D2. דער דאָמינאַנטער פֿענאָטיפּ איז געווען דער רו־צושטאַנד פֿון פֿאָרלויפער־צעלן, וואָס די מחברים האָבן פֿאַרבונדן מיט פֿאַרשפּעטיקטער סענעסצענץ, נישט מיט ראַטעווען היפּאָקאַמפּאַלע צעלן אונטער סטרעס.

עס איז נישטאָ קיין סתּירה צווישן די צוויי אַרטיקלען. AMPK און mTOR זײַנען קאָנטעקסט־אָפֿהענגיקע אינטעגראַטאָרן, נישט פֿעסטע שאַלטערס. אַ נעוראָן־ענלעכע צעל אונטער סטרעס קען אײַנשאַלטן AMPK אָן אַ מעסטבאַרער mTOR־אינהיביציע, בעת אַ פֿאָרלויפער־צעל אָנגעטריבן דורך מיטאָגענען קען רעאַגירן אויף דער זעלבער פֿאַרבינדונג דורך אָפּברעמזן די mTOR־אָפּהענגיקע וואַקסטום־מאַשינעריע. דער צעלן־טיפּ, דער סטרעס־קאָנטעקסט, די קאָנצענטראַציע און דער צײַטפּונקט באַשטימען וועלכער צווייג דאָמינירט. דערפֿאַר געהערן די מיטאָכאָנדריאַלע ענערגיע־ און רעדאָקס־עפֿעקטן פֿון מעטילען־בלוי אויך צו דעם זעלבן בילד: ווי אַן איבערזיכט פֿון נעוראָשוץ־מעכאַניזמען באַשרײַבט, ווירקט די פֿאַרבינדונג ווי אַן אַלטערנאַטיווער עלעקטראָן־טרעגער, שאַלט אײַן אַנטיאָקסידאַנטישע און אַנטי־אַפּאָפּטאָטישע סיגנאַליזאַציע, אינהיבירט MAO און NOS, און פֿאַרבינדט זיך מיט מיטאָכאָנדריאַלער באַנײַונג דורך ביאָגענעסיס און אויטאָפֿאַגי. אויטאָפֿאַגי איז איין צווייג פֿון אַ פּלעיאָטראָפּישן פּראָפֿיל, נישט די גאַנצע מעשׂה.

וואָס די עקספּערימענטן ווײַזן נישט

סערום־מאַנגל מאָדעלירט טראָפֿישן און מעטאַבאָלישן סטרעס אין אַ קולטור־שיסעלע. ער מאָדעלירט נישט פֿאַסטן בײַ אַ גאַנצן אָרגאַניזם: גלוקאָז, אַמינאָזײַערס און זאַלצן בלײַבן אינעם באַזיס־מעדיע, און עס איז נישטאָ קיין עסן־אויפֿפֿירונג. קאָנצענטראַציעס אין קולטור פֿון 20 nM ביז 5 μM קען מען נישט אַריטמעטיש איבעררעכענען אין מענטשלעכע דאָזעס, ווײַל אַבזאָרפּציע, פּראָטעין־בינדונג, רעדאָקס־צושטאַנד, מעטאַבאָליזם, אָנהויפֿונג אין געוועבן און אויסשטעלונג־צײַט זײַנען אַלע אַנדערש.

קיין שטודיע בײַ מענטשן איז נישט פּלאַנירט געוואָרן צו באַווײַזן אַן אויטאָפֿאַגישן דורכפֿלוס אינדוצירט דורך מעטילען־בלוי בײַ פּאַציענטן. די מעכאַניסטישע באַווײַזן בלײַבן צעלן־פֿאָרשונג, ex vivo־אַרבעט און חיות־פֿאָרשונג, און איבערזיכטן באַשרײַבן נאָך אַלץ די באַווײַזן פֿאַר דער איבערפֿירונג אין קלינישער פּראַקטיק ווי פֿאָרלויפֿיק. דעריבער ווײַזן די שטודיעס נישט אַז מעטילען־בלוי חזרט איבער די ווירקונג פֿון פֿאַסטן, פֿאַרלענגערט די מענטשלעכע לעבנסדויער דורך אויטאָפֿאַגי, אָדער פֿירט צום פֿאַרענדיקן אַן אויטאָפֿאַגישן דורכפֿלוס אינעם מענטשלעכן מוח. טענות וועגן נאָכמאַכן פֿאַסטן און וועגן לאַנגלעביקייט דאַרפֿן אייגענע קלינישע באַווײַזן, און מענטשלעכע מעטילען־בלוי־שטודיעס פֿאַר אַנדערע אינדיקאַציעס ווערן נישט אויטאָפֿאַגי־שטודיעס בלויז צוליב אַ פֿאַרבינדונג. פֿאָרשונג וועגן נוטריענט־סטרעס און לאַנגלעביקייט־מאָדעלן דאַרף מען לייענען מיט דער גרענעץ אין זינען.

בײַם קומענדיקן אַרטיקל וואָס איר לייענט, ניצט די קאָנטראָל־רשימה לויטן סדר. ערשט פֿרעגט וועלכער צווייג האָט זיך געענדערט: AMPK, mTOR, אָדער קיינער פֿון זיי. דערנאָך פֿרעגט צי דער LC3־רעזולטאַט איז געווען באַגלייט מיט אַ דורכפֿלוס־טעסט אָדער שטייט אַליין. דערנאָך קאָנטראָלירט צי בלאָקירן דעם וועג האָט אַוועקגענומען די מעלה, און מיט וועלכער מעטאָד. אַ שטודיע וואָס ענטפֿערט אויף אַלע דרײַ פֿראַגעס האָט פֿאַרדינט אַ שטאַרקע מעכאַניסטישע טענה. אַ שטודיע וואָס ענטפֿערט נאָר אויף דער ערשטער האָט געוויזן אַ דערלויבעניש־סיגנאַל, און דער איבעריקער וועג בלײַבט אוממאַפּירט.