ASK1 억제제 NQDI‑1은 쥐의 지주막하 출혈 후 초기 뇌 손상에서 ASK1/p38 및 JNK 신호 경로를 통해 산화 스트레스 및 신경세포사멸을 감소시킵니다. 파트 2

Aug 03, 2023

논의

Cistanche의 배당체는 또한 심장 및 간 조직에서 SOD의 활성을 증가시킬 수 있으며 각 조직에서 lipofuscin 및 MDA의 함량을 크게 감소시켜 다양한 활성 산소 라디칼(OH-, H₂O₂ 등)을 효과적으로 제거하고 이로 인한 DNA 손상으로부터 보호합니다. OH-라디칼에 의해. Cistanche phenylethanoid glycosides는 자유 라디칼 소거 능력이 강하고 비타민 C보다 환원 능력이 높으며 정자 현탁액에서 SOD의 활동을 개선하고 MDA 함량을 줄이며 정자 막 기능에 일정한 보호 효과가 있습니다. Cistanche 다당류는 D-갈락토스에 의해 유발된 실험적으로 노화된 쥐의 적혈구 및 폐 조직에서 SOD 및 GSH-Px의 활성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 폐 및 혈장의 MDA 및 콜라겐 함량을 감소시키고 엘라스틴 함량을 증가시킬 수 있습니다. DPPH에 대한 우수한 소거 효과, 노화된 쥐의 저산소증 시간 연장, 혈청 내 SOD 활성 개선, 실험적으로 노화된 쥐의 폐의 생리적 퇴행 지연 피부 노화 질환을 예방하고 치료하는 약물이 될 가능성이 있습니다. 동시에 Cistanche의 echinacoside는 DPPH 자유 라디칼을 제거하는 상당한 능력을 가지고 있으며 활성 산소 종을 제거하고 자유 라디칼로 인한 콜라겐 분해를 방지하며 티민 자유 라디칼 음이온 손상에 대한 우수한 복구 효과도 있습니다.

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본 연구에서, ASK1 및 p-ASK1의 단백질 발현 수준은 SAH 후 증가하였다. ASK1 억제제 NQDI‑1은 SAH 후 단기 및 장기 신경학적 기능을 개선하고 SAH 후 EBI에서 ASK1 인산화 및 ASK1/p38 및 JNK 신호 전달 경로를 억제하여 산화 스트레스 및 신경세포 사멸을 감소시켰습니다.

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ASK1은 MAP3K 계열의 구성원이며 다양한 유형의 세포 스트레스에 반응하여 활성화되면 다양한 유형의 세포 손상을 매개합니다(31). 산화 스트레스와 세포 사멸을 수반하는 특정 질병의 경우, ASK1의 단백질 발현 감소 또는 인산화 억제는 산화 스트레스와 세포 사멸을 감소시켜 유익한 역할을 할 수 있습니다(32). 그러나 우리가 아는 한, ASK1과 그 억제제 NQDI‑1의 역할과 기본 작용 메커니즘은 이전에 SAH에서 보고된 적이 없습니다. 본 연구는 SAH 모델링 후 ASK1 및 p-ASK1의 단백질 발현 수준이 상당히 증가했음을 입증했으며, 이는 ASK1이 SAH 후 EBI에서 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 또한 ASK1은 뉴런, 미세아교세포 및 성상세포에서 공동 발현되었으며, 이는 SAH 후 다양한 뉴런 세포에서 ASK1의 광범위한 역할을 시사합니다.

NQDI‑1은 ASK1의 특정 억제제이며 그 기능적 역할은 이전에 체외 키나제 분석을 사용하여 입증되었습니다(11,33). 급성 췌장염 마우스 모델에서 NQDI‑1은 ROS 생성 및 수용체 상호작용 세린/트레오닌 키나아제 3 및 p-혼합 계통 키나아제 도메인 유사 슈도 키나아제 단백질 발현 수준을 감소시켜 췌장 여포 세포 괴사를 감소시킵니다(34). . 허혈성 뇌 손상에서 ASK1의 NQDI‑1 억제는 매트릭스 메탈로프로테이나제 9 활성 및 후속 뇌 내피 세포의 신경세포 사멸을 감소시킵니다(35). 현재 연구에서 다양한 농도의 NQDI‑1을 뇌실내로 주입하여 수정된 가르시아 및 균형 빔 검사 점수를 크게 개선했으며, 이는 NQDI‑1이 SAH 후 단기 신경학적 기능의 개선으로 이어졌다는 것을 시사했습니다.

장기 신경학적 기능의 경우 서로 다른 기간에 걸쳐 기능을 평가하기 위해 두 가지 방법이 사용되었습니다(36). Rotarod 테스트는 7일, 14일 및 21일에 운동의 조정된 균형을 평가하는 데 사용되었습니다. 5 또는 10rpm의 초기 속도에서 SAH 플러스 비히클 그룹의 쥐의 낙상 대기 시간은 가짜 그룹에 비해 상당히 짧았습니다. 그룹, NQDI‑1 치료로 상당한 증가를 보였습니다. Morris water maze test는 4주 동안 쥐의 공간 기억과 학습 능력을 평가하기 위해 사용되었습니다. 1-5일의 훈련 단계에서 SAH 그룹 쥐는 가짜 그룹에 비해 훨씬 더 긴 시간과 더 먼 거리를 헤엄쳤고 NQDI-1 처리는 이 현상을 감소시켰습니다. 테스트 단계에서 쥐 그룹 간의 수영 속도에 큰 차이가 없는 것으로 나타났습니다. 플랫폼을 제거한 후 대상 사분면을 탐색하는 데 소요된 시간을 관찰하고 각 그룹의 쥐에 대해 계산했습니다. SAH에 이어 쥐는 더 짧은 시간 동안 목표 사분면을 검색했는데, 이는 SAH 모델링이 쥐의 공간적 위치와 기억력을 더욱 모호하게 만들고 장기 기억력을 손상시키는 반면 NQDI‑1 치료는 이러한 결과에서 개선을 입증했음을 나타냅니다. Rotarod 실험과 Morris water maze 테스트 결과는 NQDI‑1이 SAH 후 장기적인 신경학적 기능을 개선했음을 시사했습니다.

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산화 스트레스와 신경세포자멸사(neuroapoptosis)는 SAH 후 EBI의 주요 병리학적 변화입니다(37). 정상 상태 세포에서 ROS는 주로 미토콘드리아 전자 호흡 사슬에 의해 생성되는 호흡의 부산물이며 적당한 수준의 ROS는 손상된 DNA를 복구하고 세포 생존 촉진에 생리학적 역할을 합니다(38). SAH 시, 지주막하 공간에서 혈액의 자동 산화, 헴에 의한 ROS 촉매 작용 및 세포내 미토콘드리아 기능 장애로 인해 전자가 세포질로 빠져나가고, 항산화 시스템이 이를 보상하기에 불충분하여 신경 세포에 많은 양의 ROS가 축적됩니다. 산화 스트레스 손상을 일으키는 세포(39). 따라서 산화 스트레스와 세포 사멸을 표적으로 하는 치료 전략은 SAH 이후 효과적인 치료 방향으로 간주될 수 있습니다. 본 연구에서는 ethidium으로 산화되어 적색 형광 신호를 생성하는 DHE를 이용하여 뇌 조직의 ROS와 산화 스트레스를 평가하였다(40). DHE 양성 세포의 비율은 SAH 플러스 비히클 그룹에서 유의하게 증가한 반면, SAH 플러스 NQDI-1 그룹에서는 DHE 양성 세포 비율이 감소하여 NQDI-1이 산화 스트레스를 감소시켰음을 시사합니다. TUNEL을 사용하여 아폽토시스를 평가했고 SAH 모델링 후 TUNEL 양성 신경 세포의 비율이 크게 증가한 반면 NQDI‑1은 TUNEL 양성 신경 세포의 비율을 상당히 감소시켰습니다. NQDI‑1 치료가 SAH 후 EBI에서 산화 스트레스와 세포자멸사를 감소시켰다는 가설을 세울 수 있습니다.

ASK1에 대한 NQDI‑1의 효과와 잠재적인 기본 분자 메커니즘을 평가했습니다. ASK1 및 p-ASK1의 단백질 발현 수준에 대한 NQDI‑1의 효과를 먼저 평가했습니다. p‑ASK1/ASK1의 비율은 SAH에 따라 변하지 않았으며, 이는 ASK1의 인산화 변화가 ASK1 단백질 발현 수준의 변화와 유사함을 시사합니다. NQDI‑1을 사용한 치료는 p-ASK1 단백질 발현 수준의 현저한 감소를 나타내었지만 SAH 플러스 비히클 그룹과 비교하여 ASK1에 대한 효과는 없는 것으로 나타났습니다. 이는 NQDI‑1이 주로 ASK1 인산화 억제를 통해 신경 보호 효과를 발휘했음을 시사합니다. 그 후, ASK1 siRNA를 사용하여 p-ASK1과 ASK1의 단백질 발현 수준을 녹다운한 후 p-p38과 p-JNK의 단백질 발현 수준을 크게 감소시켰으며, 이는 ASK1이 주로 인산화를 통해 활성화되었음을 시사합니다.

p38, MAPK 및 JNK 신호 경로는 뇌 조직에서 광범위하게 발현됩니다(41). 활성화된 p38, MAPK 및 JNK는 종양 괴사 인자 유발 세포사멸을 강화하고, Fas/FasL 시스템에 참여하고, P53을 인산화하고, BAX 및 기타 경로의 미토콘드리아 전위를 유도하여 세포사멸을 촉진합니다(42). p38 MAPK와 JNK의 인산화 활성화 억제는 산화 스트레스와 신경 세포 사멸을 감소시키고 EBI를 완화하며 SAH 쥐 모델의 예후를 향상시킵니다(43). p38 억제제 BMS-582949를 주사한 후, WB 결과는 p38의 인산화를 상당히 억제하고 산화 스트레스 및 세포 사멸 관련 단백질의 발현 수준을 상당히 하향 조절한다는 것을 보여주었습니다. 그러나 BMS‑582949는 p‑ASK1, ASK1 또는 p‑JNK의 단백질 발현 수준에 유의한 차이를 일으키지 않았습니다. 유사하게, JNK 억제자 SP600125는 JNK의 인산화를 유의하게 억제했지만 p-ASK1, ASK1 또는 p-p38 단백질 발현 수준에는 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 p38과 JNK가 p-ASK1의 하류에 있고 ASK1이 인산화 활성화된 p38과 JNK를 통해 SAH에 이어 산화 스트레스와 세포사멸을 일으킨다는 것을 시사합니다.

본 연구와 관련된 특정 제한 사항이 있습니다. 첫째, NQDI‑1은 SAH 1시간 후 뇌실내 주사를 통해 한 번만 투여되었습니다. 따라서 현재 연구는 NQDI‑1 치료를 위한 최적의 치료 창을 결정하는 데 적합하지 않으며 이 문제를 해결하기 위한 향후 연구가 필요합니다. 둘째, 본 연구는 ASK1 억제가 신경 기능에 미치는 영향을 평가하고 NQDI‑1이 SAH 후 치료 효과가 있는지를 알아보기 위한 파일럿 연구였다. 성상세포 또는 미세아교세포에서 ASK1의 역할과 NQDI‑1의 약동학은 향후 연구에서 추가 설명이 필요합니다. Morris 물 미로 테스트는 SAH 후 4주 동안에만 수행되었습니다. 따라서 공간 기억 및 학습 능력의 초기 능력에 대한 잠재적인 변화는 평가되지 않았을 수 있습니다. 마지막으로, IF는 ASK1 co-localization을 평가하는 데 사용되었습니다. 그러나 2마리의 동물/실험군만이 평가되었다. 작은 표본 크기는 부적절한 결론을 초래할 수 있는 본 연구의 한계이며 양적 평가보다는 질적 평가에만 사용해야 합니다.

결론적으로, ASK1 억제제 NQDI‑1은 ASK1 인산화와 p38 및 JNK 신호 경로의 억제를 통해 SAH 후 산화 스트레스와 세포자멸사를 감소시키고 장단기 신경학적 기능을 개선했습니다. NQDI‑1은 SAH 치료를 위한 잠재적인 치료제일 수 있습니다.

감사의 말

적용되지 않습니다.

펀딩

본 연구는 중국 국립 자연과학 재단(보조금 번호 81870944), 베이징 과학 기술 계획 주제: 베이징-톈진-허베이 협업 혁신 촉진 프로젝트(보조금 번호 Z181100009618035), 국립자연과학재단의 지원을 받았습니다. 중국(보조금 번호 81771233), 베이징 시 병원 상승 계획 관리국(보조금 번호 DFL20190501) 및 중국 고위험 뇌졸중 환자 개입을 위한 적절한 기술 연구 및 홍보 프로그램(보조금 번호 GN‑2020R0007).

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데이터 및 자료의 가용성

현재 연구 중에 사용 및/또는 분석된 데이터 세트는 합당한 요청 시 해당 작성자에게 제공됩니다.

저자의 기여

JD, WY, JJ, FL 및 AL이 실험 설계에 참여했습니다. JD, JJ, JW, XY는 실험을 수행하고 데이터를 수집하고 분석했습니다. XY, FL 및 AL은 데이터를 해석했습니다. JD와 WY는 원고의 초안을 작성했습니다. XY, FL 및 AL은 원고를 수정하고 언어를 교정했습니다. 모든 저자는 최종 원고를 읽고 승인했습니다. JD, JW 및 FL은 모든 원시 데이터의 진위를 확인합니다.

윤리 승인 및 참여 동의

모든 실험 절차는 Central South University의 기관 동물 관리 및 사용 위원회(승인 번호 2019sydw0104)의 승인을 받았습니다.

게시에 대한 환자 동의

적용되지 않습니다.

경쟁 관심

저자는 경쟁 이익이 없다고 선언합니다.

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