Hamowanie kalpain poprawia pamięć i transmisję synaptyczną w mysim modelu choroby Alzheimera

Kalpainy są zależnymi od wapnia enzymami, które określają los białek poprzez regulowaną aktywność proteolityczną. Kalpany zostały połączone z modulacją pamięci i są kluczem do patogenezy choroby Alzheimera (AD). Kiedy są nieprawidłowo aktywowane, kalpainki mogą również inicjować degradację białek niezbędnych do przeżycia neuronów. Tutaj pokazujemy, że inhibicja kalpainy poprzez E64, inhibitor proteazy cysteinowej i wysoce specyficzny inhibitor kalpainy BDA-410 przywraca prawidłową funkcję synaptyczną zarówno w hodowlach hipokampalnych, jak iw wycinkach hipokampalnych myszy APP / PS1, zwierzęcego modelu AD. Hamowanie Calpain poprawiło także przestrzenną pamięć roboczą i skojarzoną pamięć strachu u myszy APP / PS1. Te korzystne działania inhibitorów kalpainy były związane z przywróceniem normalnych poziomów fosforylacji czynnika transkrypcyjnego CREB i wiązały się z redystrybucją synapsyny białka synaptycznego I. Tak więc hamowanie kalpainy może okazać się przydatne w łagodzeniu utraty pamięci w AD. Wstęp Do chwili obecnej zidentyfikowano co najmniej 14 kalpain ssaków, proteazy cysteinowe aktywowane wapniem cytotoksycznym (recenzja 1). Dwie główne postacie, kalpainę i kalpainę 2, znane również jako (3-kalcypina i m-kalpaina, zostały połączone z chorobą Alzheimera (AD) (2). Calpain 1, forma najbardziej skoncentrowana w synapsach (3), jest nieprawidłowo aktywowana w mózgu AD (4). Calpastatin, endogenny inhibitor kalpain, jest znacząco zmniejszony w tym samym zaburzeniu neurodegeneracyjnym (2). Aktywowana forma kalpainy 2 jest zwiększona w neurytach neuronów zagrożonych rozwojem patologii neurofibrylarnej i jest w znacznym stopniu związana z splotami neurofibrylarnymi (NFT) w mózgach pacjentów z AD (5). Nadmierna aktywacja kalpainy wywołana przez nienormalnie wysoki poziom wapnia i zmniejszenie kalpastatyny prowadzą do ograniczonego cięcia lub degradacji kluczowych białek neuronalnych w AD (2, 6). Rzeczywiście, kalpany modulują przemyt i, pośrednio, przetwarzanie proteolityczne białka prekursorowego amyloidu (APP), polipeptydu uważanego za odgrywającego podstawową rolę w AD (7. 11). Co więcej, kalpainki wpływają na fosforylację i proteolizę tau, innego białka związanego z AD (przegląd w pozycjach 1, 6). Inne substraty kalpainy dotknięte chorobą Alzheimera to CaM-kinaza II. (CaMK-II a) i PKC, 2 enzymy, które regulują fosforylację APP i wpływają na jej metabolizm (12. 14); wtórne enzymy przekaźnikowe, takie jak fosfolipaza C-l, -2, -A 3 (15) i kinaza 5 zależna od cyklin (Cdk-5) (16); czynniki transkrypcyjne, takie jak c-Jun, c-Fos i I. B (17, 18); oraz gen związany z pamięcią, białko wiążące element regulatorowy cAMP (CREB) (19. 21). Calpain regulują również białka cytoszkieletu, takie jak spektryna (22) i MAP2 (23) oraz, poprzez bezpośrednie działania proteolityczne i pośrednie działanie modulujące na kilka kinaz białkowych (PKC, ERK1 / 2, CaMK-II i Cdk-5 / p35), odtwarzanie kluczową rolę w regulacji dynamicznego zachowania i obrotu białek cytoszkieletowych, szczególnie tych w synapsach, w których stężenia kalpainy są wysokie (3). Niedawno wykazano, że działania kalpain na podjednostce GluR1 receptorów AMPA (24), amfifizynę I (25) i białko oscylacyjne o ładunku nadskrzywi tym jądra (26) modulują aktywność synaptyczną i tworzenie pamięci. Coraz więcej danych sugeruje, że upośledzenie funkcji poznawczych w AD rozpoczyna się na długo przed śmiercią neuronów i że sygnalizacja między neuronami jest przerywana we wczesnych stadiach choroby. Znaczenie zmian synaptycznych w AD zostało potwierdzone w badaniach transgenicznych mysich modeli AD (27) i na amyloid-. indukowane przez peptyd (indukowane A (3) upośledzenie długotrwałego wzmacniania (LTP), szeroko badany komórkowy model uczenia się i pamięci (28). W tym badaniu zbadano wpływ inhibicji kalpainy przez E64, trans-epoksysukcynoilo-leucylamido (4-guanidino) -butan i wysoce specyficzny inhibitor BDA-410, (2S) -N- (1S) -1- [(S) -hydroksy (3-okso-2-fenylo-1-cyklopropen-1-ylo) metylo] -2-metylopropylo-2-benzenosulfonyloamino-4-metylopentanoamid pod względem upośledzenia transmisji synaptycznej z powodu nadekspresji zmutowanych postaci APP (K670N, M671L) i preseniliny (PS1) (M146L), z których każda powoduje rodzinne przypadki AD. Zbadaliśmy również, czy hamowanie przez kalpainę jest korzystne dla nienormalnej pamięci roboczej i skojarzonej pamięci strachu u myszy transgenicznych nadekspresjonujących 2 zmutowane transgenów (myszy APP / PS1). W końcu, badaliśmy wpływ inhibicji kalpainy na fosforylację związanej z pamięcią cząsteczki CREB i na lokalizację synapsyny białka I w pamięci I. Wyniki Hamowanie Calpain przywraca normalną funkcję synaptyczną w hodowlach myszy APP / PS1
[hasła pokrewne: samotne dziewczyny szukajace chłopaków, hydrominum skutki uboczne, zaburzenia psychiczne u dzieci ]
[przypisy: operacja ścięgna achillesa, piramida żywieniowa dla dzieci, uzależnienie od leków przeciwbólowych ]