Amlygiad Gwactod Diesel yn Newid Mynegiant Rhwydweithiau sy'n Ymwneud â Niwroddirywiad yn Ymennydd Sebrafish Rhan 1

Haniaethol

Mae clefydau niwroddirywiol yn un o brif achosion anabledd yn y byd, ond mae eu hetiolegau i raddau helaeth yn parhau i fod yn anodd dod o hyd iddynt. Dim ond lleiafrif o risg y gall ffactorau genetig eu cyfrif ar gyfer y rhan fwyaf o'r anhwylderau hyn, sy'n awgrymu bod ffactorau amgylcheddol yn chwarae rhan arwyddocaol yn natblygiad y clefydau hyn.

Mae clefydau niwroddirywiol yn cyfeirio at fath o glefyd sy'n achosi dirywiad celloedd yr ymennydd am wahanol resymau. Ymhlith y rhai cyffredin mae clefyd Alzheimer, clefyd Parkinson, clefyd Huntington, ac ati. Mae'r clefydau hyn yn effeithio ar niwronau yn yr ymennydd, gan arwain at nam ar weithrediad yr ymennydd a symptomau megis cof, meddwl, a newidiadau ymddygiadol.

Fodd bynnag, nid oes angen i ni golli ein hagwedd gadarnhaol oherwydd y salwch hyn. Mae yna lawer o ffyrdd i helpu cleifion i wella cof a lleddfu symptomau. Gadewch i ni edrych ar rai o'r dulliau hyn:

Yn gyntaf, gwnewch ychydig o ymarfer corff. Mae ymchwil yn dangos bod gweithgaredd corfforol yn gwella cylchrediad y gwaed yn yr ymennydd ac yn cynyddu rhyddhau cemegau fel dopamin ac endorffinau, sy'n helpu i amddiffyn a gwella swyddogaeth niwronau. Ar yr un pryd, gall ymarfer corff hefyd helpu i leihau problemau fel pryder, iselder ysbryd, ac anhunedd, gan wneud cleifion yn fwy dymunol i wynebu bywyd.

Yn ail, cynnal perthnasoedd cymdeithasol. Mae hefyd yn bwysig iawn bod ein rhwydweithiau cymdeithasol wedi'u cysylltu'n agos â meysydd cysylltiedig yr ymennydd, a gall rhyngweithio cymdeithasol nid yn unig leihau straen, ond hefyd wella iechyd yr ymennydd trwy gynyddu hapusrwydd, ymladd iselder, a mwy.

Yn olaf, bwyta'n dda a chael digon o gwsg. Gall y ddwy agwedd hyn gael effeithiau pwysig ar iechyd yr ymennydd. Mae angen i ddeiet da nid yn unig gynnwys digon o faetholion, ond mae angen iddo hefyd osgoi bwyta gormod o siwgr, braster dirlawn a cholesterol dro ar ôl tro. Yn ogystal, gall cael digon o gwsg helpu i frwydro yn erbyn problemau cof ar wahanol gamau, yn enwedig afiechydon fel clefyd Alzheimer.

Yn fyr, nid yw clefydau niwroddirywiol yn golygu rhoi'r gorau i ddisgwyliadau am oes. Tra'n cynnal agwedd gadarnhaol, mae hefyd yn angenrheidiol i fabwysiadu dulliau gwyddonol ac effeithiol i wella ansawdd bywyd. Bydd mwy o chwerthin a mwy o heulwen yn eich helpu i gadw'n iach. Gellir gweld bod angen i ni wella cof, a gall Cistanche deserticola wella cof yn sylweddol oherwydd bod Cistanche deserticola yn ddeunydd meddyginiaethol Tsieineaidd traddodiadol sydd â llawer o effeithiau unigryw, ac un ohonynt yw gwella cof. Daw effeithiolrwydd Cistanche deserticola o'r cynhwysion actif lluosog y mae'n eu cynnwys, gan gynnwys asid tannig, polysacaridau, glycosidau flavonoid, ac ati. Gall y cynhwysion hyn hybu iechyd yr ymennydd trwy amrywiaeth o lwybrau.

Cliciwch gwybod 10 ffordd i wella cof

Mae amlygiad hirfaith i lygredd aer wedi'i nodi'n ddiweddar i gynyddu'r risg o glefydau Alzheimer a Parkinson, ond nid yw'r mecanweithiau moleciwlaidd y mae'n eu gweithredu yn cael eu deall yn dda.

Mae sebrafishembryonau sy'n agored i echdyniad gronynnau gwacáu disel (DEPe) yn arwain at awtoffagi camweithredol a cholled niwronaidd. Yma, fe wnaethom amlygu embryonau pysgod sebra i DEPe a pherfformio dadansoddiadau mynegiant proteomig a thrawsysgrifomig trwybwn uchel o'u hymennydd i nodi llwybrau pathogenig a achosir gan lygredd aer. Newidiodd triniaeth DEPe sawl proses fiolegol a llwybr signalau sy'n berthnasol i brosesau niwroddirywiol, gan gynnwys metaboledd xenobiotig, aeddfedu phagosome, a phrosesu amyloid. Roedd yr anwythiad mwyaf mewn ymennydd mynegiant genynnau yn Cyp1A (dros 30-plyg).

Cadarnhawyd perthnasedd y newid ymadrodd hwn trwy rwystro anwythiad gan ddefnyddio CRISPR/Cas9, a arweiniodd at gynnydd dramatig mewn sensitifrwydd i wenwyndra DEPe, gan gadarnhau bod ymsefydlu Cyp1A yn fecanwaith diogelu cydadferol.

Nododd yr astudiaethau hyn lwybrau moleciwlaidd aflonyddgar a allai gyfrannu at bathogenesis anhwylderau niwroddirywiol.

Geiriau allweddol

Llygredd aer · Dementia · Clefyd Parkinson · Clefyd Alzheimer · Transcriptomeg · Proteomeg.

Rhagymadrodd

Mae llygredd aer yn cyfrannu'n fawr at farwolaethau ac mae'n gysylltiedig â chlefyd anadlol, clefyd y galon, strôc, canser yr ysgyfaint, a diabetes. Mae tystiolaeth epidemiolegol sy'n dod i'r amlwg yn cefnogi cysylltiad rhwng amlygiad i lygredd aer a datblygiad clefydau niwroddirywiol, gan gynnwys clefydau Alzheimer a Parkinson (AD andPD) (Fu et al. 2019). Mae yna brinder ymchwil sy'n ymchwilio i'r mecanweithiau y gall llygredd aer eu defnyddio i gynyddu'r risg o AD a PD, ond mae'r ychydig sy'n bodoli yn cefnogi perthynas achosol (Fu et al. 2019).

Mae cronni cynnwys protein yn yr ymennydd yn nodwedd gyffredinol o anhwylderau niwroddirywiol ac mae'n debygol y bydd yn llwybr cyffredin sy'n arwain at gamweithrediad niwronaidd a marwolaeth. Er enghraifft, ffurfiant strwythurau amyloid-beta (A-beta) a tau yw nodweddion patholegol agregau AD a -synuclein ( -syn) neu InPD Cyrff Lewy (Ross a Poirier 2004; Woulfe 2008).

Mae'n ymddangos bod newidiadau mewn proteostasis o leiaf yn rhannol yn sail i ffurfio'r agregau hyn, ond mae'r union fecanweithiau yn anhysbys o hyd a gallant amrywio mewn unigolion yn dibynnu ar ffactorau risg genetig ac amgylcheddol. Gwyddom y gall mwy o fynegiant neu lai o ddiraddiad o A-betaor -syn arwain at AD a PD (Bostancıklıoğlu2019; Johnson et al. 2019).

Nodweddion cyffredin eraill mewn anhwylderau niwroddirywiol yw llid a straen ocsideiddiol. Gellir gwerthfawrogi microglia wedi'i actifadu, y celloedd llidiol yn y CNS, yn hawdd mewn awtopsïau o ymennydd AD a PD ac mae'n debygol y byddant yn cyfrannu at bathogenesis niwroddirywiad (Kannarkat et al. 2013). Credir bod y llid hwn ac o bosibl camweithrediad mitocondriaidd yn arwain at straen ocsideiddiol sydd hefyd yn cael ei werthfawrogi mewn ymennydd awtopsi (Picca et al. 2020).

Mae mwyafrif yr astudiaethau mecanistig ar lygredd aer a niwroddirywiad hyd yma wedi canolbwyntio ar lid (Jayaraj et al. 2017). Ymddengys fod llygredd aer yn cynyddu llid y CNS a straen ocsideiddiol mewn ymennydd anifeiliaid a dynol (Calderón-Garcidueñas et al. 2004, 2007, 2008a,b ac c; Levesque et al. 2011a, b, 2013; Moultonand Yang 2012; Mumaw et al. 2017; Yokota et al.2013a, b).

O ddiddordeb arbennig yw'r canfyddiadau bod llygredd aer yn cynyddu mynegiant rhai genynnau llidiol yn y bwlb arogleuol (OB), rhanbarth yr ymennydd lle gwelir patholeg PD yn gynnar iawn yn y clefyd (Levesque et al. 2011a, b; Yokota et al. 2013a) . Gwelwyd llid hefyd yn indogs yn byw mewn ardaloedd trefol o gymharu â'r rhai sy'n byw mewn ardaloedd gwledig, ac mae'r awduron yn dyfalu bod y newidiadau hyn oherwydd lefelau uchel o lygredd aer (Calderón-Garcidueñas et al. 2003).

Awgrymodd yr un awduron hefyd fod -syn wedi cronni yn ymennydd pobl sy'n byw mewn dinasoedd oherwydd llygredd aer (Calderón-Garcidueñas et al. 2004, 2008a,b). Mewn astudiaeth ddiweddar mewn model zebrafish, adroddwyd bod dod i gysylltiad â DEPe yn achosi niwrowenwyndra a gostyngiad sylweddol yn nifer y niwronau trwy amharu ar awtophag (Barnhill et al. 2020).

Mae DEPe yn cynnwys llawer o gydrannau gwenwynig llygredd aer ac fe'i defnyddir yn gyffredin i fodelu datguddiad mewn systemau meithrin celloedd (Costa et al. 2014; Hesterberg et al. 2010; Levesque et al. 2011b). Mae awtoffagi yn fecanwaith mewngellol hanfodol ar gyfer tynnu a dileu proteinau sydd wedi'u cam-blygu ac organynnau sydd wedi'u difrodi.

Yn wir, mae union weithgarwch awtoffagig yn angenrheidiol ar gyfer cartrefostasis cellog, ac mae hunanwactod camweithredol mewn niwronau yn arwain at newid mewn goroesiad a niwroddirywiad (Kesidou et al. 2013). a PD. Mae ein dealltwriaeth o'r mecanweithiau y mae llygredd yn cynyddu'r risg hon yn gyfyngedig, ond gall gronynnau mân iawn a sawl cydran o lygredd aer fynd i mewn i'r ymennydd naill ai'n uniongyrchol trwy'r bwlb arogleuol trwy'r ysgyfaint trwy lif y gwaed (Kilian andKitazawa 2018).

Mae'r gronynnau hyn yn cynnwys craidd acarbon a chyfansoddion arsugnedig fel hydrocarbonau aromatig polysyclig, metelau, nitrad, sylffad, ac elfennau eraill ac maent yn gyfran sylweddol o lygryddion aer, yn enwedig mewn ardaloedd trefol. Mae llawer o'r cyfansoddion hyn wedi'u cysylltu â straen ocsideiddiol a cellog gwenwyndra yn ychwanegu hygrededd at gysylltiad achosol llygredd aer a niwroddirywiad.

Gall ymchwiliadau amlddisgyblaethol manwl, gan gynnwys modelau cellog ac anifeiliaid, roi cipolwg ar achosion clefydau a dulliau therapiwtig uniongyrchol yn y dyfodol (Cannon a Greenamyre 2011). Ymhlith yr organebau model a ddefnyddir ar gyfer astudiaethau in vivo, mae Danio rerio (zebrafish) yn fodel pwerus ar gyfer astudio tocsicoleg, geneteg foleciwlaidd, tocsigenomeg, a darganfod cyffuriau.

Mae'r rhan fwyaf o lwybrau biolegol wedi'u cadw'n fawr mewn fertebratau, ac mae gan y mwyafrif o enynnau swyddogaethol ddynol homologau mewn pysgod sebra (Vaz et al.2018). Yn ogystal, mae embryonau zebrafish yn datblygu'n gyflym ac yn annibynnol, gan ganiatáu ar gyfer dadansoddi ar unrhyw gam datblygiadol dymunol. Mae'r nodweddion hyn, ynghyd ag atgenhedlu cyflym a chost hwsmonaeth isel, yn gwneud pysgod sebra yn fodel ffafriol ar gyfer astudio effeithiau gwenwynig datguddiadau amgylcheddol.

Er mwyn deall yn well y mecanweithiau moleciwlaidd y tu ôl i bathogenesis y clefyd, mae ystod eang o ddulliau proffilio mynegiant genynnau trwybwn uchel wedi'u datblygu. Mae proteomeg sy'n seiliedig ar sbectrometreg màs a dilyniannu RNA trwybwn uchel yn arbennig o addawol wrth nodi llwybrau biolegol o ddiddordeb. Defnyddiwyd y technegau hyn yn eang i ddeall ymateb modelau cellog ac anifeiliaid i ysgogiadau amgylcheddol (Duan et al. 2017; García-Estrada et al. 2013; Jamiet al. 2014a, b, 2015; Kosalková et al. 2012).

Yn yr astudiaeth hon, rydym wedi mynd ar drywydd dadansoddiadau mynegiant o effeithiau triniaeth DEPe ar y proffiliau proteome a thrawsgrifiad o fewn pennau'r embryonau zebrafish. Roedd ynysu samplau o'r pen sy'n cynnwys meinwe'r ymennydd yn bennaf yn caniatáu i ni gael proffiliau mwy penodol i feinwe a lleihau effeithiau sy'n tarddu o feinweoedd eraill. Yma rydym yn disgrifio mynegiant genynnau wedi'u newid a phroffiliau protein mewn sawl llwybr sy'n gysylltiedig â niwroddirywiad ym mhennau pysgod sebra sy'n agored i DEPe. Mae'r canlyniadau hyn yn rhoi mewnwelediad newydd i'r mecanweithiau posibl y mae llygredd aer yn eu defnyddio i gynyddu'r risg o AD a PD.

Deunydd a dulliau

Trin pysgod a CRISPR/Cas9-cyfryngu genetig

Cymeradwywyd pob astudiaeth gan Bwyllgor Hawliau Anifeiliaid UCLA. Cafodd Sebrafish (AB) eu magu gan ysgogiad golau am 1 h, a chafodd cyfanswm o 200 wy eu deor am 24 h ar 28 gradd. Cafodd yr embryonau a ddeilliodd o hyn eu dadgoroni mewn pronas (2 mg/ml) a'u trin â naill ai DEPe (Deunyddiau Cyfeirio Safonol, NIST, Gaithersburg, MD) ar grynodiad olaf o 20 ug/ml neu gerbyd tan 5 diwrnod ar ôl ffrwythloniad (DPF).

Dewiswyd y crynodiad hwn gan iddo arwain at golli niwronau fel yr adroddwyd yn flaenorol ond heb farwolaethau sylweddol (Barnhillet al. 2020). Paratowyd pysgod dymchwel Cyp1A fel a ganlyn. Gan ddefnyddio offer sydd ar gael yn http://crispr.mit.edu, theCRISPR RNA (Cyp1A-crRNA ) wedi'i ddylunio ar sail lleoliad safleoedd PAM addas yn exon cyntaf y genyn Cyp1A.

Prynwyd y dyluniad gorau oddi wrth IDT DNA (www.idtdna.com) ynghyd â'r tracrRNA CRISPR-Cas9 safonol. Cafodd y crRNA ar gyfer y Cyp1Agene a'r tracrRNA eu hailddarparu ar wahân mewn 10 mM Tris-EDTA i gynhyrchu crynodiad terfynol o 100 μM. Yna, cyfunwyd tracrRNA â byffer deublyg crRNAin 1 × (asetad potasiwm 100 mM; 30 mM HEPES, pH 7.5; IDT DNA) i gynhyrchu crynodiad terfynol o 10 μM. Cynheswyd y cymysgedd i 95 gradd am 5 munud mewn baddon dŵr berwedig a'i oeri'n araf i dymheredd ystafell i ganiatáu anelio'r dilyniannau niwcleotid cyflenwol incrRNA a tracrRNA a ffurfio RNA canllaw swyddogaethol (gRNA).

Yna cyfunwyd cyfaint o 3 μL o annealedgRNA â'r un cyfaint o DNA un llinyn rhoddwr (ssDNA; 200 μM) â dilyniant thempled ar gyfer mutant Cyp1A. Ychwanegwyd swm o 3 ug o Niwcleas Cas9 (IDT) mewn byffer pigiad 1 × (5 mM KCl; 0.1 M sodiwm ffosffad, pH 6.8) i'r cymysgedd i ffurfio'r cymhlygion CRISPR/Cas9ribonucleoprotein (Cyp1A-RNP) terfynol.

Ar gyfer paratoi'r Scramble RNP (SC-RNP), amnewidiwyd y Cyp1A-crRNA penodol gan commercialScramble-crRNA heb unrhyw darged ar y genom. Mae'r dilyniant hwn o'r holl oligoniwcleotidau a ddefnyddiwyd yn y gwaith hwn wedi'i restru yn Nhabl Atodol 1. Chwistrellwyd wyau o dan stereomicrosgop gyda thua 3 nL o gymysgedd pigiad RNP.

Perfformiwyd pigiadau atgynhyrchu pum biolegol (pob un yn cynnwys 400-600 o wyau wedi'u chwistrellu â Cyp1A-RNPand 100-200 wedi'u chwistrellu â SC-RNP), a chwblhawyd yr holl ficro-chwistrelliadau o fewn 60 munud. Rhoddwyd wyau mewn dysglau Petri plastig 100mm a'u deor ar 28 gradd mewn dŵr wyau. Cafodd cyfradd goroesi embryonau ei fonitro am hyd at 7 diwrnod.

Adolygwyd delweddau o bysgod sydd wedi goroesi i sgorio camffurfiad. Sgoriwyd pob larfa mewn modd dall am bresenoldeb 4 camffurfiad datblygiadol gan gynnwys camffurfiad pen, camffurfiad cynffon, oedema cardiaidd, ac oedema melynwy. Byddai larfa gyda phob un o'r 4 camffurfiad yn cael sgôr o 4, tra byddai larfâu datblygol arferol yn cael sgôr o 0. Defnyddiwyd y prawf T ystadegol i werthuso'r gwahaniaethau arwyddocaol.

For more information:1950477648nn@gmail.com