Abstract
Methylazoxymethanol (MAM), o metabolito genotóxico do cicasina azoxyglucoside cycad, induz genética alterações em bactérias, leveduras, plantas, insectos e células de mamíferos, mas as células nervosas adulto está pensado para ser afectado. Mostramos que os cérebros dos adultos C57BL6 camundongos selvagens tratados com uma dose sistémica única de danos no DNA de exibição acetato MAM (
O
lesões 6-methyldeoxyguanosine,
O
6 mg) que se mantém constante até 7 dias pós-tratamento. Em contraste, os ratos que faltam um gene funcional que codifica a enzima de reparação do ADN
O
6 mg DNA metiltransferase (MGMT) mostrou elevada
O
6 mg DNA MAM-tratada danos a partir de 48 horas após o tratamento. O dano no DNA foi ligado a alterações na expressão de genes em vias de sinalização celular associada a cancro, doença neurodegenerativa humano, e desordens do neurodesenvolvimento. Estes dados são consistentes com as propriedades neurotóxicas e cancerígenos de desenvolvimento estabelecidos de MAM em roedores. Eles também suportam a hipótese de que a exposição de vida cedo para MAM-glicosídeo (cicasina) tem uma associação etiológica com uma doença neurodegenerativa em declínio, protótipo visto em Guam, Japão e populações da Nova Guiné que anteriormente utilizada a planta cycad neurotóxico para o alimento ou a medicina, ou ambos. Estes achados sugerem genotoxinas ambientais, especificamente MAM, segmentar vias comuns envolvidos na neurodegeneração e cancro, o resultado dependendo de se a célula pode dividir (cancro) ou não (neurodegeneração). A exposição a genotoxinas ambientais relacionados com o MAM pode ter relevância para a etiologia da tauopatias relacionadas, nomeadamente, a doença de Alzheimer
Citation:. Kisby GE, Fry RC, Lasarev MR, Bammler TK, Beyer RP, Churchwell M, et al . (2011) As Cycad Genotoxin MAM modula cérebro celulares vias envolvidas na doença neurodegenerativa e Câncer de Forma-Linked danos DNA. PLoS ONE 6 (6): e20911. doi: 10.1371 /journal.pone.0020911
editor: Mel B. Feany, Hospital Brigham and Women, Harvard Medical School, Estados Unidos da América
Recebido: 17 Janeiro, 2011; Aceito: 16 de maio de 2011; Publicado: 23 Junho, 2011 |
Este é um artigo de acesso aberto, livre de todos os direitos autorais e pode ser livremente reproduzido, distribuído, transmitido, modificado, construído em cima, ou de outra maneira usado por qualquer pessoa para qualquer finalidade lícita. O trabalho é feito disponível sob a dedicação de domínio público da Creative Commons CC0
Financiamento:. Este trabalho foi financiado pelos Institutos Nacionais de Ciências de Saúde Ambiental: ES11384 (OHSU), ES11399 (MIT), ES011387 (FHCRC /UW ) e ES07033 (UW) (https://www.niehs.nih.gov/research/supported/centers/trc/). Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito
CONFLITO DE INTERESSES:.. Os autores declararam que não existem interesses conflitantes
Introdução
Nós descrevemos cérebro do rato caminhos que são perturbados pela aglicona (methylazoxymethanol, MAM) metabólito de um genotoxin planta (MAM-glicosídeo, cicasina) que está fortemente associada a uma doença neurodegenerativa declínio de sinalização celular: amiotrófica Pacífico Ocidental esclerose lateral e parkinsonismo-demência complexos (ALS-PDC). Clinicamente, a doença relacionada com a esclerose lateral amiotrófica, parkinsonismo atípico, e demência de Alzheimer (AD) [1] – [6]. Tal como acontece com AD e determinadas outras desordens neurodegenerativas humanas, a neuropatologia celular de ALS-PDC caracteriza-se por emaranhados neurofibrilares compostos por filamentos helicoidais emparelhados que contêm formas anormalmente hiperfosforiladas da proteína tau-estabilização dos microtúbulos [3], [6].
Western Pacific ALS-PDC, uma doença neurodegenerativa protótipo, aparentemente de origem ambiental, tem sido altamente prevalente em três populações insulares geneticamente distintas: (a) japoneses na península Kii da ilha de Honshu, (B) Papua Nova Guiné na Papua Ocidental, Indonésia, e (c) Chamorros em Guam e Rota nas Ilhas Marianas, migrantes de Guam, e alguns da América do Norte (caucasiana) e os imigrantes filipinos para Guam [6] – [8]. Todas as três populações afectadas usado a semente cycad neurotóxico para fins medicinais [9] – [11]. Em Guam, onde ALS-PDC foi estudado cientificamente mais de 60 anos [4], a doença tem sido repetidamente ligado à ingestão de alimentos derivados de sementes de cycad, com correlações altamente significativas para o conteúdo cicasina de farinha cycad e para o ALS e PD formas da doença em ambos os machos e fêmeas [1], [5], [12], [13]. Diminuindo o uso de sementes de cicadáceas de alimentos e /ou medicina, como as populações afectadas adoptar estilos de vida modernos é consistente com o declínio progressivo da prevalência da doença em todos os três isolados geográficos de ALS-PDC [11].
cicasina e sua methylazoxymethanol aglicona (MAM) são estabelecidos neurotoxinas de desenvolvimento. danos acetato MAM DNA neuronal, modula redes moleculares cerebrais e prisões regionais de desenvolvimento cerebral, quando administrados sistemicamente a pós-natais dia-3 ratos [14], [15], mas o cérebro adulto roedor tem sido visto como grande parte refratária ao genotoxin [16], [17]. O MAM promutagen é também uma hepatotoxina estabelecida e cancerígeno experimental [18]. Na verdade, os roedores que foram tratados cronicamente com o precursor de MAM azoximetano (AOM) são amplamente utilizados como modelos para a investigação da patogénese e quimioprevenção do carcinoma do cólon humano [19]. Infelizmente, enquanto estão disponíveis recentes (1998-2002) dados de câncer de Guam [20], as tendências longitudinais na prevalência do câncer comparáveis aos disponíveis para Guam ALS-PDC são desconhecidos.
Realizamos este estudo do rato adulto cérebro para testar a hipótese de que as propriedades que danificam o ADN de MAM, que são mutagénicos e tumorigénico em células em divisão do epitélio do cólon [19], activar redes moleculares associadas com a degeneração dos neurónios pós-mitóticos na doença neurodegenerativa. Embora a relação entre o dano ao DNA induzido pelo meio ambiente, mutagênese e malignidade é bem aceito, os mecanismos não-nucleares são geralmente considerados para sustentar doenças neurodegenerativas. No entanto, diferentemente da maioria dos órgãos, o cérebro humano adulto tem uma capacidade reduzida ou nula para reparar danos no DNA induzidos por alquilação [21], [22], com implicações para a sobrevivência a longo prazo e eventual degeneração das células nervosas [23]. Abordámos a hipótese acima mencionada, comparando a relação entre o dano ao DNA induzido por MAM (
O
6-methyldeoxyguanosine,
O
6-MG) e expressão gênica padrões no cérebros de ratos adultos que são funcionalmente proficiente (tipo selvagem, em peso) e deficiente (
Mgmt
– /-
) na reparação de
o
6-mG, o esta última a que falta o gene que codifica para a enzima de reparação do ADN específico
o
6 mg metiltransferase [24]. /- – Dois laboratórios separados grupos de peso e
Mgmt
tratada
ratos com uma dose sistémica única de MAM, e os dados combinados foram minadas para os perfis de transcrição de cérebro comum. Um terceiro laboratório realizaram análises cegos do cérebro
O
níveis 6 mg.
Nós apresentamos evidências de que as vias associadas com a doença neurodegenerativa humana sinalização são ativadas no cérebro maduro mouse como o resultado de unrepaired MAM-induzida danos no DNA. Estas vias envolvem receptores para neurotransmissores, incluindo certas ionotrópicos e metabotrópicos de receptores neuronais para o glutamato, um neurotransmissor excitatório com o potencial para matar as células nervosas. Embora estes resultados apoiam um papel para o MAM na etiologia de ELA-PDC, talvez actuando como uma “toxina lento” através de danos no ADN persistente em células nervosas sujeitos a neurotransmissão glutamato contínua, eles não excluem um papel para outras neurotoxinas cycad ou factores genéticos .
Nós também demonstrar que o dano ao DNA induzido MAM modula vias de sinalização no cérebro do rato que estão associados com o cancro, bem como a neurodegeneração, os dois fenótipos, possivelmente, representam respostas de células em divisão e não-ciclismo, respectivamente. Outros propuseram ligações entre neurodegeneração /cancro e regulação do ciclo celular, a reparação do ADN, a resposta ao stress oxidativo [25], [26], sem asas aberrante e proto-oncogene int-1 (Wnt) de sinalização [27], glicogénio sintase quinase 3
beta
(GSK3β) regulação [28], a modulação de proteínas do tumor (TP53 ou P53) expressão [29], e perturbações de tau em AD e câncer de próstata [30]. A inflamação crônica é outra característica de ambos câncer e AD [31].
Resultados
Organ Resposta ao MAM
Um estudo preliminar foi realizado para determinar as respostas de transcrição imediatas do cérebro de rato em peso a um tratamento sistémico com o MAM em relação à de um tecido não neuronal (fígado) que se destina especificamente em seres humanos com toxicidade aguda cycad. padrões comparáveis de expressão do gene foi encontrado com os dois tecidos nos dois locais de estudo. Considerando que o fígado (o principal alvo de toxicidade cycad em humanos e roedores) mostraram uma resposta robusta para MAM, relativamente poucas mudanças foram notadas no cérebro (Fig. 1).
O experimento foi realizado em dois laboratórios independentes usando protocolos idênticos. Verde denota a infra-regulação e vermelho up-regulação da expressão gênica. OHSU: Health Science University. . FHCRC: Fred Hutchinson Cancer Research Center
DNA danos
O tecido cerebral de peso e
Mgmt
– /-
ratos mostraram quantidades detectáveis mínimas (MDQ , consulte Métodos) da
O
6
-MG lesões de DNA em 6 h, 24 h, 48 h, e 168 horas após o tratamento com veículo. Depois de uma dose única de MAM, o tempo de curso de danos ao DNA em cérebro versus fígado (controlo positivo), produziu dados bastante consistentes para os dois locais de estudo independentes (Fig. 2). Níveis de
O
6
-MG havia três ordens de magnitude menor no cérebro do que o fígado para ambos em peso e
Mgmt
– /-
ratos. desvio significativo entre as respostas de peso e
Mgmt
– /-
cérebro (
p 0,01
) e fígado (
p 0,01
) foi encontrado em 48 hr, e este foi mantida até que o tratamento 168 horas pós MAM (Tabela S1) [32] – [34]. Enquanto danos no ADN foi mantida a baixo (cérebro) ou diminuir (fígado) os níveis nos tecidos dos animais WT, houve persistência de níveis relativamente mais elevados de
O
6
-MG lesões do ADN, em ambos os tecidos de
Mgmt
– /-
ratos. Em suma,
O
6
-MG lesões em ambos os órgãos eram muito mais elevados em
Mgmt
– /-
vs. ratinhos WT, e os danos no DNA permaneceram elevados no cérebros de ambos em peso e
Mgmt
– /-.
ratos
os resultados para os dois locais de estudo são mostrados como linhas vermelhas e azuis separadas. Os símbolos de plotagem (OHSU: círculo; FHCRC: quadrado) denotam as medianas estimada; linhas prolongam-se ± 2 desvios-padrão das medianas. danos no DNA (
O
6
-MG) é três ordens de magnitude maior no fígado do que no cérebro, e os significativamente elevados
O
6
-MG níveis em
Mgmt
– /-
contra wt tecidos em 48 horas são mantidos a 168 horas pós-tratamento MAM. Descontinuidades nas linhas vermelhas e azuis são atribuídos a erros técnicos ou de onde as amostras não foram coletadas. A linha cinza tracejada na B denota o máximo observado
O
6
-MG nível no cérebro (~330 lesões por 10
8 nucleótidos normais).
cérebro transcricional Perfis
As análises foram realizadas em dados agregados de dois laboratórios. Não houve diferenças significativas na expressão de genes foram observados nos cérebros de ratinhos WT tratados com veículo versus MAM. Por outro lado, a modulação significativa da expressão do gene estava presente nos cérebros tratados de forma semelhante em>
– /-
ratinhos. As análises foram realizadas em primeiro lugar para determinar a resposta transcricional de MAM
Mgmt
– /-
ratinhos e, em segundo lugar, para explorar o efeito MAM vs veículo em cada genótipo e se a modulação do efeito diferiu entre os genótipos. Subsequentemente, via análise Ingenuity® (IPA) foi usada para identificar os biofunctions mais significativamente enriquecidas para cada conjunto através da combinação de alterações significativas de expressão de genes em todos os pontos de tempo e comparar estes dados de dados. alterações de expressão de genes também estavam ancorados a lesões
O
6
-MG de DNA para determinar quais genes foram modulados por danos ao DNA. Uma terceira análise, que combinou as duas primeiras análises, foi utilizado para explorar Kyoto Encyclopedia of Genes e Genomas (KEGG) percursos perturbado por MAM em relação ao veículo que eram ou única para
Mgmt
– /-
ou que diferiu entre os dois genótipos. As principais vias de KEGG foram determinadas usando DAVID (o banco de dados para anotação, visualização e Discovery integrado) software bioinformática [35], [36].
Foram realizados estudos iniciais para determinar a resposta do transcriptoma cérebro para MAM vs . veículo em ratinhos deficientes em reparação do ADN. O primeiro conjunto revelou 362 genes (de 41.000) que foram diferencialmente expressos no cérebro de
Mgmt
– /-
camundongos tratados com MAM vs. veículo (Tabela 1). Destes 362 genes, 57 foram altamente correlacionados (
r 0,7
) com
O
níveis 6 mg. As quatro funções biológicas da doença mais significativos corresponderam a doenças neurológicas (133 genes), distúrbios psicológicos (65 genes), Câncer (105 genes) e distúrbio genético (170 genes). Uma lista dos genes associados com cada uma destas funções biológicas são fornecidas nos dados adicionais (Tabela S2).
As redes moleculares mais importantes derivados de genes expressos diferencialmente, desencadeou-MAM (362 genes) cubos revelados envolvendo NF-kB (factor nuclear de
kapa
polipéptido luz enhancer gene em células B), proteínas de ligação de cálcio (ou seja, a calcineurina, a calmodulina), factor neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), os receptores de glutamato
N
-metil-D-aspartato (NMDA) e alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolpropiónico ácido (AMPA), CREB (elemento de resposta de ligação a AMP cíclico), e microRNA1 ( MIR1-1) (Fig. 3). Quando estes genes diferencialmente expressos induzida por MAM foram ancoradas para
O
6
-MG níveis, um subconjunto dos 57 genes revelou cubos proeminentes para NF-kB, extracelular quinase regulada por sinal (ERK) e ERK1 /2, a proteína-quinase p38 activada por mitogénio-/c-Jun
N -terminal
quinases (MAPK /JNK), TP53, e Akt (v-akt timoma murino viral oncogene homolog) (Fig. 4).
a mais significativa expressão cérebro sub-rede modulada por MAM vs. veículo em
Mgmt
– /-.
ratos (todos os pontos temporais combinadas), composta por 362 genes diferencialmente expressos
O mais significativo sub-rede expressão cérebro modulada por MAM vs. veículo em
Mgmt
– /-
ratos (todos os pontos temporais combinadas) derivada de 57 genes diferencialmente expressos (a sub -conjunto dos 362 genes) que foram ancoradas ao
o
níveis 6 mg.
a segunda análise explorou o efeito do MAM em relação ao veículo entre os dois genótipos (peso vs.
Mgmt
– /-
); Assim, determinou-se a capacidade de reparação de ADN influencia a resposta do transcriptoma cérebro de MAM. Esta análise era sensível a esses genes que podem ter diferentes direcções mostradas de modulação entre os genótipos, mesmo se nenhuma modulação era significativo sobre o seu próprio. Havia 153 genes diferencialmente expressos refletem diferenças genotípicas entre peso e
Mgmt
– /-
na resposta do cérebro a MAM vs. veículo. Dos 153 genes, 60 genes (~ 40%) foram ancoradas ao
O
níveis 6 mg. Cérebros destes animais mostraram os mesmos quatro funções biológicas para doenças e distúrbios como na Tabela 1, com a única excepção de que a categoria distúrbios psicológicos não foi significativa no grupo ancorado (Tabela 2). Uma lista dos genes associados com cada uma destas funções biológicas são fornecidas nos dados adicionais (Tabela S3).
As redes moleculares mais significativas nos 153 conjunto de genes contidos cubos para NF-kB e de CREB e genes que regulam a transcrição através de mecanismos epigenéticos, incluindo DNMT3A (DNA [citosina-5 -] – metiltransferase 3
alpha
) e SMARCC1 (SWI /SNF relacionados, regulador dependente de actina associada à Matriz de cromatina, subfamília c, membro 1) e transcrição nuclear, ou seja, PPARa (PPAR
alpha
), chaperones moleculares (HSP90B1, proteína de choque térmico de 90 kDa
beta
[Grp94], membro do 1 ), e GSK3β domínio sema, domínio de imunoglobulina [Ig], curto domínio básico, segregada, [semaforina] 3A (SEMA3A), que estão implicadas na doença de Parkinson e /ou doença de Alzheimer (Fig. 5). Como na Figura 3, o conjunto ancorado de 60 genes incluiu TP53, ERK1 /2 e NF-kB como os cubos mais proeminentes, em conjunto com um número de outros cubos (Akt, NF-kB, P38-MAPK e calmodulina) (fig. 6). receptores de glutamato também estão representados neste conjunto de dados
O mais significativo modulada-MAM expressão sub-rede no cérebro de
Mgmt
-. /- contra ratinhos de tipo selvagem
(todos os tempos -points combinado) composto de 153 genes expressos diferencialmente. genes de notas envolvidas em funções epigenéticas também são modulados: DNMT3A e SMARCC1 regular a função da cromatina
O mais significativo modulada-MAM expressão sub-rede no cérebro de
Mgmt
– /- vs. .
ratinhos de tipo selvagem (todos os pontos temporais combinados) composta de 60 genes diferencialmente expressos que foram ancoradas ao
O
níveis 6 mg. Observe a presença de NF-kB, ERK1 e centros de p38-MAPK, e o envolvimento dos receptores TP53 e glutamato.
O terceiro conjunto de dados de transcrição análises combinadas dos dois primeiros conjuntos de dados (para um total de 443 não-duplicado genes), incluindo a resposta diferencial de genótipos ao MAM vs. veículo (Tabela 2) e a resposta do
Mgmt
– /-
cérebros para o tratamento sistémico com MAM vs. veículo (Tabela 1). A pontuação de sub-rede mais significativa de produtos de genes MAM (p 10
-46) continha cubos de F-actina, o NF-kB, microARN-1, cofilina, dependente de cálcio /calmodulina proteína quinase II (CaMKII), glicogénio-sintase, o receptor de AMPA, BDNF, e outros. Os mesmos quatro doenças e distúrbios foram as mais significativas da lista de funções biológicas com base na análise IPA, enquanto Desenvolvimento do Sistema Nervoso e função, e pele e Desenvolvimento cabelo e função, apareceu na lista dos mais significativos quatro perturbado fisiológica de Desenvolvimento de Sistemas e funções ( tabela 3)
a tabela 4 mostra as principais vias de KEGG denotando interações moleculares perturbados pelo MAM em qualquer tipo selvagem ou
Mgmt
-. /-
cérebros. Vias envolvidas no câncer, a sinalização Wnt, e as vias de sinalização de insulina estavam entre as mais significativas. Outras vias KEGG proeminentes incluídos os envolvidos no metabolismo das purinas, sinalização MAPK, neurotrofina de sinalização, sinalização de quimiocinas e interação do receptor neuroligand (Tabela 4).
Também foi realizada uma PINTURA (Ferramenta de Análise de Promotor e rede de interação ) análise para identificar o factor de transcrição biologicamente relevante locais nos genes que foram enriquecidos entre os genótipos e os genes expressos diferencialmente entre MAM e animais tratados com o veículo de ligação. As regiões de flanco 5 ‘dos genes diferencialmente expressos (2000 pb a montante do local de início da transcrição) foram examinados para o enriquecimento dos elementos reguladores da transcrição normalmente expressas (TREs). A Tabela 5 mostra o tres entre o genótipo específico-única (n = 153) e um subconjunto de (n = 60) ancoradas genes alvo de MAM. Apenas a Três que foram significativamente enriquecidos (p 0,05) em genes alvo-MAM estão apresentados (Fig. 7). A pontuação mais alta TRE foi o factor de hepatócitos altamente conservada nuclear 4 (HNF-4), que se liga à sequência de consenso AGGTCAaAGGTCA para activar a transcrição.
Análise das regiões promotoras do gene da 60-ancorado sub-conjunto derivado a partir dos genes diferencialmente expressos específicos de tensão entre MAM e animais de elementos reguladores da transcrição veículo-tratado. Um mapa de calor (matriz de interacção) mostra os genes (linhas) e motivos (colunas) que foram agrupados individualmente e em 5% de todos os promotores. Observe o local de ligação HNF4 é comum a 60% dos 60 genes ancorados
Discussão
Cérebro e Colon:. Pathways comuns mas diferentes resultados
Nós mostramos que o MAM genotoxin cycad induz danos ao DNA persistente (ou seja,
o
6
-MG lesões) e modula vias de sinalização vários celulares (ou seja, TP53, NF-kB, MAPK) nos cérebros do adulto novo
Mgmt
– /-
ratos. Os nossos dados suportam a hipótese de que induzida MAM
O
lesões
6 mg de DNA alterar o metabolismo das purinas e modulam células sinalizadoras associadas tanto neurodegeneração e cancro. Enquanto MAM não induz tumores cerebrais em ratos adultos individualmente tratados, o genotoxin desencadeia consistentemente tumores em órgãos periféricos, nomeadamente o intestino [37], [38]. A modulação proeminente de “genes do câncer” nos cérebros “tumor-insensíveis” de animais adultos tratados com MAM sugere que as perturbações destes genes no cérebro tem outros que não o câncer consequências.
mecanismos moleculares subjacentes cólon induzida por MAM cancro ter sido estabelecida na azoximetano (AOM) modelo de rato de adenocarcinoma colo-rectal em que o MAM (o metabolito citocromo P
4502E1-mediada de OMA) é o único agente causador [39], [40]. C para A:: T no códon 12 derivado de
O
6
-MG no modelo do rato AOM, mutação do
K-ras
(ie, transversão de G MAM-induzida lesões) activa desta via MAPK e a jusante e /mediadores fosfoinositida 3-quinase Akt (PI3K /Akt), indicando que o MAM perturba a expressão de genes nestas vias por um mecanismo dependente de danos no ADN. Mutações em
β-catenina
bloqueia a sua degradação por um mecanismo de GSK-3β mediada resultando na sua acumulação intracelular e a activação da via de sinalização /β-catenina Wnt. O transporte nuclear de β-catenina conduz à activação de genes que regulam a proliferação celular, enquanto que a expressão de proteínas pró-apoptóticas é inibida [40], [41]. Tais eventos podem explicar como MAM modula a expressão de genes com papéis fundamentais na sinalização celular no cérebro de ratos adultos jovens (Fig. 8).
genotóxicos que induzem
O
6
lesões metilguanina (dano de ADN) (por exemplo, através methylazoxymethanol, MAM) perturbam as vias de sinalização celular, incluindo factor de crescimento transformante-β (TGF-β), wingless e proto-oncogene int-1 (Wnt), e MAP quinase ( MAPK). Em geral, a literatura suporta-regulação (verde) e infra-regulação (rosa-vermelho) em associação com as duas phenoptypes distintas. (Modificado de Chen e Huang [40])
Câncer e doença neurodegenerativa:. Dois lados da mesma moeda
A chave para encontrar relevantes para ALS-PDC é a presença de? mudanças de transcrição induzida pelo MAM nos cérebros de ratos adultos jovens que carecem de reparos eficientes de
lesões o
DNA 6-metilguanina. Isto está em contraste com a ausência de alterações significativas na transcrição do cérebro adulto de ratinhos de tipo selvagem tratados com MAM. O cérebro humano mostra quantidades variáveis de atividade MGMT, mas a maioria dos cérebros adultos estudados possuem níveis mínimos comparáveis ao do
Mgmt
– /-
ratos [21]. Se o cérebro humano responde ao MAM de uma maneira comparável ao
Mgmt
– /- cérebro
rato, a resposta seria alterações em vias de sinalização celular relacionadas tanto com a neurodegeneração e alterações neuropsicológicas. Embora os presentes resultados baseiam-se em estudos de curto prazo, a aparente associação entre as funções biológicas associadas-MAM mais significativos no cérebro do rato adulto e cicasina-associado ALS-PDC são óbvias. Corolário fornece suporte claro para um exame mais aprofundado do possível papel etiológico da cicasina na indução da ALS-PDC, uma forma (demência) que mostra as relações clínicas e neuropatológicas impressionantes com AD [42].
Behrens e colegas [29] relataram uma relação inversa na incidência de câncer e AD: em um estudo longitudinal prospectivo, o risco de desenvolver câncer com o tempo foi significativamente reduzida em participantes com AD, enquanto aqueles com um histórico de câncer tinham uma menor taxa de DE ANÚNCIOS. O estado investigadores: “
em câncer, mecanismos de regulação celular são interrompidas com o aumento da sobrevivência e /ou proliferação celular, que, em contrapartida, AD está associada com aumento da morte neuronal, seja causada por, ou concomitante com, β-amilóide ( . Ap) e deposição tau
“Eles discutem o papel putativo de p53 e a via de sinalização Wnt nestas associações de doenças inversas: enquanto que a expressão reduzida P53 decorrentes de mutações podem levar à proliferação descontrolada de células, como, no câncer colorretal, câncer ósseo (osteossarcoma), e outros tumores, aumento da expressão de p53 pode activar caminhos que conduzem à morte da célula, tal como ocorre em [29] AD. O gene que codifica para TP53 foi modulado pelo MAM em ambos os conjuntos ancorado-lesão de DNA de genes do cérebro: enquanto a ativação TP53 é conhecido por ocorrer após danos no DNA, continuou ativação no
Mgmt
– /-
cérebro pode promover a morte neuronal.
Ligações com patologia cerebral em ALS-PDC e AD
sinalização Wnt e sinalização da insulina também estão entre as principais vias de KEGG perturbado no cérebro após o tratamento MAM sistêmica. Enquanto a activação induzida por MAM da via /β-catenina Wnt leva à proliferação descontrolada de células no modelo de otite média aguda do cancro do cólon, a supressão desta via no cérebro pode promover a morte celular. Boonen e colegas [43] propõem que interromper o cérebro via de sinalização Wnt fortemente regulada pode constituir um evento patológico fundamental na AD. Eles propõem que amilóide
beta
(Ap), uma proteína chave na placas senis, podem infra-regular a via /β-catenina Wnt, upregulating assim GSK3β e sua posterior hiperfosforilação de tau, que liga Aâ e emaranhados neurofibrilares patologia. Outros mostraram que a inibição de GSK3β aumenta cérebro do rato insulin-like growth factor-1 (IGF-1) [44], que por sua vez promove a produção de Ap [45], [46]. IGF-1 e GSK3β são elevados na medula espinal e hipocampo de indivíduos com Guam ALS e Kii [47]. IGF-1 é um factor de sobrevivência potente para neurónios motores em animais, e GSK3β é suspeito de desempenhar um papel importante na apoptose e fosforilação da tau [47].
O envolvimento da sinalização da insulina no AD levou à proposta de que esta doença neurodegenerativa é uma “forma especial de diabetes mellitus do cérebro” [48]. A presença de microRNA1 como um hub diferencialmente regulado nos animais tratados com MAM é notável por causa de sua capacidade de regular a sinalização da insulina (especialmente o receptor do IGF-1) [49], a sua associação com câncer de cólon [50], e os papéis-chave do ERK1 e microARNs na fosforilação de tau e AD [51]. A via de sinalização da insulina na diabetes mellitus do tipo 2 é regulada por um certo número de factores de transcrição, nomeadamente HNFs, especialmente MODY1 (HNF4α), que regula uma grande fracção da hepática e transcriptomes pancreáticos através da ligação directa para cerca de metade dos genes transcritos. Portanto, HNF-4 serve como um “regulador mestre” do genoma humano [52], [53]. Há provas substanciais de que HNF-4 tem um papel único nas vias de insulina secreção dependente da glicose [54], [55], uma vez que mutações dentro do
gene HNF-4α estão ligadas ao distúrbio monogenético início diabetes maduro do jovem (MODY-1) [56]. HNF-4 foi o mais local de ligação ao factor de transcrição sobre-representados entre as regiões promotoras dos genes do cérebro que foram modulados pelo MAM e ancorados com lesões no ADN. Desde HNF-4 liga-se como um homodímero a um local de reconhecimento de DNA contendo um elemento de repetição directa ricas em guanina (AGGTCAaAGGTCA), este fator de transcrição pode ser um “hotspot” para induzida por MAM
O
6 Restaurant – lesões do ADN mg. Vários estudos têm demonstrado que as alterações menores no uma nucleobase (por exemplo,
O
6
-Mg, 8-oxoG) numa posição cruciais dentro de um elemento promotor pode perturbar o factor de transcrição de ligação e potencialmente modificar a expressão do gene [ ,,,0],57] – [61]. Esse mecanismo poderia explicar por que a sequência de consenso HNF-4 foi dirigido principalmente pelo MAM nos genes que estavam ancorados a lesões
O
6
-MG DNA.
A P38-MAPK via de sinalização também está entre as principais vias de KEGG perturbado por MAM. Esta cascata é ativada após estresse genotóxico [62], envolvidos no modelo AOM de câncer colorretal. e se acredita contribuir para amplamente neuroinflama�o em AD [63]. P38-MAPK tem papéis importantes na função cerebral, incluindo glutamato (AMPA) de tráfico receptor, correntes de saída induzidas por NMDA, a excitotoxicidade, plasticidade sináptica e fosforilação tau [63] – [66]. cubos P38-MAPK, ligado a ionotrópico e receptores metabotrópicos do glutamato, foram proeminentes nos conjuntos de dados de danos no DNA ancorados derivados a partir de cérebros de ratinhos tratados com MAM, sugerindo que o stress genotóxico induzida por MAM perturba a função glutamatérgica através de um mecanismo de P38-MAPK-mediada. Dado que modula MAM neuronal expressão de ARNm de tau estimulado por glutamato
In vitro
[67], propusemos noutro local que a activação MAM contínua de expressão de tau estimulado por glutamato poderia provocar uma doença neurodegenerativa progressiva (taupatia) do tipo visto no Pacífico Ocidental ALS-PDC [68]. Este mecanismo é consistente com a observação de que a exposição humana à cycad é seguido por um período clinicamente silenciosa, a longo latente abrangendo anos ou décadas [7], [13].
Outras ligações com ALS-PDC
Há outras razões para suspeitar de uma relação etiológica entre o genotoxinas cicadáceas cicasina /MAM e Pacífico Ocidental ALS-PDC. Primeiro, o tratamento de ratos pós-natais com prisões MAM cerebelar desenvolvimento [69] o que conduz à produção de células de Purkinje do tipo ectópica, multinucleadas comparável à descrita em Guam ALS e cérebros Kii [70]. Em segundo lugar, os indivíduos com ALS-PDC e os animais expostos ao cicadáceas desenvolver pele e osso mudanças (resumidos por Spencer [71]). A via de sinalização Wnt, que foi perturbado por MAM, desempenha um papel fundamental na regulação da massa óssea, com ativação da via na regeneração óssea [72], [73]. proteínas Wnt (Wnt5a) também regulam a diferenciação epidérmica na pele de um adulto [74]. Animais pastam em cicas têm uma tendência a perder seus chifres e cascos, além de desenvolver a doença neuromuscular, e Guam Chamorros tiveram uma incidência elevada e familiar de nódulos benignos ósseas ou exostoses múltiplas (aclasis diáfise) [71] e crânios engrossado (não publicado dados). reparação da pele Cycads velocidade em roedores, ea pele da ALS e pacientes ALS-PDC é extraordinariamente resistente a escaras [68]. pele ALS mostra o aumento da expressão de TDP-43 [75], uma das proteínas que se acumula em ALS /cérebros PDC juntamente com tau, Aâ, α-sinucleína e ubiquitina [42].
existem implicações importantes para https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?token=rxmhhmkgwmiwedq acc=GSE26600.
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