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老年痴呆症吗?s的疾病和葡萄糖代谢

苏尼尔·库马尔·辛格1,妮莎·达玛2拉凯什·萨纳普3.——阿里夫·汗1,高拉夫·辛格4

印度泰米尔纳德邦韦洛尔VIT大学生物科学与技术系

印度密拉特工程技术学院生物技术系

印度泰米尔纳都金奈SRM大学生物技术系

部门生物信息学,印度泰伦加纳邦海得拉巴iit大学

*通讯作者:
苏尼尔·库马尔·辛格
印度泰米尔纳德邦韦洛尔VIT大学生物科学与技术系
电话:+ 91 9966661052
电子邮件:
(电子邮件保护)

收到日期:14/03/2015接受日期:17/04/2015

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摘要

一些流行病学研究证明,2型糖尿病从根本上增加了阿尔茨海默病的危险。这两个问题都有一些不规则的自然成分,例如,葡萄糖消化系统受阻,胰岛素抵抗,β-淀粉样蛋白排列扩张,氧化焦虑,以及尖端糖基化成品附近。本审计集中于葡萄糖消化系统的弱点,作为典型的临床和生化突出的阿尔茨海默病感染和2型糖尿病共享。随着更好地了解这两个问题的运动中包括的正常原子和细胞途径,分析人员可能有机会概述令人信服的恢复性药物来治疗或控制2型糖尿病,因此,推迟阿尔茨海默病的发病或运动。最近发病的散发性阿尔茨海默病(AD)的发病机制被认为是健康因素、自然因素、表观遗传因素和遗传因素复杂合作的结果。在这些因素中,调节的流动胆固醇稳态,不受APOE基因型的影响,一直是淀粉样蛋白(Aβ)和AD发病机制的研究重点。淀粉样蛋白前体蛋白(a β pp)进入内溶酶体似乎是决定a β pp淀粉样性制备的基本部分,因为这正是在a β pp消化系统中发现的两种具有鉴别性的关键化学物质;β淀粉样改变催化剂(BACE-1)和γ分泌酶。

关键字

阿尔茨海默病;β-淀粉样认知障碍;老年痴呆症;高胰岛素血;葡萄糖代谢障碍

简介

阿尔茨海默病(AD)是一个主要对世界上的老年人造成损失的问题,在全球范围内,85岁以上的老年人的发病率接近50%。然而,根据美国疾病控制与预防中心的一份报告,目前地球上患有2型糖尿病(T2DM)的居民人数为1.5亿,到2025年,这一数字将增加到3亿[1].1999年鹿特丹会议[2],此后的一些疾病传播研究报告称,T2DM从根本上构成了造成记忆和智力衰退、痴呆和AD的危险[3.4].一些研究推断,与非糖尿病、健康的人相比,糖尿病患者患AD的危险增加了65%,而不同的研究表明,糖尿病患者患AD的危险增加了一倍[5-10].类似地,来自Cache县的一项晚期群体同伴研究发现,AD患者比非AD患者对发生T2DM更没有抵抗力,因此在AD和T2DM中间形成了一种临近关系[11-15].最近,一些抗糖尿病药物的临床试验正在进行中[16-19].

阿尔茨海默病(AD)是最著名的成熟神经退行性问题,临床表现为心理能力的动态下降,病理表现为突触完整性的丧失,神经元的丧失和由β淀粉样蛋白(a β)制成的淀粉样斑块附近以及由过度磷酸化的tau制成的神经元缠结[12].β淀粉样蛋白(a β)是β样蛋白前体蛋白(a β pp)被β -位点a β pp切割复合物1 (BACE1)和γ-分泌酶裂解的结果,一直被认为是AD的一个关键致病变量[20.-24].综上所述,AβPP和早老素-1的质量变化可提示中度罕见的家族性AD,并准时发病[25].尽管如此,大多数AD病例在本质上是散发性的,并且发病较晚。目前,引起散发性AD的致病系统尚不明确,但普遍认为是健康、自然、表观遗传和遗传成分之间复杂关联的结果[26-30.].在这些变量中,升高的血浆LDL胆固醇说明了AD发病的一个强有力的危险成分。在这里,我们将讨论AβPP的淀粉样性处理,快速描述边缘和大脑中的胆固醇稳态,检查血浆LDL胆固醇水平升高与AD发病机制之间的联系,并研究隐藏的系统,重点是AβPP的淀粉样性制备。

AβPP的淀粉样加工

全长a β pp是一种普遍交流的I类跨膜蛋白,在很大程度上没有表征细胞容量,在内质网中混合,并被运输到高尔基/反-高尔基体系机械组装,在那里经历翻译后的调整和发育。一旦通过分泌囊泡嵌入血浆膜,AβPP可以通过向网格蛋白方向的内吞作用移动到核内体,这样它既可以被重新利用回到细胞表面,也可以被输送到溶酶体进行可能的破坏[31-35].

a β pp进入内溶酶体似乎是决定a β pp消化系统非淀粉样或淀粉样程度的基本部分[31-37].对于非淀粉样途径,血浆膜中的AβPP被α-分泌酶分裂,以传递具有神经营养和神经保护作用的sAPPα [8].对于淀粉样化途径,一旦AβPP被伪装到内溶酶体的酸性环境中,AβPP的淀粉样化消化系统由BACE-1和γ-secretase催化[38-41].由核内体决定的Aβ淀粉样蛋白的形成进一步受到Aβ降低被溶酶体占据组织蛋白酶催化的能力的影响[13].剩余的Aβ水平可以作为神经元内Aβ积聚在内溶酶体中,也可以经历胞外放电到细胞外间隙,形成弥漫性Aβ斑块。以这种方式,淀粉样蛋白的发生可以通过促进AβPP伪装的元素来改善[14],这些蛋白可以提高蛋白质水平和/或BACE-1和/或γ-分泌酶的锻炼[42-47],这些抑制AβPP重复利用回细胞表面的物质[17],以及抑制溶酶体中Aβ破坏的[48].

胆固醇是细胞膜的重要组成部分,有助于维持生理上必要的神经元能力,如神经递质放电、神经突生长和突触柔韧性[49-52].无论是在头脑中还是在身体的其他地方,胆固醇都是人为地相同的。在任何情况下,关于它与脂蛋白颗粒的关系存在对比。脂蛋白在大小、脂质生成和复杂载脂蛋白方面的变化是多样的。在血浆中,LDL是干预胆固醇和脂质进入边缘组织的基本脂蛋白分子,而HDL是阻止胆固醇从边缘组织反向运输的主要脂蛋白分子[52-56].低密度脂蛋白是一个20-25纳米的测量分子,它具有最值得注意的胆固醇物质,而apoB-100是干预其载体和摄取的精选载脂蛋白。高密度脂蛋白(HDL)是一种富含蛋白质的环状颗粒,大小在8-10纳米左右,胆固醇含量较低,干预其载体和摄取的必需载脂蛋白有apoA-I、apoC-I、apoC-II和apoE [56-58].

大脑是人体中胆固醇含量最高的器官,约占人体总胆固醇的20%。大约70%的大脑胆固醇存在于少突胶质细胞的髓鞘和星形胶质细胞层中;剩下的是神经元中的胆固醇。与血浆胆固醇不同,大脑中的胆固醇基本上都是未酯化的游离胆固醇[58-61].这种未酯化的游离胆固醇对神经元具有特殊的意义,因为神经元是非常活跃的细胞,具有广泛的程序,要求稳定的膜运输和自由胆固醇再利用,以保持生理上至关重要的神经元能力,包括神经递质放电、神经突生长和突触多功能性[61-66].

合并在大脑中的hdl样载脂蛋白胆固醇通过受体介导的内吞作用来满足神经元对胆固醇的需求,在这个过程中,与受体结合的脂蛋白被伪装,运输到内溶酶体,水解为游离胆固醇,并通过包括尼曼-皮克排序C (NPC)蛋白质排序1 (NPC1)和-2 (NPC2)蛋白质在内的仪器,从那里将游离胆固醇运输到不同的细胞内区室(ER,高尔基体)或血浆膜[66-70].为了适应神经元对胆固醇的需求,有无数种胆固醇的摄取,包括LDLR、低厚度脂蛋白受体(VLDLR)、LRP-1、apoE受体、sorLA-1等,在神经元上异常地传递[32-35].此外,低水平的觅食受体B1 (SR-B1)和氧化LDL受体同样在神经元中传递[36-38].因此,与血浆HDL一样,大脑原位合并的HDL样载脂蛋白胆固醇可能会干预胆固醇的再利用和相反的胆固醇运输[27,而这种能力对于神经元的中枢生理元素尤为重要。可以肯定的是,载脂蛋白e对神经递质发育、多功能性和修复的调节至关重要[3940]而载脂蛋白e胆固醇是神经元胆固醇的天然来源,对神经有保护作用[4142].从本质上讲,HDL具有神经保护作用[43-45].

丁酰胆碱酯酶(BChE)在阿尔茨海默病(AD)患者的大脑皮层中扩增,特别是载脂蛋白E质量(ApoE)的carryingå4等位基因和某些BuChE变异,可以预见AD扩大的危险和抗胆碱酯酶治疗的不良反应。测定80例醇化AD患者脑脊液中BChE运动和蛋白水平与年龄、性别、ApoE å4基因型、认知和脑葡萄糖消化系统(CMRglc)的关系。男性的BuChE作用比女性高23% (p < 0.03), ApoE å4阴性患者的BuChE作用比可能携带一对å4等位基因的患者高40-60% (p < 0.0004)。脑脊液BuChE水平与皮质CMRglc相连。高直接脑脊液BuChE患者比其他患者表现出更好的智力得分。他们推测脑脊液BuChE与皮质淀粉样斑块中的BuChE相反。在这种情况下,持续性患者脑脊液中低BuChE可预见神经斑块的严重实变、扩大的神经毒性和更突出的局灶性神经退行性变[71-75].

有趣的是,链脲佐菌素糖尿病不影响乙酰胆碱酯酶在视网膜中的作用,而是扩大了其在大脑皮层(100%)和血清(55%)中的运动,并使其在红细胞中减少了30-40%。链脲佐菌素处理一周后,视网膜和海马中丁酰胆碱酯酶的作用减弱了30-50%,视网膜彩色上皮的作用减弱了较小程度。在胆碱酯酶运动中注意到的进展与空腹血糖焦点无关。这些结果表明,糖尿病可能会影响特定的细胞亚群和胆碱酯酶的异构体,从而引发与糖尿病困难相关的调整。另据报道,丁酰胆碱酯酶K变异等位基因在II型糖尿病患者中比非糖尿病患者更有规律,这表明丁酰胆碱酯酶质量(3q26)与II型糖尿病的邻近关系可以通过染色体3q27上一个公认的缺陷位点来识别,但不存在胰岛容量[76-78].

糖基化或美拉德反应是一种翻译后调整情况,是蛋白质自由氨基聚集的共价保持的结果,例如,葡萄糖和果糖的糖减少,导致早期糖基化项目的安排,经历改造,干燥和环化,形成更稳定的阿马多利项目(酮胺)[1-4].Schiff碱和Amadori糖基化物都会产生自由基,导致防癌剂保护工具减少,从而损害细胞器和催化剂[5].在高糖负荷(高血糖状态)下,Amadori项目经历非酶糖基化反应,促使被称为高级糖基化末端项目(AGEs)的混合物在道路中间形成一种不可预测的排列,例如3-脱氧葡萄糖酮(3DG)、乙二醛(GO)和甲基乙二醛MG [6].尽管糖是AGEs的主要前体,但这些中间代谢物同样被认为与糖基化反应有关[79-85].其中包括3-脱氧葡萄糖酮(3-DG),已知不是美拉德反应中重要的深反应二羰基;羧甲基赖氨酸(CML)和戊糖胺是AGEs发展的促进剂。这些过渡性混合物同样可以扩散出细胞,并与细胞外蛋白质反应。不合理的AGE收集通过改变蛋白质结构导致巨大的细胞断裂。因此,3DG、GO和MG是AGEs的糖基化中间产物和前物;抑制性混合物旨在减少体外和体内蛋白质糖基化的不良结果[86-90]。尽管是蛋白质,糖基化会影响含有游离氨基聚集的不同生物分子的混合物,例如DNA和脂蛋白,因此会破坏这些生物分子的结构和容量。DNA糖基化途径与蛋白质和脂质大分子的示意图示于方案1 [91-97].

绝大多数计算的蛋白质糖化是单个蛋白质的半存在性;更值得注意的是半衰期,糖基化更大[89糖基化的部分在许多蛋白质中被证明是完全注意到它们的基本缺陷和它们的能力的[98-104].目标蛋白与;免疫球蛋白G (IgG), HSA,导致不良结果的胶原蛋白。IgG和蛋白的半存在期分别为21天和20天左右,在体内糖化程度最高。然而,在高糖浓度下,糖基化程度主要取决于蛋白质的天然糖基性[104-110].免疫球蛋白G (IgG)的糖基化已被卷入免疫系统疾病,如类风湿关节炎(RA) [10].这可能会干扰IgG的典型能力,并可能增加韧带缠结的开始[110-117].AGEs损伤IgG可作为RA的即时定位和相关可选复杂性的生物标志物。由于IgG糖化作用对免疫球蛋白的有用性和一般不敏感体质的影响,特别是其与抗原结合的能力和影响补充过程的能力,因此IgG糖化作用特别受欢迎[118].免疫球蛋白的糖基化已被证明会带来主要的辅助干扰,导致其有用的丧失能力[10].

另一种血清蛋白是人血清白蛋白(HSA),它非常容易糖基化。HSA是最丰富的蛋白质,含有60%的人血浆蛋白。几十年来,由于其生命周期长,在血浆中高度集中,它已被用作蛋白质坍塌和配体结合研究的模型蛋白[118-122].HSA对糖基化异常敏感,因为HSA含有大约58个Lys沉积物,使其成为糖基化过程的理想焦点[11].糖化蛋清的水平也可作为糖尿病患者高血糖水平的质量标志[122-128].

在额外的细胞蛋白中,胶原蛋白是发生糖基化反应最重要的蛋白。胶原蛋白是皮肤的关键蛋白质,因为它们对真皮层细胞外框架的结构和能力至关重要。皮肤变细变皱,这是正常成熟的平均表现,是胶原蛋白减少的结果。128-132].蛋白质糖化,尤其是胶原蛋白,因为它的半衰期很长,它通过交叉连接来粉碎现有的胶原蛋白,从而促进皮肤成熟。133].

扩大糖基化和组织AGEs的制造参与了糖尿病缠结,因为它们可以改变酶的运动,减少配体结合,调节蛋白质半衰期和改变免疫原性。最近的一些研究报道了感染者血清中存在抗DNA和蛋白- ages的自身抗体[133-138].AGEs用于构建糖尿病患者的age安全结构,这些结构可能在动脉粥样硬化形成中起作用。糖基化推断自由基可导致蛋白质断裂和核酸和脂质氧化。AGEs同样可以在磷脂上形成,并通过葡萄糖和氨基聚集在磷脂上的即时反应来促进脂质过氧化,例如磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸沉积[138-145].

糖基化对富含赖氨酸的蛋白质及其在成熟和年龄相关疾病中的包涵的影响已被仔细检查[145-151].证据支持抗原性的糖化赖氨酸积聚体内感知自身抗体糖化蛋白在糖尿病和RA患者。这可能是因为改变了的蛋白质不会被蛋白质水解分解,而且它被安全框架确认为远程原子[152].更突出的理解糖化赖氨酸项目的调节,特别是阿玛多利项目,在成熟可能承担一个重要的部分,以保持年龄相关感染的危险。因此,糖化蛋白的自身抗体代表了未来与年龄相关的感染的标志,在立即固体人[24].我们的探索小组已经测试了对抗致癌剂/自由基的自身抗体和糖基化DNA颗粒的附近,作为一种可能的生物标记物,用于识别糖尿病、关节炎症和生长等疾病的及时发病[152-155].

糖基化的研究变得至关重要,因为AGEs不断地聚集在组织和器官上,造成糖尿病、视网膜病变、神经病变和动态动脉粥样硬化的不断不便[156].

讨论

AD和T2DM是影响发达国家和发展中国家大量个体的疾病。这两种情况都在不断发生,发现治疗或预防它们的新药物是探索的真正意义所在。有些令人惊讶的是,AD和T2DM提供了一些亚原子程序,这些程序在代谢疾病(如糖尿病及其不适)的发病机制中的氧化拉伸部分执行了个体退行性改善,以及像AD这样的神经退行性问题,并报告说,受stz影响的大鼠和AD患者大脑中的氧化焦虑变化可能对寻求治疗AD的新药物有价值,这些药物具有癌症预防剂运动[157-164].蛋白质的错误折叠在两种疾病中都起着重要作用。我们的生物信息学研究推测,AChE和BChE中间的附近分离关系可能会改变2型糖尿病患者AD的危险。在一项类似的硅片研究中,PhosphoBlast表明,它是一种适应性很强的挖掘设备,适合在复杂的蛋白质组学数据集中以一种深刻而精确的方式区分相关的磷酸化标记和磷氨基腐蚀转化[165-171].成磷细胞将有助于磷蛋白组的信息学检查和疾病磷蛋白生物标志物的可识别证据。因此,生物信息学研究,如不同的排列和磷酸化细胞的调查,将有助于蛋白质的信息学检查和疾病的新的有用的代入/蛋白质生物标志物的鉴别证据[172-176].

扩大的非酶蛋白糖基化、AGEs的发展及其在组织和血清中的聚集在糖尿病困难的发病机制中起着重要作用。长寿的细胞外蛋白强调了细胞内糖基化的重要性[177-180].AGEs的合成方式、体内混合及其在糖尿病发病机制中的确切作用正在研究中。通过减少糖基化结合交叉连接的发展和AGEs的组织收集或阻断AGEs受体可以减轻糖尿病缠结。最近,我们的聚会集中在使用二甲双胍和吡哆沙明等潜在药物对AGEs的阻碍[181-184].人们正在研究各种常见的和人造的混合物,以研究它们对氧化势的可能的恢复潜力[185-188].我们还估计,具有抗氧化潜能的治疗性植物可能最终也会对糖基化有很大的敌意[52].氨基胍等混合物可以抵消AGEs的发展,并在生物模型中证明有希望避免糖尿病困难。另一方面,出于安全方面的考虑,它们不能被制成一种有吸引力的药物。更好地理解负责糖尿病复杂性的亚原子成分是推进AGEs抑制剂的基础[189-197].

结论

综合考虑,AD和T2DM的基本有机系统可以为我们了解AD的进展和运动提供线索。目前,不同的恢复性专家已经在临床证明可以避免或推迟T2DM和AD的发病,这一临床证据本身就肯定了T2DM和AD的关系。尽管如此,在T2DM和AD发病过程中相关的细胞和原子仪器之间的关系仍需进一步研究。更好地理解葡萄糖消化系统残疾作为AD和T2DM中间的病理生理联系是关键的,因为这一学习将控制科学家在原子水平上概述专注于这两种病理的未来恢复程序。

环状胆固醇水平的升高,与APOE基因型无关,似乎有助于AD的改善。一方面,血浆低密度脂蛋白胆固醇水平的升高可能会加重脑血管损伤,从而引发神经炎症反应,增加AD的发病机制。此外,低密度脂蛋白胆固醇可加重神经元内溶酶体工作,直接导致AD的发病。在这里,我们提出一种推测,低密度脂蛋白胆固醇水平的升高导致溶酶体胆固醇堆积,如尼曼-皮克C类感染,从而促进了AD的发病机制。特别地,我们认为血浆LDL胆固醇一旦进入大脑实质,可以通过受体介导的内吞作用被神经元伪装,并可以促进AβPP的伪装,因为LDLRs和AβPP在物理上相互占用。与载脂蛋白-胆固醇不同,含载脂蛋白- ldl -胆固醇的扩张可促使胆固醇沿这些路线在内溶酶体中聚集,提高内溶酶体pH值并阻碍内溶酶体容量。

内溶酶体pH的升高一方面可以促进BACE-1蛋白水平的增加和BACE-1运动的升级,从而促进Aβ pp的淀粉样制备,然后再次降低组织蛋白酶的作用,从而削弱溶酶体中Aβ的降低,从而促进神经元内Aβ的聚集。尽管我们在生物研究中的发现支持这一理论,但进一步针对人类的研究是有道理的。此外,还应注意到,胆固醇并非LDL颗粒的唯一组成部分,相关载脂蛋白、鞘脂和磷脂同样可以影响AβPP的淀粉样处理,并增加散发性AD的改善。

虽然AD和T2DM中这些有希望的蛋白质的可识别性证明是硅硅突破的必要条件,但需要进一步研究,以便在更大的人群中接受,并利用新的蛋白质组学和代谢组学设备确定实验室特征的敏感性和特异性。蛋白质组学和生物信息学的混合研究对于更准确地预测生物标志物/新的治疗靶点是有价值的。

参考文献

全球科技峰会