قرار گرفتن در معرض اگزوز دیزل بیان شبکه های دخیل در تخریب عصبی در مغز گورخرماهی را تغییر می دهد قسمت 1

خلاصه

بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی یکی از علل اصلی ناتوانی در جهان هستند، اما علت‌شناسی آن‌ها تا حد زیادی مبهم باقی می‌ماند. عوامل ژنتیکی تنها می توانند عامل کمی از خطر بیشتر این اختلالات باشند که نشان می دهد عوامل محیطی نقش مهمی در ایجاد این بیماری ها دارند.

بیماری های نورودژنراتیو به نوعی بیماری اطلاق می شود که به دلایل مختلف باعث تخریب سلول های مغز می شود. بیماری‌های رایج عبارتند از بیماری آلزایمر، پارکینسون، بیماری هانتینگتون و غیره. این بیماری‌ها بر نورون‌های مغز تأثیر می‌گذارند و در نتیجه عملکرد مغز و علائمی مانند حافظه، تفکر و تغییرات رفتاری را مختل می‌کنند.

با این حال، لازم نیست به دلیل این بیماری ها نگرش مثبت خود را از دست بدهیم. راه های زیادی برای کمک به بیماران برای بهبود حافظه و تسکین علائم وجود دارد. بیایید نگاهی به برخی از این روش ها بیندازیم:

ابتدا کمی ورزش بدنی انجام دهید. تحقیقات نشان می دهد که فعالیت بدنی گردش خون در مغز را بهبود می بخشد و ترشح مواد شیمیایی مانند دوپامین و اندورفین را افزایش می دهد که به محافظت و بهبود عملکرد نورون ها کمک می کند. در عین حال، ورزش می تواند به کاهش مشکلاتی مانند اضطراب، افسردگی و بی خوابی نیز کمک کند و بیماران را برای زندگی لذت بخش تر کند.

دوم، حفظ روابط اجتماعی. همچنین بسیار مهم است که شبکه های اجتماعی ما ارتباط نزدیکی با نواحی مرتبط مغز داشته باشند و تعامل اجتماعی نه تنها می تواند استرس را کاهش دهد، بلکه سلامت مغز را با افزایش شادی، مبارزه با افسردگی و موارد دیگر بهبود می بخشد.

در نهایت خوب غذا بخورید و به اندازه کافی بخوابید. هر دوی این جنبه ها می توانند اثرات مهمی بر سلامت مغز داشته باشند. یک رژیم غذایی خوب نه تنها باید حاوی مواد مغذی کافی باشد، بلکه باید از مصرف مکرر قند، چربی اشباع شده و کلسترول نیز خودداری کند. علاوه بر این، خواب کافی می تواند به مبارزه با مشکلات حافظه در مراحل مختلف، به ویژه بیماری هایی مانند بیماری آلزایمر کمک کند.

به طور خلاصه، بیماری های عصبی به معنای دست کشیدن از انتظارات برای زندگی نیست. ضمن حفظ نگرش مثبت، اتخاذ روش های علمی و مؤثر برای بهبود کیفیت زندگی نیز ضروری است. خنده بیشتر و آفتاب بیشتر به شما کمک می کند سالم بمانید. مشاهده می شود که ما نیاز به بهبود حافظه داریم و سیستانچ دسرتیکولا می تواند حافظه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد زیرا سیستانچ دسرتیکولا یک ماده دارویی سنتی چینی است که اثرات منحصر به فرد زیادی دارد که یکی از آنها بهبود حافظه است. اثربخشی سیستانش دسرتیکولا از ترکیبات فعال متعددی که شامل تانیک اسید، پلی ساکاریدها، گلیکوزیدهای فلاونوئید و غیره است، ناشی می شود. این مواد می توانند سلامت مغز را از طریق مسیرهای مختلف ارتقا دهند.

روی 10 روش برای بهبود حافظه کلیک کنید

اخیراً مشخص شده است که قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آلودگی هوا خطر ابتلا به بیماری های آلزایمر و پارکینسون را افزایش می دهد، اما مکانیسم های مولکولی که توسط آن عمل می کند به خوبی شناخته نشده است.

ماهی زبرا در معرض عصاره ذرات اگزوز دیزل (DEPe) منجر به اتوفاژی ناکارآمد و از دست دادن نورون می شود. در اینجا، ما جنین‌های گورخرماهی را در معرض DEPe قرار دادیم و آنالیزهای بیان پروتئومی و رونویسی با توان بالا را از مغز آنها انجام دادیم تا مسیرهای بیماری‌زایی ناشی از آلودگی هوا را شناسایی کنیم. درمان DEPe چندین فرآیند بیولوژیکی و مسیرهای سیگنالینگ مربوط به فرآیندهای عصبی را تغییر داد، از جمله متابولیسم xenobiotic، بلوغ فاگوزوم، و پردازش آمیلوئید. بزرگترین القای بیان ژن در مغز در Cyp1A (بیش از 30- برابر) بود.

ارتباط این تغییر بیان با مسدود کردن القاء با استفاده از CRISPR/Cas9 تأیید شد، که منجر به افزایش چشمگیر حساسیت به سمیت DEPe شد، که تأیید می‌کند که القای Cyp1A یک مکانیسم محافظتی جبرانی است.

این مطالعات مسیرهای مولکولی مختلی را شناسایی کردند که ممکن است در پاتوژنز اختلالات نورودژنراتیو نقش داشته باشند. در نهایت، تعیین مبنای مولکولی آلودگی هوا خطر تخریب عصبی را افزایش می دهد به توسعه درمان های اصلاح کننده بیماری کمک می کند.

کلید واژه ها

آلودگی هوا · زوال عقل · بیماری پارکینسون · بیماری آلزایمر · ترانسکریپتومیکس · پروتئومیکس.

معرفی

آلودگی هوا یکی از عوامل اصلی مرگ و میر است و با بیماری های تنفسی، بیماری قلبی، سکته مغزی، سرطان ریه و دیابت مرتبط است. شواهد اپیدمیولوژیک در حال ظهور از ارتباط بین قرار گرفتن در معرض آلودگی هوا و ایجاد بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی، از جمله بیماری‌های آلزایمر و پارکینسون (AD andPD) پشتیبانی می‌کند (Fu et al. 2019). تحقیقات کمی برای بررسی مکانیسم‌هایی وجود دارد که آلودگی هوا ممکن است خطر ابتلا به AD و PD را افزایش دهد، اما تعداد کمی که وجود دارند از یک رابطه علی حمایت می‌کنند (Fu et al. 2019).

تجمع پروتئین در مغز یک ویژگی جهانی اختلالات نورودژنراتیو است و احتمالاً یک مسیر رایج است که منجر به اختلال عملکرد عصبی و مرگ می شود. به عنوان مثال، تشکیل آمیلوئید بتا (A-بتا) و ساختارهای تاو نشانه‌های پاتولوژیک AD و -synuclein (-syn) دانه‌ها یا Lewy Bodies inPD هستند (Ross and Poirier 2004; Woulfe 2008).

به نظر می رسد تغییرات در پروتئوستاز حداقل تا حدی زمینه ساز تشکیل این توده ها باشد، اما مکانیسم های دقیق هنوز ناشناخته است و ممکن است در افراد بسته به عوامل خطر ژنتیکی و محیطی متفاوت باشد. ما می دانیم که افزایش بیان یا کاهش تخریب A-betaor-syn می تواند منجر به AD و PD شود (Bostancıklıoğlu2019؛ جانسون و همکاران 2019).

سایر ویژگی های رایج در اختلالات عصبی، التهاب و استرس اکسیداتیو است. میکروگلیای فعال، سلول های التهابی در CNS، می توانند به راحتی در کالبد شکافی مغزهای AD و PD مورد ارزیابی قرار گیرند و احتمالاً در پاتوژنز تخریب عصبی نقش دارند (Kannarkat et al. 2013). تصور می شود که این التهاب و احتمالاً اختلال عملکرد میتوکندری منجر به استرس اکسیداتیو می شود که در مغزهای کالبدشکافی شده نیز مورد استقبال قرار می گیرد (Picca et al. 2020).

اکثر مطالعات مکانیکی در مورد آلودگی هوا و تخریب عصبی تا به امروز بر التهاب متمرکز شده اند (جایاراج و همکاران 2017). به نظر می رسد آلودگی هوا هم التهاب CNS و هم استرس اکسیداتیو را در مغز حیوانات و انسان افزایش می دهد (Calderón-Garcidueñas et al. 2004, 2007, 2008a,b and c; Levesque et al. 2011a, b, 2013; Moultonand Yang Mumawwet al. 2017; Yokota et al.2013a, b).

این یافته‌ها که آلودگی هوا بیان برخی از ژن‌های التهابی را در پیاز بویایی (OB) موش‌ها افزایش می‌دهد، جالب توجه است، منطقه‌ای از مغز که در آن آسیب‌شناسی PD در اوایل بیماری دیده می‌شود (Levesque et al. 2011a, b; Yokota et al. 2013a). . همچنین در سگ‌هایی که در نواحی شهری زندگی می‌کردند، نسبت به آنهایی که در مناطق روستایی زندگی می‌کردند، التهاب مشاهده شد، و نویسندگان حدس زدند که این تغییرات به دلیل سطوح بالای آلودگی هوا است (Calderón-Garcidueñas et al. 2003).

همین نویسندگان همچنین پیشنهاد کردند که -syn در مغز افرادی که در شهرها زندگی می کنند به دلیل آلودگی هوا انباشته شده است (Calderón-Garcidueñas et al. 2004, 2008a,b). در یک مطالعه اخیر در یک مدل گورخرماهی، قرار گرفتن در معرض DEPe با ایجاد اختلال در اتوفاژی باعث سمیت عصبی و کاهش قابل توجهی در تعداد نورون ها می شود (Barnhill و همکاران 2020).

DEPe حاوی بسیاری از اجزای سمی آلودگی هوا است و معمولاً برای مدل‌سازی قرار گرفتن در معرض در سیستم‌های کشت سلولی استفاده می‌شود (Costa et al. 2014; Hesterberg et al. 2010; Levesque et al. 2011b). اتوفاژی یک مکانیسم ضروری درون سلولی برای حذف و ریشه کن کردن پروتئین های نادرست چین خورده و اندامک های آسیب دیده است.

در واقع، فعالیت اتوفاژیک دقیق برای هموستاز سلولی ضروری است، و اختلال عملکرد اتوفاژی در نورون ها منجر به تغییر بقا و تخریب عصبی می شود (کسیدو و همکاران 2013). محدودیت های واضحی در بسیاری از این مطالعات وجود دارد، اما همه آنها نشان می دهند که قرار گرفتن در معرض آلودگی هوا خطر ابتلا به AD را افزایش می دهد. و PD. درک ما از مکانیسم‌هایی که آلودگی توسط آنها این خطر را افزایش می‌دهد محدود است، اما ذرات بسیار ریز و چندین مؤلفه آلودگی هوا می‌توانند مستقیماً از طریق پیاز بویایی از طریق ریه‌ها از طریق جریان خون وارد مغز شوند (Kilian andKitazawa 2018).

این ذرات از هسته آکربنی و ترکیبات جذب شده مانند هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای، فلزات، نیترات، سولفات و عناصر دیگر تشکیل شده و سهم قابل توجهی از آلاینده های هوا به ویژه در مناطق شهری را تشکیل می دهند. سمیت که به ارتباط علت آلودگی هوا و تخریب عصبی امکان پذیر می‌افزاید.

تحقیقات چند رشته‌ای دقیق، از جمله مدل‌های سلولی و حیوانی، می‌تواند بینشی در مورد علل بیماری و رویکردهای درمانی آینده را مستقیماً ارائه دهد (کانن و گرینامایر 2011). در میان ارگانیسم‌های مدلی که برای مطالعات in vivo استفاده می‌شود، Danio rerio (گورخرماهی) یک مدل قدرتمند برای مطالعه سم‌شناسی، ژنتیک مولکولی، سم‌زایی و کشف دارو است.

بیشتر مسیرهای بیولوژیکی در مهره داران بسیار حفاظت شده است و اکثر ژن های انسانی عملکردی همولوگ در گورخرماهی دارند (Vaz et al.2018). علاوه بر این، جنین گورخرماهی به سرعت و به طور مستقل رشد می کند و امکان تجزیه و تحلیل در هر مرحله رشد مطلوب را فراهم می کند. این ویژگی ها، همراه با تولید مثل سریع و هزینه کم پرورش، گورخرماهی را به مدلی مطلوب برای مطالعه اثرات سمی مواجهه های محیطی تبدیل می کند.

برای درک بهتر مکانیسم‌های مولکولی پشت پاتوژنز بیماری، طیف گسترده‌ای از روش‌های پروفایل بیان ژن با کارایی بالا ایجاد شده‌اند. پروتئومیک مبتنی بر طیف سنجی جرمی و توالی یابی RNA با توان عملیاتی بالا در شناسایی مسیرهای بیولوژیکی مورد علاقه نوید خاصی دارد. این تکنیک ها به طور گسترده برای درک پاسخ مدل های سلولی و حیوانی به محرک های محیطی مورد استفاده قرار گرفته اند (Duan et al. 2017; García-Estrada et al. 2013; Jamiet al. 2014a, b, 2015; Kosalková et al. 2012).

در این مطالعه، ما تجزیه و تحلیل بیان اثرات درمان DEPe را بر روی هر دو پروفایل پروتئوم و رونوشت در سر زبراماهی‌ها دنبال کردیم. جداسازی نمونه‌ها از سر که عمدتاً از بافت مغز تشکیل شده است، امکان دستیابی به پروفایل‌های اختصاصی بافت بیشتری را فراهم می‌کند و اثرات ناشی از سایر بافت‌ها را به حداقل می‌رساند. ما بیان ژن و پروفایل های پروتئینی تغییر یافته را در چندین مسیر دخیل در تخریب عصبی در سر گورخرماهی در معرض DEPe توصیف می کنیم. این نتایج بینش جدیدی در مورد مکانیسم‌های احتمالی ارائه می‌کنند که آلودگی هوا خطر ابتلا به AD و PD را افزایش می‌دهد.

مواد و روش ها

درمان با ماهی و CRISPR/Cas9-ناکاون ژنتیکی با واسطه

تمام مطالعات توسط کمیته حقوق حیوانات UCLA تایید شد. گورخرماهی (AB) با تحریک نور به مدت 1 ساعت پرورش داده شد و تعداد 200 تخم به مدت 24 ساعت در دمای 28 درجه انکوبه شد. جنین‌های به‌دست‌آمده در پرواناز (2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) دکوریون شدند و با DEPe (مواد مرجع استاندارد، NIST، Gaithersburg، MD) با غلظت نهایی ug/ml 20 یا وسیله تا 5 روز پس از لقاح (DPF) تیمار شدند.

این غلظت انتخاب شد زیرا همانطور که قبلاً گزارش شده بود منجر به از دست دادن نورون شد اما بدون مرگ و میر قابل توجه (Barnhillet al. 2020). ماهی ناک داون Cyp1A به شرح زیر تهیه شد. با استفاده از ابزارهای موجود در http://crispr.mit.edu، theCRISPR RNA (Cyp1A-crRNA). ) بر اساس مکان یابی مکان های مناسب PAM در اولین اگزون ژن Cyp1A طراحی شد.

بهترین طرح از IDT DNA (www.idtdna.com) به همراه tracrRNA استاندارد CRISPR-Cas9 خریداری شد. crRNA برای Cyp1Agene و tracrRNA به طور جداگانه در 10 میلی‌مولار Tris-EDTA معلق شدند تا غلظت نهایی 100 میکرومولار به دست آید. سپس، tracrRNA با بافر دوبلکس crRNAin 1 (100 میلی‌مولار استات پتاسیم؛ 30 میلی‌مولار HEPES، pH 7.5؛ IDT DNA) ترکیب شد تا غلظت نهایی 10 میکرومولار به دست آید. مخلوط به مدت 5 دقیقه در یک حمام آب جوش تا 95 درجه حرارت داده شد و به آرامی تا دمای اتاق خنک شد تا امکان بازپخت توالی‌های نوکلئوتیدی مکمل incrRNA و tracrRNA و تشکیل RNA عاملی (gRNA) فراهم شود.

سپس حجمی از 3 میکرولیتر از آنیل RNA با همان حجم DNA تک رشته ای دهنده (ssDNA؛ 2{8}} 0 میکرومولار) به عنوان توالی الگو برای جهش یافته Cyp1A ترکیب شد. مقدار 3 میکروگرم Cas9 Nuclease (IDT) در بافر 1× تزریق (5 میلی‌مولار KCl؛ 0.1 مولار فسفات سدیم، pH 6.8) به مخلوط اضافه شد تا کمپلکس‌های نهایی CRISPR/Cas9 ریبونوکلئوپروتئین (Cyp1A-RNP) را تشکیل دهد.

برای تهیه Scramble RNP (SC-RNP)، Cyp1A-crRNA خاص با یک Scramble-crRNA تجاری بدون هدف روی ژنوم جایگزین شد. این توالی از همه اولیگونوکلئوتیدهای مورد استفاده در این کار در جدول تکمیلی 1 ذکر شده است. تخم مرغ ها تحت یک استریومیکروسکوپ با حدود 3 نانولیتر مخلوط تزریقی RNP تزریق شدند.

پنج تزریق تکرار بیولوژیکی (هر تکرار شامل 400-600 تخم مرغ تزریق شده با Cyp1A-RNP و 100-200 تزریق شده با SC-RNP) انجام شد، و همه ریز تزریق ها در 60 دقیقه تکمیل شدند. تخم‌ها در ظروف پتری پلاستیکی 100 میلی‌متری قرار گرفتند و در دمای 28 درجه در آب تخم‌مرغ انکوبه شدند. میزان بقای جنین‌ها تا 7 روز بررسی شد.

تصاویر ماهی‌های زنده‌مانده برای نمره‌دهی ناهنجاری بررسی شد. هر لارو از نظر وجود 4 ناهنجاری رشدی شامل ناهنجاری سر، ناهنجاری دم، ادم قلبی و ادم زرده به صورت کور نمره‌گذاری شد. لاروها با هر 4 ناهنجاری نمره 4 و لاروهای در حال رشد طبیعی نمره 0 می‌گیرند. برای بررسی تفاوت های معنی دار از آزمون آماری تی استفاده شد.

For more information:1950477648nn@gmail.com