Entendendo o Nrf2 e seu impacto nas doenças neurodegenerativas | El Paso, TX Médico da Quiropraxia
Dr. Alex Jimenez, Chiropractor de El Paso
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Entendendo o Nrf2 e seu impacto nas doenças neurodegenerativas

Doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson, afetam milhões de pessoas em todo o mundo. Uma variedade de opções de tratamento está disponível para tratar os sintomas de várias doenças neurodegenerativas, embora os resultados sejam frequentemente limitados. Estudos de pesquisa descobriram que o estresse oxidativo causado por fatores internos e externos pode ser uma causa para o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. o fator de transcrição, Nrf2, foi determinado para funcionar como um importante mecanismo de defesa contra o estresse oxidativo. O objetivo do artigo abaixo é mostrar os efeitos de Nrf2 em doenças neurodegenerativas.

Modulação da Proteostase pelo Fator de Transcrição NRF2

As doenças neurodegenerativas estão ligadas ao acúmulo de agregados proteicos específicos, sugerindo uma íntima conexão entre o cérebro lesado e a perda de proteostase. Proteostasia refere-se a todos os processos pelos quais as células controlam a abundância e o dobramento do proteoma graças a uma ampla rede que integra a regulação das vias de sinalização, expressão gênica e sistemas de degradação de proteínas. Esta revisão tenta resumir os achados mais relevantes sobre a modulação transcricional da proteostase exercida pelo fator de transcrição NRF2 (fator nuclear (2 derivado de eritrócitos), como 2). O NRF2 foi considerado classicamente como o principal regulador da resposta das células antioxidantes, embora esteja emergindo atualmente como um componente-chave da maquinaria de transdução para manter a proteostase. Como discutiremos, o NRF2 poderia ser visualizado como um hub que compila os sinais de emergência derivados do acúmulo de proteínas desdobradas, a fim de construir uma resposta de transcrição coordenada e perdurável. Isto é conseguido pelas funções de NRF2 relacionadas ao controle de genes envolvidos na manutenção da fisiologia do retículo endoplasmático, o proteassoma e autofagia.

Palavras-chave: Doenças neurodegenerativas, Resposta protéica desdobrada, Proteassoma, Ubiquitina, Autofagia, Estresse oxidativo

Abreviaturas

Sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231716304050

Introdução

O Fator Nuclear (2 derivado de eritrócitos), como o 2 (NRF2), é uma proteína de zíper de leucina básica considerada hoje em dia como um regulador principal da homeostase celular. Controla a expressão basal e indutível pelo estresse de genes 250 que compartilham em comum um potenciador de ação cis denominado elemento de resposta antioxidante (ARE) [1], [2], [3], [4], [5]. Esses genes participam das reações de desintoxicação das fases I, II e III, do metabolismo da glutationa e peroxirredoxina / tiorredoxina, da produção de NADPH pela via das pentoses fosfato e da enzima málica, oxidação de ácidos graxos, metabolismo do ferro e proteostase [6]. Dadas essas amplas funções citoprotetoras, é possível que um único ataque farmacológico em NRF2 possa mitigar o efeito dos principais culpados de doenças crônicas, incluindo estresse oxidativo, inflamatório e proteotóxico. O papel do NRF2 na modulação da defesa antioxidante e resolução da inflamação foi abordado em numerosos estudos (revisto em [7]). Aqui, vamos nos concentrar em seu papel na proteostase, ou seja, o controle homeostático da síntese protéica, dobra, tráfico e degradação. Exemplos serão fornecidos no contexto de doenças neurodegenerativas.

Perda de Proteostase Influencia Atividade NRF2 em D Neurodegenerativaiseases

Uma característica geral das doenças neurodegenerativas é a ocorrência de agregação aberrante de algumas proteínas. Assim, agregados de proteína dobrados incorretamente de α-sinucleína (α-SYN) são encontrados na doença de Parkinson (PD), placas β-amilóide (Aβ) e emaranhados neurofibrilares TAU hipofosforilados na doença de Alzheimer (AD), huntingtina (Htt) em Huntington doença (HD), superóxido dismutase 1 (SOD1) e proteína ligante de DNA TAR 43 (TDP-43) na esclerose lateral amiotrófica (ALS), proteína priônica (PrP) em encefalopatias espongiformes, etc. Agregados proteicos podem ter um impacto sobre vários caminhos, que por sua vez podem afetar os níveis e atividade da NRF2.

Diferentes camadas de regulação controlam firmemente a atividade NRF2

Sob condições fisiológicas, as células exibem baixos níveis de proteína NRF2 devido ao seu rápido turnover. Em resposta a diferentes estímulos, a proteína NRF2 é acumulada, entra no núcleo e aumenta a transcrição de genes contendo ARE. Portanto, o gerenciamento dos níveis de proteína NRF2 é um ponto chave que deve integrar sinais de entrada positivos e negativos. Como discutiremos mais adiante, o NRF2 é ativado por diversos mecanismos de sobreposição para orquestrar uma resposta rápida e eficiente, mas, por outro lado, o NRF2 pode ser inibido, provavelmente em uma segunda fase, a fim de desligar sua resposta.

Do ponto de vista clássico, a ativação de NRF2 foi considerada como conseqüência da resposta celular a compostos oxidantes ou eletrofílicos. A este respeito, a proteína 3 (KEAP1) associada à ECH semelhante à Kelch, da proteína ubiquitina E1, desempenha um papel crucial. Detalhes moleculares serão abordados na Seção 4.1. Em resumo, KEAP1 atua como um sensor redox devido a resíduos críticos de cisteína que levam à ubiquitinação e à degradação proteasomal de NRF2. Além dessa modulação clássica, o NRF2 é profundamente regulado por eventos de sinalização. De fato, mostrou-se que diferentes quinases fosforilam e regulam NRF2. Por exemplo, NRF2 pode ser fosforilado por proteínas quinases ativadas por mitógeno (MAPKs), embora sua contribuição para a atividade de NRF2 permaneça obscura [8], [9], [10], [11]. A PKA quinase assim como algumas isoenzimas PKC [12], CK2 [13] ou Fyn [14] fosforilam NRF2 modificando sua estabilidade. Trabalhos anteriores do nosso grupo relataram que a glicogênio sintase cinase-3β (GSK-3β) inibe NRF2 por exclusão nuclear e degradação protemal [15], [25], [26], [27], [28], [29], [ 30]. Os detalhes moleculares serão discutidos na Seção 4.1. Além disso, o NRF2 é submetido a outros tipos de regulação. Por exemplo, a acetilação de NRF2 por CBP / p300 aumenta sua atividade [17], enquanto é inibida por miR153, miR27a, miR142-5p e miR144 [16] ou por metilação de ilhas citosina-guanina (CG) dentro do promotor NRF2 [18]

Impacto de Agregados Proteicos nos Mecanismos Regulamentares NRF2

Nesta seção, vamos nos concentrar em como o acúmulo de proteínas com dobramento incorreto pode afetar a atividade de NRF2, fornecendo alguns dos caminhos mencionados acima como exemplos ilustrativos. Em primeiro lugar, precisamos considerar que o acúmulo de proteínas está intimamente ligado ao dano oxidativo. De fato, o acúmulo e a agregação incorreta de proteína induzidos induzem a produção anormal de espécies reativas de oxigênio (ROS) das mitocôndrias e de outras fontes [19]. Como mencionado acima, o ROS modificará as cisteínas sensíveis ao redox do KEAP1, levando à liberação, estabilização e localização nuclear do NRF2.

Em relação às proteinopatias, um exemplo de eventos de sinalização desregulados que podem afetar o NRF2 é fornecido pela hiperativação da GSK-3β na DA. A GSK-3β, também conhecida como TAU quinase, participa da fosforilação dessa proteína associada a microtúbulos, resultando em sua agregação, formação de emaranhados neurofibrilares e interrupção do transporte axonal (revisado em [20]). Por outro lado, o GSK-3β reduz drasticamente os níveis e atividade de NRF2 como mencionado acima. Embora não seja amplamente aceita, a cascata amilóide propõe que os oligômeros Aβ tóxicos aumentam a atividade da GSK-3β juntamente com a hiperfosforilação da TAU e a morte do neurônio [21], [22]. Existem diferentes modelos para explicar como Aβ favorece a atividade GSK3-β. Por exemplo, Aβ liga-se ao receptor de insulina e inibe as vias de sinalização PI3K e AKT, que são cruciais para manter a GSK-3β inativada pela fosforilação em seu resíduo Ser9 N-terminal [23]. Por outro lado, o Aβ extracelular interage com os receptores Frizzled, bloqueando a sinalização WNT [24] e novamente resultando na liberação de GSK-3β ativo. Em resumo, o acúmulo de Aβ leva a uma hiperativação anormal de GSK-3β, prejudicando assim uma resposta NRF2 apropriada.

Como discutido na seção a seguir, as proteínas com dobras incorretas levam à ativação de PERK e MAPKs, que por sua vez regulam NRF2 [31], [8], [9], [10], [11]. Além disso, a atividade desregulada de CBP / p300 foi relatada em várias proteinopatias [32] e uma diminuição global na metilação do DNA em cérebros com DA também foi mostrada [33], fornecendo, portanto, fundamentos para explorar a relevância desses achados na regulação de NRF2.

Nós e outros observaram em necrópsias de pacientes com DP e DA um aumento nos níveis de proteína NRF2 e alguns de seus alvos, como heme oxigenase 1 (HMOX1), NADPH quinona oxidase 1 (NQO1), p62, etc., ambos por immunoblot e por imuno-histoquímica [34], [35], [36], [37], [38], [39]. A regulação positiva de NRF2 nessas doenças é interpretada como uma tentativa malsucedida do cérebro doente de recuperar os valores homeostáticos. No entanto, outro estudo indicou que NRF2 é predominantemente localizado no citoplasma dos neurônios do hipocampo AD, sugerindo redução da atividade transcricional de NRF2 no cérebro [40]. É concebível que a disparidade dessas observações esteja relacionada a mudanças nos fatores que controlam o NRF2 ao longo dos estágios progressivos da neurodegeneração.

Três sistemas principais contribuem para a proteostase, ou seja, a resposta protéica desdobrada (UPR), o sistema de proteassoma ubiquitina (UPS) e autofagia. Em seguida, apresentamos evidências para visualizar NRF2 como um hub conectando sinais de emergência ativados por agregados de proteína com o maquinário derivativo de proteína.

NRF2 participa da proteína desdobrada Resparso (UPR)

Ativação NRF2 em resposta ao UPR

O enrolamento de proteína oxidativa no RE é impulsionado por várias vias distintas, sendo a mais conservada a dissulfeto-isomerase de proteína (PDI) e a oxidoreductina endoplásmica de sulfidriloxidase 1 (ERO1α e ERO1β em mamíferos) como doador dissulfureto. Resumidamente, a PDI catalisa a formação e quebra de ligações dissulfureto entre resíduos de cisteína dentro das proteínas, à medida que se dobram, devido à redução e oxidação dos seus próprios aminoácidos de cisteína. O PDI é reciclado pela ação da enzima de manutenção doméstica ERO1, que reintroduz as pontes dissulfeto na PDI [41]. O oxigênio molecular é o aceptor de elétrons terminal do ERO1, que gera quantidades estequiométricas de peróxido de hidrogênio para cada ligação dissulfeto produzida [42]. Peroxidases (PRX4) e glutationa peroxidases (GPX7 e GPX8) são enzimas chave para reduzir o peróxido de hidrogênio no pronto-socorro. Quando esse sistema oxido-redutor não funciona adequadamente, ocorre um acúmulo anormal de proteínas malformadas no pronto-socorro e um conjunto de sinais denominados resposta protéica desdobrada (RUP) é transmitido ao citoplasma e ao núcleo para restabelecer a homeostase do ER [43]. Três proteínas associadas à membrana foram identificadas para detecção de estresse de ER em eucariotos: ativação do fator de transcrição 6 (ATF6), eIF2α quinase pancreática ER (PERK, também quinase ER do tipo proteína quinase ativada por RNA de fita dupla) e quínase1 que requer inositol (IRE1) O domínio luminal de cada sensor está ligado a uma proteína 78 kDa denominada proteína regulada pela glicose (GRP78 / BIP). O BIP dissocia-se com o estresse de ER para ligar proteínas desdobradas, levando à ativação dos três sensores [44].

O NRF2 e o seu homólogo NRF1, também relacionados à resposta antioxidante, participam na transdução do UPR para o núcleo. No caso de NRF1, esta proteína está localizada na membrana do RE e sofre translocação nuclear após desglicosilação ou clivagem. Então, a ativação de UPR leva ao processamento de NRF1 e ao acúmulo nuclear do fragmento resultante no compartimento nuclear. No entanto, a capacidade de transativar genes contendo ARE deste fragmento NRF1 ainda está em discussão [45].

Glover-Cutter e colaboradores mostraram a ativação do ortólogo NRF2 de C. elegans, SKN-1, com diferentes estressores ER. O aumento da expressão de SKN-1 foi dependente de diferentes mediadores de UPR, incluindo os ortólogos de vermes IRE1 ou PERK [46]. Em células deficientes em PERK, a síntese proteica deficiente leva ao acúmulo de peróxidos endógenos e subsequente apoptose [47]. O efetor usado pela PERK para proteger o ER desses peróxidos pode ser NRF2, uma vez que foi reportado que a PERK fosforila NRF2 no Ser40, evitando assim sua degradação pelo KEAP1 [31]. A indução de ASK1 também é susceptível de desempenhar um papel nesta via através da acção da quinase mediada por TRAF2 de IRE1 [48]. Embora o papel das MAPKs na regulação de NRF2 ainda seja controverso, foi recentemente sugerido que a via IRE1-TRAF2-ASK1-JNK poderia ativar NRF2 [49] (Fig. 1). Curiosamente, em C. elegans e células humanas, novas evidências sugerem que a sulfenilação de cisteína da IRE1 quinase na sua alça de ativação inibe a UPR mediada por IRE1 e inicia uma resposta antioxidante p38 conduzida por NRF2. Os dados sugerem que IRE1 tem uma função antiga como sentinela citoplasmática que ativa p38 e NRF2 [50].

Figura 1 Regulamento de NRF2 pela UPR. O acúmulo de proteínas desdobradas ou mal dobradas dentro do retículo endoplasmático pode iniciar a resposta protéica desdobrada (RPU). Em primeiro lugar, o BIP chaperona é liberado do domínio intraluminal dos sensores ER ERRENUMX e PERK para ligar proteínas desdobradas / desdobradas. Isto permite a dimerização e a trans-auto-fosforilação dos seus domínios citosólicos. A ativação de PERK resulta em fosforilação direta de NRF1 em Ser2, levando à translocação NRF40 para o núcleo e ativação de genes alvo. A ativação de IRE2 induz o recrutamento de TRAF1 seguido pela fosforilação e ativação de ASK2 e JNK. Como foi relatado que o JNK fosforila e ativa o NRF1, é razoável pensar que a ativação do IRE2 levaria ao aumento da atividade do NRF1.

Muitos estudos sobre a indução da UPR foram realizados com o inibidor da proteína glicosilação tunicamicina. NRF2 parece ser essencial para a prevenção da morte celular por apoptose induzida por tunicamicina [31] e sua ativação sob essas condições é causada pela degradação autofágica de KEAP1 [51]. Assim, o silenciamento mediado por shRNA da expressão de NRF2 em células βTC-6, uma linhagem de células β de insulinoma murino, aumentou significativamente a citotoxicidade induzida por tunicamicina e levou a um aumento na expressão do marcador de estresse pró-apoptótico ER CHOP10. Por outro lado, a ativação do NRF2 pela 1,2-ditiol-3-tiona (D3T) reduziu a citotoxicidade da tunicamicina e atenuou a expressão de CHOP10 e PERK [52]. Curiosamente, os neurônios olfatórios submetidos à aplicação sistêmica de tunicamicina aumentaram NRF2 em paralelo com outros membros da UPR, como CHOP, BIP, XBP1 [53]. Esses resultados foram estendidos para estudos in vivo, pois a infusão ventricular lateral de tunicamicina em ratos induziu a expressão de PERK e NRF2 no hipocampo, acompanhada de déficits cognitivos significativos, aumento da fosforilação da TAU e depósitos de Aβ42 [54].

NRF2 Up-Regula Genes Chave para a Manutenção da Fisiologia do ER

O lúmen do ER necessita de um suprimento abundante de GSH do citosol para manter a química do dissulfeto. NRF2 modula enzimas cruciais do metabolismo da GSH no cérebro, tais como transporte de cistina / glutamato, γ-glutamato cisteína sintetase (γ-GS), subunidades catalíticas e moduladoras de ligase glutamato-cisteína (GCLC e GCLM), glutationa redutase (GR) e glutationa peroxidase (GPX) (revisado em [55]). A relevância de NRF2 na manutenção de GSH no RE é apoiada pela descoberta de que a ativação genética ou farmacológica de NRF2 resulta no aumento da síntese de GSH via GCLC / GCLM, enquanto a inibição da expressão dessas enzimas por NRF2-knockdown causou um acúmulo de danos proteínas dentro do ER levando à ativação da UPR [56].

Em C. elegans, vários componentes dos genes alvo de UPR regulados por SKN-1, incluindo Ire1, Xbp1 e Atf6. Embora o NRF2 regule positivamente a expressão de vários genes da peroxidase (PRX) e da glutationa peroxidase (GPX) em mamíferos (revisado em [57]), somente o GPX8 é uma enzima legítima localizada no ER, abrigando o sinal de recuperação do KDEL [58]. A perda de GPX8 causa a ativação de UPR, vazamento de peróxido de hidrogênio derivado de ERO1α para o citosol e morte celular. O peróxido de hidrogênio derivado da atividade de ERO1α não pode se difundir do ER para o citosol devido à ação conjunta de GPX8 e PRX4 [59]. A este respeito, uma análise do arranjo de expressão da via de defesa de defesa antioxidante utilizando ARN de tecido de murganhos de tipo selvagem e NRF2, revelou que a expressão de GPX8 foi regulada negativamente na ausência de NRF2 [60]. Em consonância com isso, a análise do transcriptoma de amostras de pacientes que sofrem de neoplasias mieloproliferativas, policitemia ou mielofibrose, doenças também associadas com estresse oxidativo e inflamação crônica de baixo grau, mostram níveis mais baixos de expressão de NRF2 e GPX8 em comparação com indivíduos controle [61]. Ainda não há estudos que envolvam especificamente o GPX8 na proteção do cérebro humano, mas uma análise do transcriptoma em camundongos indica um aumento compensatório do GPX8 em resposta à toxina parkinsoniana MPTP [62].

Impacto do NRF2 na desregulação da UPR em neurodegenerativos Diseases

O mau funcionamento das enzimas PDI e a ativação crônica da RUP podem subsequentemente iniciar ou acelerar a neurodegeneração. Neurónios afectados pela doença, modelos animais de doença neurodegenerativa, bem como tecidos humanos post mortem evidenciaram a regulação positiva de vários marcadores UPR na maioria destes distúrbios. A alteração da via PDI / UPR em doenças neurodegenerativas foi bem revisada em [63], mas os seguintes destaques de amostras post-mortem no cérebro devem ser considerados. Os níveis de PDI estão aumentados em neurônios portadores de embaraços e em corpos de Lewy de pacientes com DA e DP, respectivamente [64], [65]. PDI e ERP57 são regulados positivamente no CSF ​​em pacientes com ELA e em cérebros de indivíduos com CJD [66], [67], [68]. BIP, PERK, IRE1 e ATF6 estão elevados em amostras de pacientes com AD, PD ou ALS [69], [70], [71], [67]. BIP, CHOP e XBP1 estão elevados em amostras cerebrais post-mortem de HD [72], [73]. Além disso, a regulação positiva de ERP57, GRP94 e BIP foi encontrada em tecidos do córtex de pacientes com DCJ [74]. Em conjunto, esta evidência revela que o acúmulo de proteínas mal dobradas no parênquima cerebral leva a uma ativação deletéria e crônica da RUP. Curiosamente, há um estudo recente ligando a ativação de NRF2 por PERK no início da DA. Neste estudo, os autores analisaram se alterações mediadas por estresse oxidativo em NRF2 e UPR podem constituir eventos precoces na patogênese da DA utilizando células do sangue periférico humano e um modelo de camundongo transgênico com DA em diferentes estágios da doença. O aumento do estresse oxidativo e aumento de pSer40-NRF2 foram observados em células mononucleares do sangue periférico humano isoladas de indivíduos com comprometimento cognitivo leve. Além disso, eles relataram homeostase de cálcio do ER prejudicada e marcadores de estresse de ER regulados positivamente nessas células de indivíduos com comprometimento cognitivo leve e leve AD [75].

Regulação Mútua da NRF2 e da Proteassoma ubiquitina Sistema (UPS)

O no-break modula os níveis de proteína NRF2

O UPS participa da degradação de proteínas danificadas ou mal dobradas e controla os níveis das principais moléculas reguladoras no citosol e no núcleo. O núcleo central deste sistema é uma grande enzima com múltiplas subunidades que contém um complexo ativo proteolítico denominado 20S. O proteassoma do núcleo 20S degrada proteínas desdobradas, mas a ligação a diferentes complexos proteicos reguladores altera sua especificidade e atividade de substrato. Por exemplo, a adição de uma ou duas subunidades reguladoras 19S ao núcleo 20S constitui o proteassoma 26S e altera sua especificidade em relação às proteínas dobradas nativas [76], [77]. A degradação proteasomal necessita de ligação covalente da ubiquitina. A conjugação da ubiquitina prossegue através de um mecanismo em cascata de três etapas. Primeiro, a enzima ativadora de ubiquitina E1 ativa a ubiquitina em uma reação que requer ATP. Então, uma enzima E2 (proteína transportadora de ubiquitina ou enzima conjugadora de ubiquitina) transfere a ubiquitina ativada de E1 para o substrato que é especificamente ligado a um membro da família da ubiquitina-proteína ligase, denominada E3. Embora o destino exato da proteína ubiquitinada dependa da natureza da cadeia da ubiquitina, esse processo geralmente resulta na degradação pelo proteossomo 26S [78].

O E3-ligase KEAP1 é o inibidor mais conhecido do NRF2. O mecanismo do regulamento KEAP1 explica com elegância como os níveis de NRF2 se ajustam às flutuações do oxidante. Sob condições basais, o NRF2 recém-sintetizado é capturado pelo homodímero KEAP1, que se liga a uma molécula NRF2 em duas seqüências de aminoácidos com baixa (aspartato, leucina, glicina; DLG) e alta (glutamato, treonina, glicina, glutamato; ETGE). A interação com KEAP1 ajuda a apresentar NRF2 ao complexo de proteína CULLIN3 / RBX1, resultando em sua ubiquitinação e subsequente degradação proteasomal. No entanto, a modificação redox de KEAP1 impede a apresentação de NRF2 ao no-break representado por CULLIN3 / RBX1. Como resultado, o NRF2 recém-sintetizado escapa da degradação dependente de KEAP1, acumula-se no núcleo e ativa os genes contendo ARE [79], [80], [81], [82].

O adaptador E3-ligase β-TrCP é também um homodímero que participa nos eventos de sinalização relacionados com a fosforilação de NRF2 por GSK-3β. Esta quinase fosforila resíduos serina específicos de NRF2 (aspartato, serina, glicina, isoleucina serina; DSGIS) para criar um domínio de degradação que é então reconhecido por β-TrCP e marcado para degradação do proteassoma por um complexo CULLIN1 / RBX1. A identificação dos aminoácidos específicos que são fosforilados pela GSK-3β neste degron foi conduzida por uma combinação de mutagênese dirigida ao local do domínio Neh6, eletroforese em gel 2D [15], [26] e espectroscopia de massa [83]. Consequentemente, a inibi�o de GSK-3 ?? por f�macos altamente selectivos ou ARNis contra as isoformas de GSK-3 resultou num aumento dos n�eis de prote�a NRF2. Resultados semelhantes foram encontrados com os siRNAs contra as isoformas β-TrCP 1 e 2. A estabilização de NRF2 após a inibição de GSK-3β ocorreu em fibroblastos embrionários de ratinho deficientes em KEAP1 e num mutante de eliminação NRF2 ectopicamente expresso sem os resíduos críticos de ETGE para ligação de alta afinidade a KEAP1, demonstrando adicionalmente uma regulação independente de KEAP1.

No contexto das doenças neurodegenerativas, podemos visualizar a modulação de NRF2 pelo UPS de duas maneiras diferentes. Por um lado, o sistema KEAP1 detectaria um desequilíbrio redox derivado do acúmulo de proteínas desdobradas, enquanto o eixo GSK-3 / β-TrCP atuaria como um participante ativo na transdução de sinalização alterada pela perda de proteostase (Fig. 2).

Figura 2 O no-break controla rigidamente os níveis NRF2. Em condições homeostáticas, os baixos níveis de NRF2 são mantidos pela ação dos adaptadores de ligas E3 KEAP1 e β-TrCP. À esquerda, NRF2 liga-se aos domínios Kelch de um homodímero KEAP1 através de um motivo de afinidade baixo (DLG) e alto (ETGE). Através de seu domínio BTB, o KEAP1 se liga simultaneamente a um complexo CULLIN3 / RBX1, permitindo a ubiquitinação e degradação do NRF2 pelo proteassoma 26 S. Além disso, a GSK-3β fosforila os resíduos Ser335 e Ser338 de NRF2 para criar um domínio de degradação (DpSGIpSL) que é então reconhecido pelo adaptador de ubiquitina ligase β-TrCP e marcado para degradação do proteassoma por um complexo CULLIN3 / RBX1. À direita, Após exposição a espécies reativas de oxigênio ou eletrófilos, resíduos Cys críticos no KEAP1 são modificados, tornando o KEAP1 incapaz de interagir eficientemente com NRF2 ou CULLIN3 / RBX1 e então esse fator de transcrição aumenta sua meia-vida e atividade transcricional em relação aos genes ARE. As vias de sinalização que resultam na inibição de GSK-3β, tal fosforilação de AKT em Ser9, resultam em degradação deficiente de NRF2 pelo proteassoma, acumulação e indução de genes alvo.

NRF2 aumenta a atividade da UPS através do controle transcricional das subunidades do proteassoma

NRF2 regula positivamente a expressão de várias subunidades do proteassoma, protegendo assim a célula do acúmulo de proteínas tóxicas. Vinte genes relacionados com a proteassoma e ubiquitinação parecem ser regulados por NRF2, de acordo com uma ampla análise de microarray de RNA de fígado que foi configurado com o indutor NNF2 D3T [84]. Em um estudo posterior, os mesmos autores evidenciaram que a expressão da maioria das subunidades do proteassoma 26S foi aumentada em até três vezes nos fígados de camundongos tratados com D3T. Os níveis de proteína das subunidades e a atividade proteossômica foram coordenadamente aumentados. No entanto, nenhuma indução foi observada em camundongos onde o fator de transcrição NRF2 foi interrompido. A atividade promotora da subunidade proteassoma PSMB5 (20S) aumentou com a superexpressão de NRF2 ou o tratamento com ativadores em fibroblastos embrionários de camundongos, e os AREs foram identificados no promotor proximal de PSMB5 [85]. A activao farmacolica de NRF2 resultou em neis de express elevados de subunidades de proteassoma representativas (PSMA3, PSMA6, PSMB1 e PSMB5) apenas em fibroblastos humanos n senescentes contendo NRF2 funcional [86]. A ativação de NRF2 durante a adaptação ao estresse oxidativo resulta em alta expressão das subunidades PSMB1 (20S) e PA28α (ou S11, regulador do proteassoma) [87]. Além disso, os resultados de células estaminais embrionárias humanas revelaram que NRF2 controla a expressão da proteína de maturação do proteassoma (POMP), uma proteassoma que modula a proliferação de células estaminais embrionárias humanas auto-renováveis, três diferenciação da camada germinal e reprogramação celular [ 88]. Todos juntos, esses estudos indicam que o NRF2 regula positivamente a expressão dos principais componentes do UPS e, portanto, contribui ativamente para a depuração de proteínas que, de outra forma, seriam tóxicas.

O eixo NRF2-UPS em doenças neurodegenerativas

O papel do nobreak nas doenças neurodegenerativas é um campo de intenso debate. Estudos iniciais relataram diminuição da atividade do proteassoma em necropsias humanas de pacientes afetados por várias doenças neurodegenerativas. No entanto, outros estudos empregando abordagens in vitro e in vivo encontraram atividade de proteassoma inalterada ou mesmo aumentada (revisada em [89]). Uma possível explicação para essa discrepância é que os níveis dos componentes do UPS podem mudar durante a progressão da doença e em diferentes regiões cerebrais, como tem sido sugerido para os alvos NRF2.

Apesar desta controvérsia, deve-se notar que a regulação para cima de genes de proteassoma contendo ARE reforçará o UPS aumentando a depuração de proteínas tóxicas no cérebro. De fato, a ablação de NRF1, também modulador da resposta antioxidante, nas células neuronais leva a uma atividade de proteassoma prejudicada e neurodegeneração. Experimentos de imunoprecipitação cromatínica e análise transcricional demonstraram que PSMB6 é regulado por NRF1. Além disso, o perfil de expressão gênica levou à identificação de NRF1 como um regulador chave de transcrição de genes de proteassoma em neurônios, sugerindo que perturbações em NRF1 podem contribuir para a patogênese de doenças neurodegenerativas [90]. Curiosamente, o NRF1 e sua longa isoforma chamada TCF11 mostraram regular positivamente os genes de proteassoma contendo ARE após a inibição do proteassoma em um loop de feedback para compensar a atividade proteolítica reduzida [91], [92].

Em relação ao NRF2, existe uma correlação entre a redução dos níveis de NRF2, RPT6 (19 S) e PSMB5 (20 S) no mesencéfalo de camundongos deficientes em DJ-1 tratados com a neurotoxina paraquat [93]. Além disso, o sulforafano composto natural (SFN) dá uma imagem mais robusta de NRF2 como um modulador crucial do UPS. Expericias in vitro com neuroblastoma murino de culas Neuro2A evidenciaram uma express aumentada das subunidades catalicas do proteassoma, assim como as suas actividades de peptidase em resposta ao SFN. Este fármaco protegeu as células da citotoxicidade mediada pelo peróxido de hidrogénio e oxidação proteica de uma maneira dependente da função proteassoma [94]. Além disso, Liu e colegas de trabalho usaram um mouse repórter para monitorar a atividade da UPS em resposta ao SFN no cérebro. Esses camundongos exprimem de forma ubíqua a proteína de fluorescência verde (GFP) fundida a um sinal de degradação constitutivo que promove sua rápida degradação pelo UPS (GFPu). No córtex cerebral, o SFN reduziu o nível de GFPu com um aumento paralelo nas atividades semelhantes à quimotripsina (PSMB5), semelhante à caspase (PSMB2) e semelhante à tripsina (PSMB1) do proteassoma 20 S. Além disso, o tratamento de células derivadas de Huntington com SFN revelou que a ativação de NRF2 aumentou a degradação mHtt e reduziu a citotoxicidade mHtt [95]. O principal mecanismo de ação da SFN é através da indução de NRF2 [96]. A contribuição específica de NRF2 deve ser abordada empregando sistemas nulos NRF2 em estudos posteriores.

Conexão funcional entre NRF2 e macroautofagia

Níveis de Proteína NRF2 são Modulados pela Proteína Adaptadora P62

Autofagia refere-se à degradação de componentes citosólicos dentro dos lisossomos. Este processo é utilizado para a limpeza de proteínas de vida longa e com dobras incorretas, bem como organelas danificadas. Uma ligação direta entre NRF2 e autofagia foi observada pela primeira vez em conexão com a proteína adaptadora p62, também denominada SQSTM1 [97], [98], [99], [100], [101]. Esta proteína transporta proteínas ubiquitinadas para as máquinas de degradação proteossómica e lisossómica e sequestra as proteínas danificadas em agregados antes da sua degradação. O P62 apresenta um domínio associado à ubiquitina (UBA), para ligação a proteínas ubiquitinadas, e uma região de interação LC3 (LIR) para integração com a membrana autofagomática através do receptor de autofagia LC3.

Embora a indução de NRF62 mediada por p2 e seus genes alvo tenha sido relatada pela primeira vez em 2007 [102], o mecanismo molecular não foi completamente entendido até a descoberta de sua interação com KEAP1 [103], [98], [99], [100 ], [101]. Komatsu e colaboradores identificaram uma região de interação KEAP1 (KIR) em p62 que ligou KEAP1 na mesma bolsa de superfície básica que NRF2 e com uma afinidade de ligação semelhante ao motivo ETGE em NRF2, sugerindo competição entre p62 e NRF2. A fosforilação de Ser351 no motivo KIR em p62 (349-DPSTGE-354) mostrou aumentar sua afinidade por KEAP1, competindo com a ligação NRF2 e permitindo a sua acumulação e ativação transcricional de seus genes alvo [98], [99]. De fato, a superexpressão de p62 levou à redução da ubiquitinação de NRF2 e consequente estabilização, bem como a indução de seus genes alvo [104]. Algumas quinases foram sugeridas para participar na fosforilação de p62. O alvo mamífero do complexo de rapamicina 1 (mTORC1) pode estar implicado, uma vez que o tratamento com o inibidor de mTOR rapamicina suprimiu a fosforilação de p62 e a regulação negativa de KEAP1 após tratamento com arsenite. Recentemente, foi demonstrado que a quinase 1 (TAK1) ativada por TGF-β também poderia fosforilar o p62, aumentando a degradação do KEAP1 e a regulação do NRF2-up. Os autores deste estudo sugerem que esta é uma forma de regular a redoxtase celular sob condições de estado estacionário, pois a deficiência de TAK1 regula as EROs na ausência de qualquer oxidante exógeno em diferentes tecidos de camundongo paralelamente a uma redução nos níveis de proteína NRF2 [105 ].

Uma construção p62 sem o domínio UBA ainda era capaz de ligar o KEAP1, implicando que a interação não dependia do KEAP1 [101] ubiquitinado. No entanto, o homólogo p62 em Drosophila melanogaster, chamado Ref (2), não contém um motivo KIR e não interage diretamente com DmKEAP1, embora possa se ligar a DmKEAP1 ubiquitinado através do domínio UBA. Além disso, DmKEAP1 pode interagir diretamente com Atg8 (homólogo para mamíferos LC3). A deficiência de KEAP1 resulta em indução de Atg8 e autofagia dependente do NnFxNumX ortólogo CncC e independente de TFEB / MITF [2]. A relação entre NRF106 e autofagia parece ser conservada, destacando sua relevância funcional.

A indução de NRF2 por p62 é o resultado da competição para ligar KEAP1 e degradação de KEAP1 no lisossomo. O silenciamento de p62 com siRNA dobrou a meia-vida de KEAP1 em paralelo com uma diminuição em NRF2 e seus genes-alvo [101]. De acordo, a ablação da expressão de p62 evidenciou níveis aumentados de KEAP1 em comparação com ratos do tipo selvagem. Muito relevante, o incremento nos níveis de KEAP1 não foi afetado pelos inibidores de proteassomas, mas foi reduzido sob autofagia indutora de fome [107]. De fato, o KEAP1 está presente em células de mamíferos em vesículas autofágicas decoradas com p62 e LC3 [99], [100], [103]. Todos esses dados sugerem que o KEAP1 é um substrato da maquinaria de macroautofagia, mas essa questão deve ser analisada com mais detalhes, devido à existência de alguns resultados controversos. Os níveis de proteína KEAP1 foram aumentados em camundongos Atg7-nulo, um dos principais efetores da macroautofagia [107], mas a inibição farmacológica da macroautofagia com torin1, E64 / pepstatina ou bafilomicina não acumulou KEAP1 [107], [100]. No geral, estes resultados sugerem que níveis aumentados de p62 sequestram KEAP1 em vacúolos autofágicos e provavelmente estes resultados na degradação autofágica de KEAP1 permitindo a ativação de NRF2 (Fig. 3). Dois estudos diferentes relataram que as redutases de ácido sulfínico SESTRINS desempenham um papel importante neste contexto. SESTRIN 2 interage com p62, KEAP1 e RBX1 e facilita a degradação dependente de p62 da ativação de KEAP1 e NRF2 de genes alvo [108]. Outro estudo mostrou que o SESTRIN 2 interagiu com o ULK1 e o p62, promovendo a fosforilação do p62 no Ser403, o que facilitou a degradação de proteínas de carga, incluindo o KEAP1 [109].

Figura 3 NRF2 níveis são regulados pela proteína adaptadora p62. A fosforilação de Ser 351 no motivo KIR de p62 (349-DPSTGE-354) por mTORC1, TAK1 ou outras quinases resulta numa afinidade aumentada para a ligação a KEAP1 devido à semelhança com o motivo ETGE em NRF2. Como consequência, o p62 fosforilado desloca o NRF2 e liga o KEAP1. O motivo LIR no p62 permite a interação com LC3 na membrana autofagomática, de modo que o complexo p62-KEAP1 é eventualmente degradado no lisossomo. Como consequência, o NRF2 é capaz de se acumular, translocar para o núcleo e aumentar a transcrição de genes contendo ARE, incluindo o p62. Este mecanismo regulador fornece uma resposta NRF2 perdurável, pois o KEAP1 precisa ser sintetizado novamente para inibir a atividade NRF2.

Modulação de Genes de Macroautofagia por NRF2

NRF2 regula a expressão de genes relevantes para a macroautofagia, assim como para a UPR e o UPS. A primeira evidência veio de estudos nos quais a expressão de p62 mostrou ser induzida por exposição a eletrófilos, ROS e óxido nítrico [110], [111], [112]. O mecanismo de indução foi descrito alguns anos depois com a descoberta de que o p62 contém um ARE funcional no seu promotor de gene [99]. Em um estudo recente, várias outras AREs funcionais foram encontradas e validadas após análise de bioinformática e testes de chip. Além disso, os fibroblastos embrionários de ratinho e os neurónios corticais de ratinhos Nrf2-knockout exibiram uma expressão reduzida de p62, que poderia ser recuperada com um lentivírus que expressa NRF2. Da mesma forma, a deficiência de NRF2 reduziu os níveis de p62 em neurônios lesados ​​do hipocampo de camundongos [36]. Portanto, foi sugerido que a ativação do NRF2 aumenta os níveis de p62, resultando na degradação do KEAP1 e favorecendo ainda mais a estabilização do NRF2 em um loop de feedback positivo. Este mecanismo não canônico de indução de NRF2 requer mudanças na expressão gênica e pode ser uma resposta relevante ao estresse celular prolongado.

A proteína de reconhecimento de carga NDP52 mostrou ser transcricionalmente regulada por NRF2. O NDP52 funciona de forma semelhante ao p62, reconhecendo proteínas ubiquitinadas e interagindo com LC3 através de um domínio LIR, de modo que as cargas são degradadas nos lisossomos. Cinco AREs putativas foram encontradas na sequência de DNA do promotor Ndp52. Três deles foram identificados com diferentes construções mutantes e testes ChIP como indispensáveis ​​para a transcrição Ndp2 mediada por NRF52 [113]. De notar, os níveis de ARNm de Ndp52 foram reduzidos no hipocampo de ratinhos Nrf2-knockout. Uma dessas sequências também foi validada em um estudo independente como uma ARE regulada por NRF2 [36].

No entanto, o papel do NRF2 na modulação da autofagia não se limita à indução dessas duas proteínas de reconhecimento de carga. A fim de obter uma visão mais profunda do papel do NRF2 na modulação de genes adicionais relacionados à autofagia, o nosso grupo testou o banco de dados de imunoprecipitação da cromatina ENCODE para duas proteínas, MAFK e BACH1, que se ligam às AREs reguladas por NRF2. Usando um script gerado a partir da sequência de consenso ARE da JASPAR, identificamos várias AREs putativas em muitos genes da autofagia. Doze destas seqüências foram validadas como AREs reguladas por NRF2 em nove genes de autofagia, cuja expressão foi diminuída em fibroblastos de camundongos Nrf2 de camundongos NRF2, mas pôde ser restaurada por um lentivírus expressando NRF2. Nosso estudo demonstrou que o NRF1 ativa a expressão de alguns genes envolvidos em diferentes etapas do processo autofágico, incluindo iniciação autofágica (ULK62), reconhecimento de carga (p52 e NDP4), formação autofagossômica (ATG7D, ATG1 e GABARAPL2), alongamento (ATG5B e ATG4 ) e depuração do autolisossomo (ATG2D). Consequentemente, o fluxo de autofagia em resposta ao peróxido de hidrogênio foi prejudicado quando o NRF36 estava ausente [XNUMX].

Relevância da expressão de genes de macroautofagia mediada por NRF2 em desordens neurodegenerativas

A autofagia defeituosa mostrou desempenhar um papel importante em várias doenças neurodegenerativas [114] e a ablação da autofagia leva à neurodegeneração em camundongos [115], [116]. Camundongos knockout Atg7 revelaram que a deficiência de autofagia resulta em acúmulo de p62 em corpos de inclusão positivos à ubiquitina. O KEAP1 foi sequestrado nestes corpos de inclusão, levando à estabilização do NRF2 e indução de genes alvo [103]. Importante, o acúmulo excessivo de p62 juntamente com proteínas ubiquitinated foi identificado em doenças neurodegenerativas, incluindo AD, PD e ALS [117]. De fato, neurônios expressando altos níveis de APP ou TAU de pacientes com DA também expressaram p62 e NRF2 nuclear, sugerindo sua tentativa de degradar agregados intraneuronais através da autofagia [36].

A deficiência de NRF2 agrava a agregação de proteínas no contexto da DA. De fato, níveis aumentados de TAU fosforilada e insolúvel em sarkosil são encontrados em camundongos Nrf2-knockout, embora nenhuma diferença nas atividades de quinase ou fosfatase possa ser detectada comparando com o fundo de tipo selvagem [113]. É importante ressaltar que o NDP52 demonstrou co-localizar com TAU em neurônios murinos e a interação direta entre fosfo-TAU e NDP52 foi demonstrada por experimentos de co-imunoprecipitação em camundongos e amostras de DA, apontando para seu papel na degradação de TAU. Curiosamente, o silenciamento de NDP52, p62 ou NRF2 em neurônios resultou em aumento de fosfo-TAU [113], [118]. Além disso, agregados de APP intraneuronal aumentados foram encontrados no hipocampo de camundongos APP / PS1ΔE9 quando NRF2 estava ausente. Isso se correlacionou com marcadores de autofagia alterados, incluindo razões de fosfo-mTOR / mTOR e fosfo-p70S6k / p70S6k aumentadas (indicativo de inibição de autofagia), níveis aumentados de pré-catepsina D e um número maior de corpos multivesiculares [119]. Em camundongos co-expressando APP humana (V717I) e TAU (P301L), a deficiência de NRF2 levou a níveis aumentados de total e fosfo-TAU na fração insolúvel e agregados de APP intraneuronal aumentados, junto com níveis neuronais reduzidos de p62, NDP52, ULK1, ATG5 e GABARAPL1. A co-localização entre a proteína adaptadora p62 e APP ou TAU foi reduzida na ausência de NRF2 [36]. No geral, esses resultados destacam a importância do NRF2 na autofagia neuronal.

Fatores diferentes de transcrição agem coordenadamente para modular a proteinase

Sob condies de estado estacionio, a proteostase controlada atrav de interaces protea-protea e modificaes p-traduo, obtendo uma resposta rida. No entanto, a adaptação celular requer a regulação transcricional dos genes UPR, UPS e autofagia. Considerando que as células nervosas são continuamente submetidas a insultos tóxicos de baixo grau, incluindo estresse oxidativo e proteotóxico, um reforço da proteostase induzida pela modulação transcricional pode ajudar a prevenir a degeneração cerebral.

No caso da UPR, a ativação de cada um dos três braços finalmente resultará na indução transcricional de certos genes (revisto em [43]). Por exemplo, um fragmento derivado de ATF6 (ATF6f) se liga a elementos de resposta a estresse ER (ERSE) e induz a expressão de vários genes, incluindo XBPI, BIP e CHOP. Além disso, a sinalização PERK leva à ativação do fator de transcrição ATF4, que controla a expressão de múltiplos genes relacionados à UPR e alguns outros, incluindo os genes alvo NRF2 Hmox1 e p62. Finalmente, a ativação de IRE1 resulta na geração de um fator de transcrição ativo, XBP1 (XBP1s), que controla a transcrição de genes que codificam proteínas envolvidas no enrolamento de proteínas.

Por outro lado, o NRF1 mostrou ser necessário para a expressão gênica proteossômica no cérebro, pois camundongos Nrf1-knockout exibiram expressão reduzida de genes codificadores de várias subunidades do núcleo 20S, bem como o complexo regulador 19S juntamente com função proteassósmica prejudicada [90 ]. Tanto o NRF1 quanto o NRF2 se ligam a seqüências de AREs nas regiões promotoras de seus genes-alvo, o que sugere que eles têm atividades transcricionais sobrepostas, apesar de diferirem em seus mecanismos regulatórios e localização celular [120].

Fatores de transcrição da família FOXO controlam a expressão de múltiplos genes relacionados à autofagia. Semelhante ao que ocorre com NRF2, existem múltiplas camadas de regulação da atividade dos membros da FOXO, que podem ser induzidas sob estresse nutricional ou oxidativo [121]. Finalmente, o fator de transcrição TFEB, considerado o principal regulador da biogênese lisossomal, desempenha um papel crucial na regulação da autofagia sob condições de estresse nutricional. Assim, a inibição de mTORC1 leva à translocação nuclear de TFEB e à indução da expressão de genes de autofagia [122].

No geral, a existência de diferentes reguladores transcricionais dessas máquinas também sugere mecanismos de crosstalk e parcialmente redundantes que podem assegurar a proteostase sob diferentes circunstâncias. Consequentemente, o NRF2 pode ter um papel relevante em tecidos que suportam altos níveis de estresse oxidativo. Por exemplo, NRF2 induzido por estresse oxidativo pode funcionar sob condições ricas em nutrientes para regular transcricionalmente a autofagia, semelhante ao que foi encontrado para TFEB sob condições de fome. Além disso, o cérebro funciona em grande parte sob condições ricas em nutrientes, colocando o NRF2 como um mecanismo relevante para ativar a autofagia nos neurônios.

Potencial Terapêutico Promissor para NRF2 em Proteinopatias

Nos últimos anos, um grande progresso foi feito no conhecimento das funções reguladoras da UPR, UPS e autofagia na atividade NRF2, bem como a transcrição recíproca mediada por NRF2 dos componentes destes três sistemas. Portanto, novas possibilidades terapêuticas podem surgir com base na exploração de NRF2 como um regulador crucial da eliminação de proteínas em doenças neurodegenerativas.

No entanto, uma questão chave que permanece é se será útil ou prejudicial aumentar os níveis de NRF2 no cérebro. A análise de dados epidemiológicos pode fornecer uma resposta parcial, pois indica que o gene NFE2L2 é altamente polimórfico e alguns polimorfismos de nucleotídeo único encontrados em sua região reguladora do promotor podem fornecer uma variação fisiológica na expressão gênica em nível populacional e alguns haplótipos foram associados com diminuição do risco e / ou início tardio de DA, DP ou ALS [123]. Além disso, como discutido por Hayes e colegas [124], o efeito NRF2 pode ter uma resposta em forma de U, o que significa que níveis muito baixos de NRF2 podem resultar em perda de citoproteção e maior suscetibilidade a estressores, enquanto NRF2 em excesso pode perturbar o equilíbrio homeostático um cenário redutivo (estresse redutivo), que favoreceria o desdobramento e a agregação de proteínas. Níveis baixos de NRF2 no cérebro sustentam a ideia de que uma ligeira regulação positiva pode ser suficiente para alcançar um benefício sob condições patológicas. De facto, o papel protector da activao farmacolica mediada por NRF2 da eliminao da protea foi demonstrado em diferentes modelos de cultura celular e em modelos in vivo de neurodegeneresccia.

O SFN é um ativador NRF2 farmacológico que demonstrou induzir a expressão gênica proteasomal e autofágica [95], [36]. Curiosamente, Jo e seus colegas demonstraram que o SFN reduziu os níveis de TAU fosforilada e aumentou Beclin-1 e LC3-II, sugerindo que a ativação de NRF2 pode facilitar a degradação dessa proteína tóxica através de autofagia [113]. Além disso, a degradação de mHtt foi aumentada com SFN, e isso foi revertido com o uso de MG132, indicando degradação proteasomal desta proteína tóxica [95]. A degradação mediada por autofagia de TAU fosfo e insolúvel foi relatada com a fisetina flavonóide orgânica. Este composto foi capaz de induzir a autofagia promovendo simultaneamente a ativação e a translocação nuclear tanto do TFEB quanto do NRF2, juntamente com alguns de seus genes-alvo. Esta resposta foi impedida pelo silenciamento TFEB ou NRF2 [125]. Bott e colaboradores relataram efeitos benéficos de um ativador simultâneo NRF2, NRF1 e HSF1 na toxicidade proteica na atrofia muscular espinhal e bulbar, um distúrbio neurodegenerativo causado pela expansão de repetições CAG codificando poliglutamina nas quais agregados de proteína estão presentes [126]. O potencial de ativação de NRF2 para o tratamento de distúrbios neurodegenerativos foi demonstrado com a aprovação do BG-12, a formulação oral do dimetilfumarato indutor de NRF2 (DMF), para o tratamento da esclerose múltipla [127], [128]. O sucesso da DMF com doenças auto-imunes com um forte componente inflamatório sugere que doenças neurodegenerativas podem se beneficiar do reposicionamento dessa droga. Em um recente estudo pré-clínico de um modelo de α-sinucleinopatia da DP, a DMF mostrou-se neuroprotetora devido, em parte, à sua indução de autofagia [129]. Os estudos que relatam efeitos benéficos de NRF2 na neurodegeneração, mas não se concentram em seu efeito sobre a depuração de proteínas, são ainda mais abundantes (para uma revisão abrangente, ver [7]). Isso é bastante relevante, pois destaca os múltiplos processos danosos que podem ser atingidos simultaneamente por um único acerto em NRF2, incluindo também estresse oxidativo, neuroinflamação ou disfunção mitocondrial. No entanto, trabalhos futuros serão necessários para determinar definitivamente se a ativação farmacológica de NRF2 pode ser uma estratégia válida para facilitar a degradação de proteínas tóxicas no cérebro.

Como explicado anteriormente, a atividade exacerbada da GSK-3β foi relatada em doenças neurodegenerativas e especula-se que a redução consequente da NRF2 possa ser parcialmente responsável pelo resultado deletério. Nestas condições patológicas, os inibidores de GSK-3 também podem cooperar para aumentar os níveis de NRF2 e proteostase. Os efeitos benéficos dos inibidores da GSK-3 foram relatados em diferentes modelos de neurodegeneração e, mais interessante, a repressão da GSK-3 mostrou reduzir os níveis de proteínas tóxicas [130], [131], [132], [133]. Embora não tenham sido observadas ligações diretas entre a inibição da GSK-3 e a regulação transcricional de genes que promovem a proteostase, é razoável especular que a regulação negativa da atividade da GSK-2 resultaria em níveis aumentados de NRF3, o que eventualmente resultaria em proteostase.

A atividade transcricional do NRF2, bem como a capacidade celular de manter a proteostase diminuem com a idade, principal fator de risco para o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. É razoável pensar que o reforço de NRF2 e, consequentemente, a proteostase retardaria, pelo menos, o acúmulo de agregados protéicos e a neurodegeneração. De facto, o tratamento de fibroblastos senescentes humanos com o triterpenóide do ácido 18a-glicirretínico (18a-GA) promoveu a activação de NRF2, conduzindo a indução de proteassoma e aumentando o tempo de vida. Este estudo sugere que a ativação farmacológica de NRF2 é possível mesmo no final da vida [86]. Além disso, um estudo posterior mostrou que este composto media a ativação do SKN-1 e do proteassoma em C.elegans, com efeitos benéficos na progressão da DA em modelos relevantes de nematoides [134].

Considerando tudo, a indução mediada por NRF2 de genes relacionados à proteostase parece ser benéfica em diferentes proteinopatias.

Sulforafano e seus efeitos no câncer, mortalidade, envelhecimento, cérebro e comportamento, doença cardíaca e mais

Os isotiocianatos são alguns dos compostos vegetais mais importantes que você pode obter em sua dieta. Nisso vídeo Eu faço o caso mais abrangente para eles que já foi feito. Curto período de atenção? Pule para o seu tópico favorito clicando em um dos pontos de tempo abaixo. completo cronograma abaixo.

Seções principais:

  • 00: 01: 14 - Câncer e mortalidade
  • 00: 19: 04 - envelhecimento
  • 00: 26: 30 - Cérebro e comportamento
  • 00: 38: 06 - recapitulação final
  • 00: 40: 27 - dose

Cronograma completo:

  • 00: 00: 34 - Introdução do sulforafano, um dos principais focos do vídeo.
  • 00: 01: 14 - Consumo de vegetais crucíferos e reduções na mortalidade por todas as causas.
  • 00: 02: 12 - risco de câncer de próstata.
  • 00: 02: 23 - risco de câncer de bexiga.
  • 00: 02: 34 - Câncer de pulmão em risco de fumantes.
  • 00: 02: 48 - risco de câncer de mama.
  • 00: 03: 13 - Hipotético: e se você já tem câncer? (intervencionista)
  • 00: 03: 35 - condução de mecanismo plausível o cancer e dados associativos de mortalidade.
  • 00: 04: 38 - Sulforafano e câncer.
  • 00: 05: 32 - evidência animal mostrando forte Efeito do extrato de brócolis no desenvolvimento do tumor de bexiga em ratos.
  • 00: 06: 06 - Efeito da suplementação direta de sulforafano em pacientes com câncer de próstata.
  • 00: 07: 09 - Bioacumulação de metabólitos de isotiocianato no tecido mamário atual.
  • 00: 08: 32 - Inibição de células estaminais de cancro da mama.
  • 00: 08: 53 - Lição de História: os brassicas foram estabelecidos como tendo propriedades de saúde mesmo na Roma antiga.
  • 00: 09: 16 - A capacidade do Sulforaphane de aumentar a excreção de carcinógeno (benzeno, acroleína).
  • 00: 09: 51 - NRF2 como um interruptor genético através de elementos de resposta antioxidante.
  • 00: 10: 10 - Como a ativação de NRF2 aumenta a excreção de carcinógenos via conjugados de glutationa-S.
  • 00: 10: 34 - As couves-de-bruxelas aumentam a glutationa-S-transferase e reduzem os danos no DNA.
  • 00: 11: 20 - Bebida de brócolis aumenta a excreção de benzeno em 61%.
  • 00: 13: 31 - O homogenato de brócolis aumenta as enzimas antioxidantes nas vias aéreas superiores.
  • 00: 15: 45 - Consumo de vegetais crucíferos e mortalidade por doenças cardíacas.
  • 00: 16: 55 - Brócolis em pó melhora os lipídios no sangue e o risco geral de doenças cardíacas em diabéticos tipo 2.
  • 00: 19: 04 - início de envelhecimento seção.
  • 00: 19: 21 - dieta enriquecida com sulforafano aumenta tempo de vida de besouros de 15 para 30% (em certas condições).
  • 00: 20: 34 - Importância da baixa inflamação para a longevidade.
  • 00: 22: 05 - Os vegetais crucíferos e o pó de brócolis parecem reduzir uma grande variedade de marcadores inflamatórios em humanos.
  • 00: 23: 40 - Recapitulação de vídeo intermediário: câncer, seções de envelhecimento
  • 00: 24: 14 - Estudos com ratos sugerem que o sulforafano pode melhorar a função imunológica adaptativa na velhice.
  • 00: 25: 18 - Sulforaphane melhorou o crescimento do cabelo em um modelo de rato de calvície. Imagem em 00: 26: 10.
  • 00: 26: 30 - Início da seção do cérebro e comportamento.
  • 00: 27: 18 - Efeito do extrato de brócolis no autismo.
  • 00: 27: 48 - Efeito da glucorafanina na esquizofrenia.
  • 00: 28: 17 - Início da discussão sobre depressão (mecanismo plausível e estudos).
  • 00: 31: estudo 21 - Mouse usando modelos 10 diferentes de depressão induzida por estresse mostram sulforafano igualmente eficaz como fluoxetina (prozac).
  • 00: 32: 00 - Estudo mostra a ingestão direta de glucorafanina em camundongos é igualmente eficaz na prevenção da depressão do modelo de estresse de derrota social.
  • 00: 33: 01 - Início da seção de neurodegeneração.
  • 00: 33: 30 - Sulforafano e doença de Alzheimer.
  • 00: 33: 44 - Sulforaphane e doença de Parkinson.
  • 00: 33: 51 - Sulforaphane e doença de Hungtington.
  • 00: 34: 13 - Sulforafano aumenta as proteínas de choque térmico.
  • 00: 34: 43 - Início da seção de traumatismo cranioencefálico.
  • 00: 35: 01 - Sulforafano injetado imediatamente após o TBI melhora a memória (estudo do mouse).
  • 00: 35: 55 - Sulforafano e plasticidade neuronal.
  • 00: 36: 32 - Sulforaphane melhora a aprendizagem em modelo de diabetes tipo II em camundongos.
  • 00: 37: 19 - sulforafano e Duchenne distrofia muscular.
  • 00: 37: 44 - Inibição da miostatina em células satélites musculares (in vitro).
  • 00: 38: 06 - Recapitulação de vídeo tardio: mortalidade e câncer, danos no DNA, estresse oxidativo e inflamação, excreção de benzeno, doença cardiovascular, diabetes tipo II, efeitos no cérebro (depressão, autismo, esquizofrenia, neurodegeneração), via NRF2.
  • 00: 40: 27 - Pensamentos em descobrir uma dose de brotos de brócolis ou sulforafano.
  • 00: 41: 01 - Anedotas sobre brotar em casa.
  • 00: 43: 14 - Nas temperaturas de cozimento e atividade de sulforafano.
  • 00: 43: 45 - Conversão da bactéria intestinal do sulforafano da glucorafanina.
  • 00: 44: 24 - Os suplementos funcionam melhor quando combinados com a mirosinase ativa de vegetais.
  • 00: 44: 56 - Técnicas de cozinha e vegetais crucíferos.
  • 00: 46: 06 - Isotiocianatos como sendo goitrogénios.
Dr Jimenez White Coat

O factor nuclear 2 (2) derivado do eritróide factor 2, também conhecido como Nrf2, é um factor de transcrição que regula a expressão de uma variedade de enzimas antioxidantes e desintoxicantes. Estudos de pesquisa também demonstraram seu papel no controle do estresse oxidativo. A maioria das doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson, é caracterizada por estresse oxidativo e inflamação crônica, os alvos comuns Abordagens de tratamento Nrf2.

Dr. Alex Jimenez DC, Insight CCST

Observações finais

O fator de transcrição NRF2 orquestra um proteostático resposta detectando e modulando as mudanças no UPR, UPS e autofagia (Fig. 4). Consequentemente, demonstrou-se que a falta de NRF2 agrava a proteinopatia, sugerindo que NRF2 é necessário para um clearance de proteína ótimo. Todos juntos, podemos especular que NRF2 pode ser um alvo terapêutico interessante para proteinopatias.

Figura 4 NRF2 como um hub conectando sinais de emergência derivados de proteotóxicos para uma resposta transcricional protetora. O acúmulo de proteínas desdobradas / desdobradas levará à ativação da resposta protéica desdobrada (UPR) no RE. A ativação de PERK ou MAPK pode resultar na indução transcricional do Gpx8 residente no ER e várias enzimas que regulam os níveis de GSH, essenciais para garantir o correto dobramento das proteínas. Agregados de proteínas inibem a atividade do proteassoma (UPS), provavelmente evitando a degradação do NRF2. O NRF2 demonstrou modular especificamente a transcrição dos genes Psma3, Psma6, Psmb1, Psmb5 e Pomp. Várias outras subunidades foram supra-reguladas de uma maneira dependente de NRF2 em resposta a D3T, provavelmente ampliando a lista de subunidades de proteassomo reguladas por NRF2. A autofagia é o principal caminho para a degradação de agregados proteicos. A autofagia também regula o NRF2, conectando esse caminho de degradação com a indução transcricional NRF2 de p62, Ndp52, Ulk1, Atg2b, Atg4c, Atg5, Atg7 e Gabarapl1.

Agradecimentos

Sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231716304050

De acordo com o artigo acima, enquanto os sintomas das doenças neurodegenerativas podem ser tratados através de uma variedade de opções de tratamento, estudos de pesquisa demonstraram que a ativação do Nrf2 pode ser uma abordagem de tratamento útil. Porque Os ativadores da Nrf2 visam amplos mecanismos da doença, todas as doenças neurodegenerativas podem se beneficiar do uso do fator de transcrição Nrf2. Os resultados do Nrf2 revolucionaram o tratamento de doenças neurodegenerativas. O escopo de nossas informações é limitado a questões quiropráticas e de saúde da coluna vertebral. Para discutir o assunto, sinta-se à vontade para perguntar ao Dr. Jimenez ou entrar em contato conosco 915-850-0900 .

Curated pelo Dr. Alex Jimenez

Referenciado de: Sciencedirect.com

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Discussão Adicional do Tópico: Aliviar a Dor no Joelho sem Cirurgia

A dor no joelho é um sintoma bem conhecido que pode ocorrer devido a uma variedade de lesões e / ou condições do joelho, incluindo lesões esportivas. O joelho é uma das articulações mais complexas do corpo humano, pois é formado pela intersecção de quatro ossos, quatro ligamentos, vários tendões, dois meniscos e cartilagem. De acordo com a Academia Americana de Médicos de Família, as causas mais comuns de dor no joelho incluem subluxação patelar, tendinite patelar ou joelho de saltador e doença de Osgood-Schlatter. Embora a dor no joelho seja mais provável de ocorrer em pessoas com mais de 60 anos de idade, a dor no joelho também pode ocorrer em crianças e adolescentes. A dor no joelho pode ser tratada em casa seguindo os métodos do RICE, no entanto, lesões graves no joelho podem exigir atenção médica imediata, incluindo tratamento quiroprático.

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