แคลเซียมส่งสัญญาณความผิดปกติและการพัฒนาและความก้าวหน้าของโรค

ความสำคัญของแคลเซียมในเซลล์ (Ca2 บวก ) ในการควบคุมการทำงานทางชีววิทยาแบบบูรณาการ เช่น การแบ่งเซลล์ การเคลื่อนที่ของเซลล์ การดูดเลือดอัตโนมัติ การตายแบบอะพอพโทซิส และการถอดรหัสยีนผ่านความสามารถในฐานะผู้ส่งสารตัวที่สองที่แพร่หลายนั้นมีความชัดเจน อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์บทบาทของ Ca2 บวกกับการส่งสัญญาณภายในโรคและการดำเนินของโรคนั้นไม่ชัดเจน

คลิกเพื่อ cistanche tubulosa แคปซูลสำหรับการป้องกันระบบประสาท

หลักฐานล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการส่งสัญญาณ Ca2 บวกนั้นผิดปกติในความผิดปกติของการเสื่อมของระบบประสาท เช่น โรคอัลไซเมอร์ (AD) โรคพาร์กินสัน (PD) และโรคฮันติงตัน (HD) [1] โดยที่ Ca2 บวกกับการส่งสัญญาณที่ผิดปกติยังเกี่ยวข้องกับภูมิต้านทานผิดปกติ โรคหอบหืด หรือแม้กระทั่ง มะเร็งปอด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผลที่ตามมาในปอดของ Ca2 บวกกับสภาวะสมดุลที่ควบคุมไม่ได้อาจรวมถึงพัฒนาการของพยาธิสภาพ: การอักเสบของทางเดินหายใจ โรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง (COPD) การบาดเจ็บของปอดเฉียบพลัน (ALI) กลุ่มอาการโรคทางเดินหายใจเฉียบพลัน (ARDS) และมะเร็งปอด [2] .

อย่างไรก็ตาม มีข้อมูลเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับบทบาทของ Ca2 ภายในเซลล์และความเข้มข้นของฟลักซ์ที่เกิดขึ้นในโรคปอดเหล่านี้ ในที่นี้ เราจะเน้นย้ำความเข้าใจปัจจุบันของเราโดยสังเขปเกี่ยวกับส่วนที่ Ca2 บวก - สัญญาณผิดปกติที่เกิดขึ้นในบริบทของโรคปอด โดยเน้นเฉพาะที่บทบาทของเอนโดพลาสมิก เรติคูลัม (ER) - การเข้าอาศัยของ Ca2 บวก และศักยภาพของมันคือเป้าหมายในการรักษา เพื่อรักษาโรคปอด

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ Ca2 plus ของเซลล์มีความสำคัญต่อสรีรวิทยาของปอดตามปกติ เช่นเดียวกับการควบคุมการตอบสนองการอักเสบต่อทั้งสิ่งแวดล้อมและความเสี่ยงที่ก่อให้เกิดโรค [3] ภายใต้สถานะพื้นฐาน ระดับ Ca2 plus ภายในเซลล์จะถูกควบคุมและคงไว้อย่างเข้มงวด อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการกระตุ้นอย่างเหมาะสม จะมีการปลดปล่อย Ca2 plus ภายในเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อ Ca2 plus ถูกปล่อยออกมาอย่างไม่เหมาะสมจาก ER การลดลงอย่างมีนัยสำคัญของ Ca2 plus ที่อาศัยอยู่ใน ER นั้นสัมพันธ์กับการตายของเซลล์ของเซลล์ การตอบสนองต่อการอักเสบ

ด้วยเหตุนี้ การปรับ Ca2 บวกกับความผิดปกติของการส่งสัญญาณจึงสัมพันธ์กับโรคทั่วร่างกาย ข้อสังเกต เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการเน้นย้ำถึงการใช้บุหรี่อิเล็กทรอนิกส์ (หรือที่เรียกว่าบุหรี่อิเล็กทรอนิกส์หรือ E-cig) หรือ "การสูบไอ" ซึ่งนำเสนอเพียงบทความสั้น ๆ ของ Ca2 บวกกับสัญญาณและโรค วรรณกรรมล่าสุดได้นำเสนอความสัมพันธ์ที่น่าเชื่อถือระหว่างการใช้บุหรี่ติดไฟแบบดั้งเดิมหรือการใช้/สูบไอบุหรี่ไฟฟ้ากับ Ca2 บวกกับการส่งสัญญาณและการควบคุมที่ผิดปกติ ซึ่งส่งผลให้เกิดความเป็นพิษต่อเซลล์ของเยื่อบุผิวในปอดในที่สุด โดยสังเขป เรา (และคนอื่นๆ) ได้ใช้ทั้งแบบจำลองในหลอดทดลองและในร่างกายเพื่อแสดงให้เห็นว่าการสัมผัสกับของเหลวบุหรี่ไฟฟ้า (ของเหลวอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จริงที่ใช้ในระหว่างกระบวนการสูบไอ) สามารถยกระดับ cytosolic Ca2 บวกและผลลัพธ์ ในความเป็นพิษต่อเซลล์และ/หรือพยาธิสภาพที่มีนัยสำคัญ [3,5–8]

แท้จริงแล้ว ในขณะที่การศึกษาชิ้นหนึ่งแสดงให้เห็นว่า Ca2 บวกการไหลเข้าลดลงภายในเยื่อบุผิวของหลอดลมของผู้สูบบุหรี่แบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นผลมาจากการลดลงของ ORAI3-Ca2 บวกกับการเคลื่อนที่ [3] การศึกษายังแสดงให้เห็นว่ารสชาติของของเหลวอิเล็กทรอนิกส์บางชนิด การรวมกันอย่างเจาะจงจะเพิ่มระดับของ cytosolic Ca2 บวกภายในทั้งสายเซลล์เยื่อบุผิวของหลอดลมของมนุษย์ CALU-3 และเซลล์เยื่อบุผิวของหลอดลมของมนุษย์ที่ได้มาจากปฐมภูมิ ข้อสังเกตหลังนี้มีความสัมพันธ์กับความเป็นพิษต่อเซลล์ที่เพิ่มขึ้น [5]

นอกจากนี้ เมื่อใช้ e-liquids ที่แสดงให้เห็นก่อนหน้านี้ว่าเพิ่มระดับ Ca2 บวกในเซลล์อย่างมีนัยสำคัญ ระดับของ IL ไซโตไคน์ที่อักเสบเพิ่มขึ้น-6 ตลอดจนการตายของเซลล์และการตายของเซลล์ถูกสังเกตพบทั้งในเซลล์ CALU-3 และ a เซลล์เยื่อบุผิวมนุษย์เส้นที่ 2, A549 [6] เมื่อเร็วๆ นี้ ใช้วิธีการที่กำหนดขึ้นเพื่อส่งของเหลวอิเล็กทรอนิกส์แบบไอระเหย เราประเมินผลกระทบของการสูบไอต่อการสัมผัสบุหรี่อิเล็กทรอนิกส์ในปอด ในร่างกาย โดยใช้แบบจำลองหนู

ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นถึงบทบาทในการเพิ่มการปลดปล่อย Ca2 ที่อาศัยอยู่ใน ER และอาการกำเริบของโรคปอดที่ชัดเจนเมื่อใช้ความท้าทายจากแบคทีเรียหรือไวรัส ซึ่งเกี่ยวข้องกับการได้รับไอระเหยแบบเฉียบพลันก่อนหน้านี้ ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการสูบไออาจทำให้ปริมาณ Ca2 บวกในเซลล์ผิดปกติ ดังนั้นจึงมีส่วนทำให้เกิดโรคและการเจ็บป่วยเพิ่มขึ้นหลังจากความท้าทายของเชื้อโรคในปอด

เราใช้เภสัชวิทยาเพิ่มเติม นั่นคือ การบำบัดด้วยโมเลกุลขนาดเล็ก เพื่อเสริมสร้างความสัมพันธ์ระหว่างการสัมผัสสองครั้ง เช่น ความท้าทายของแบคทีเรียหรือไวรัสกับการสัมผัสไอก่อนหน้า และ Ca2 บวกกับพยาธิสภาพที่เป็นสื่อกลาง ในที่สุด การสูบไอได้รับการตั้งทฤษฎีเพื่อกระตุ้นโพลาไรเซชันของมาโครฟาจ M0 ไปเป็นมาโครฟาจ M1 ที่ทำให้เกิดการอักเสบ ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีการบันทึกไว้ว่ามีการไกล่เกลี่ยโดย Ca2 ในเซลล์ที่เพิ่มขึ้นบวกกับระดับ [7,9]

ดังนั้น การสูบไออาจทำให้เกิดโพลาไรเซชันของแมคโครฟาจและนำไปสู่การสะสมของประชากรของแมคโครฟาจที่มีการอักเสบภายในปอด ซึ่งจะเพิ่มการอักเสบของปอด นี่เป็นอีกหนึ่งกลไกการอักเสบที่เรากำลังตรวจสอบในร่างกาย เนื่องจากการส่งสัญญาณ Ca2 plus มีความสำคัญโดยเนื้อแท้ต่อสภาวะสมดุลทางชีววิทยาทั่วไป การบำบัดรักษาจึงไม่สามารถออกแบบให้ส่งสัญญาณแบบทื่อๆ ได้เมื่อมีปัจจัยกระตุ้น

คำอธิบายก่อนหน้านี้จะคล้ายกับการใช้ "ค้อน" ที่เป็นที่เลื่องลือในการรักษาโรค แท้จริงแล้ว แนวทางที่เจาะจงและตรงเป้าหมายจะต้องดำเนินการเพื่อปรับ Ca2 บวกการส่งสัญญาณ และลดการอักเสบเมื่อรับประกัน อย่างไรก็ตาม วิธีการดังกล่าวให้ระดับความซับซ้อนในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับโรคที่ขึ้นอยู่กับ Ca2 บวก ดังนั้นจึงต้องมีวิธีการใหม่และนวัตกรรม และการศึกษาอย่างเข้มข้นอย่างไม่ต้องสงสัยเพื่อพัฒนา "รีโอสแตท" ที่เหมาะสมสำหรับการออกแบบการรักษา

ดังนั้น ประเด็นพิเศษเรื่อง "Calcium Signaling Derangement and Disease Development and Progression" จึงกล่าวถึงชุดของสถานการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งส่งผลให้เมื่อลำดับการส่งสัญญาณที่มีความสำคัญภายในเช่น Ca2 บวกกับการส่งสัญญาณนั้นผิดปกติและพยาธิสภาพที่เป็นผลลัพธ์ที่สามารถส่งผลได้

ผลงานที่มีอยู่จะนำเสนอผลการทดลองที่ล้ำสมัยซึ่งจะขับเคลื่อนการศึกษาในอนาคตในด้านนี้ ซึ่งจะอธิบายกรอบการทำงานของ Ca2 บวกกับการส่งสัญญาณและวิธีที่การควบคุมที่ผิดปกติสามารถส่งผลให้เกิดโรคได้ นอกจากนี้ ประเด็นนี้มีขึ้นเพื่อเน้นย้ำถึงการประยุกต์ใช้การรักษาแบบใหม่ที่มีศักยภาพ และ/หรือแนวทางเพื่อแก้ไข Ca2 บวกกับความผิดปกติ และทำให้เกิดโรค ซึ่งจะต้องมีการศึกษาแบบสหวิทยาการในด้านพันธุศาสตร์ พิษวิทยา สรีรวิทยา และอื่นๆ

Cistanche ปกป้องเซลล์ประสาทอย่างไร?

Cistanche แสดงให้เห็นว่ามีผลในการป้องกันระบบประสาทโดยการควบคุมกลไกต่างๆ ของเซลล์ เช่น การลดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน การควบคุมระบบภูมิคุ้มกัน เพิ่มปัจจัยทางระบบประสาท เช่น ปัจจัยทางระบบประสาทที่มาจากสมอง (BDNF) และการปรับปรุงการทำงานของไมโทคอนเดรีย กลไกเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อลดความเสียหายของเซลล์ประสาทและส่งเสริมการอยู่รอดของเซลล์ประสาท นอกจากนี้ Cistanche ยังพบว่ามีฤทธิ์ต้านการอักเสบ ซึ่งสามารถลดความเสียหายของเส้นประสาทที่เกิดจากการอักเสบได้ โดยรวมแล้ว คุณสมบัติเหล่านี้มีส่วนช่วยในการป้องกันระบบประสาทของ Cistanche

อ้างอิง

1 Pchitskaya, E.; Popugaeva, E.; Bezprozvanny, I. การส่งสัญญาณแคลเซียมและกลไกระดับโมเลกุลที่เป็นสาเหตุของโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท เซลล์แคลเซียม 2018, 70, 87–94. [ครอสรีฟ] [PubMed]

2. มอนทีธ GR; แมคแอนดรูว์, ดี.; พ่อ, หืม; Roberts-Thomson, SJ แคลเซียมและมะเร็ง: กำหนดเป้าหมาย Ca2 บวกการขนส่ง ณัฐ. รายได้มะเร็ง 2007, 7, 519–530 [ครอสรีฟ] [PubMed]

3. เปอตีต์ อ.; นาเบะ, ล.; เคลลูฟี, เค; จอรี่ ม.; กราส, ด.; คาบอน, ย.; ขอ, ม.; ริชาร์ด เอส; Massiera, G.; ชาเนส พี; และอื่น ๆ การด้อยค่าของการเผาผลาญแคลเซียมเยื่อบุผิวในหลอดลมในผู้สูบบุหรี่และโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง ลดการส่งสัญญาณ ORAI3 เช้า. เจ. รีสไปร์. เซลล์โมล ไบโอล 2019, 61, 501–511. [ครอสรีฟ] [PubMed]

4. Hoyer-Hansen, M.; บาสโฮล์ม, ล.; Szyniarowski, P.; คัมปาเนลลา ม.; Szabadkai, G.; Farkas, T.; Bianchi, เค; Fehrenbacher, N.; เอลลิ่ง เอฟ.; ริซซูโต, ร.; และอื่น ๆ การควบคุม macroautophagy โดยแคลเซียม ไคเนสไคเนสเบต้าที่ขึ้นกับไคลโมดูลิน และ Bcl-2 โมล เซลล์ 2007, 25, 193–205. [ครอสรีฟ] [PubMed]

5. โรเวลล์, ทรี; คีดเจอี; ซอร์น บีที ; กรีช, จีแอล; กรรไกร SB; Tarran, R. Flavoured e-liquids เพิ่มระดับไซโตพลาสซึม Ca(2 บวก ) ในเยื่อบุผิวทางเดินหายใจ เช้า. เจ.ฟิสิออล. เซลล์ปอด. โมล ฟิสิโอล 2020, 318, L226–L241. [ครอสรีฟ] [PubMed]

6. จาง ร.; โจนส์ MM; ดอร์นซิเฟ, เร; อู๋ ท.; ศิวรามัน วี.; ทาร์ราน อาร์; Onyenwoke การสัมผัส e-liquid ของ RU JUUL กระตุ้นการตอบสนองของไซโตพลาสซึม Ca(2 บวก ) และนำไปสู่ความเป็นพิษต่อเซลล์ในเซลล์เยื่อบุผิวทางเดินหายใจที่เพาะเลี้ยง สารพิษ เล็ต 2563, 337, 46–56. [ครอสรีฟ] [PubMed]

7. กอช อ.; เบยาซซิเซค โอ.; เดวิส อีเอส ; Onyenwoke, RU; Tarran, R. ผลกระทบระดับเซลล์ของของเหลวอิเล็กทรอนิกส์ที่มีเกลือนิโคติน เจ แอพเพิล สารพิษ 2021, 41, 493–505. [ครอสรีฟ] [PubMed]

8. ซาสซาโน MF; กอช, อ.; Tarran, R. ส่วนประกอบของควันบุหรี่กระตุ้นการปลดปล่อยแคลเซียมของไซโตพลาสซึม แอป ในหลอดทดลอง Toxicol 2017, 3, 193–198. [ครอสรีฟ] [PubMed]

9. เชาฮาน อ.; อาทิตย์, ย.; สุกุมาราญ ป.; Quenum Zangbede, เอฟโอ; จอนเดิล CN ; ชาร์มา, อ.; อีแวนส์ ดีแอล ; เชาฮัน พี; สลาบิค, เร; อาแลนด์ มิสซูรี; และอื่น ๆ โพลาไรเซชันของมาโครฟาจ M1 ขึ้นอยู่กับ TRPC1-การป้อนแคลเซียมที่เป็นสื่อกลาง iScience 2018, 8, 85–102. [ครอสรีฟ] [PubMed]

Vijay Sivaraman 1,* และ Rob U. Onyenwoke 2,3,

1 Department of Biological and Biomedical Sciences, College of Health and Sciences, North Carolina Central University, Durham, NC 27707, USA

2 Biomanufacturing Research Institute and Technology Enterprise (BRITE), North Carolina Central University, Room 2029, 1801 Fayetteville St., Durham, NC 27707, USA

3 ภาควิชาเภสัชศาสตร์ North Carolina Central University, Durham, NC 27707, USA