การสัมผัสไอเสียจากน้ำมันดีเซลเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของเครือข่ายที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมของระบบประสาทในสมองของม้าลายตอนที่ 1

เชิงนามธรรม

โรคเกี่ยวกับระบบประสาทเป็นสาเหตุสำคัญของความพิการในโลก แต่สาเหตุของโรคส่วนใหญ่ยังคงเข้าใจยาก ปัจจัยทางพันธุกรรมสามารถก่อให้เกิดความเสี่ยงเพียงเล็กน้อยสำหรับความผิดปกติเหล่านี้ส่วนใหญ่ โดยแนะนำว่าปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาของโรคเหล่านี้

โรคเกี่ยวกับระบบประสาทหมายถึงโรคชนิดหนึ่งที่ทำให้เซลล์สมองเสื่อมเนื่องจากสาเหตุต่างๆ โรคที่พบบ่อย ได้แก่ โรคอัลไซเมอร์ โรคพาร์กินสัน โรคฮันติงตัน เป็นต้น โรคเหล่านี้ส่งผลต่อเซลล์ประสาทในสมอง ส่งผลให้การทำงานของสมองบกพร่อง และมีอาการต่างๆ เช่น ความจำ การคิด และการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรม

อย่างไรก็ตาม เราไม่จำเป็นต้องสูญเสียทัศนคติเชิงบวกเพราะโรคเหล่านี้ มีหลายวิธีในการช่วยให้ผู้ป่วยพัฒนาความจำและบรรเทาอาการได้ ลองมาดูวิธีการบางอย่างเหล่านี้:

ขั้นแรกให้ออกกำลังกาย การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการออกกำลังกายช่วยเพิ่มการไหลเวียนโลหิตในสมอง และเพิ่มการปล่อยสารเคมี เช่น โดปามีนและเอ็นดอร์ฟิน ซึ่งช่วยปกป้องและปรับปรุงการทำงานของเซลล์ประสาท ขณะเดียวกัน การออกกำลังกายยังช่วยลดปัญหาต่างๆ เช่น ความวิตกกังวล อาการซึมเศร้า และการนอนไม่หลับ ทำให้ผู้ป่วยมีความสุขมากขึ้นในการใช้ชีวิต

ประการที่สอง รักษาความสัมพันธ์ทางสังคม สิ่งสำคัญมากคือเครือข่ายโซเชียลของเราเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับส่วนที่เกี่ยวข้องของสมอง และการปฏิสัมพันธ์ทางสังคมไม่เพียงแต่ช่วยลดความเครียดเท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงสุขภาพสมองด้วยการเพิ่มความสุข ต่อสู้กับภาวะซึมเศร้า และอื่นๆ อีกมากมาย

สุดท้ายกินให้เพียงพอและนอนหลับให้เพียงพอ ทั้งสองด้านนี้อาจมีผลกระทบสำคัญต่อสุขภาพสมอง อาหารที่ดีไม่เพียงแต่ต้องมีสารอาหารเพียงพอเท่านั้น แต่ยังต้องหลีกเลี่ยงการบริโภคน้ำตาล ไขมันอิ่มตัว และคอเลสเตอรอลมากเกินไปซ้ำๆ นอกจากนี้ การนอนหลับให้เพียงพอสามารถช่วยต่อสู้กับปัญหาความจำในระยะต่างๆ ได้ โดยเฉพาะโรคต่างๆ เช่น โรคอัลไซเมอร์

กล่าวโดยสรุป โรคทางระบบประสาทไม่ได้หมายถึงการละทิ้งความคาดหวังในชีวิต ในขณะที่รักษาทัศนคติเชิงบวกไว้ ก็จำเป็นที่จะต้องนำวิธีการทางวิทยาศาสตร์และมีประสิทธิภาพมาใช้ในการปรับปรุงคุณภาพชีวิตด้วย เสียงหัวเราะและแสงแดดที่มากขึ้นจะช่วยให้คุณมีสุขภาพที่ดีได้ จะเห็นได้ว่าเราต้องปรับปรุงความจำ และ Cistanche Deserticola สามารถปรับปรุงความจำได้อย่างมาก เนื่องจาก Cistanche Deserticola เป็นยาแผนโบราณของจีนที่มีลักษณะพิเศษมากมาย หนึ่งในนั้นคือการปรับปรุงความจำ ประสิทธิภาพของ Cistanche Deserticola มาจากส่วนผสมออกฤทธิ์หลายชนิดที่มีอยู่ในนั้น รวมถึงกรดแทนนิก โพลีแซ็กคาไรด์ ฟลาโวนอยด์ไกลโคไซด์ ฯลฯ ส่วนผสมเหล่านี้สามารถส่งเสริมสุขภาพสมองได้ผ่านวิถีทางที่หลากหลาย

คลิกรู้ 10 วิธีปรับปรุงความจำ

เมื่อเร็วๆ นี้ มีการระบุการสัมผัสกับมลพิษทางอากาศเป็นเวลานานเพื่อเพิ่มความเสี่ยงของโรคอัลไซเมอร์และพาร์กินสัน แต่ยังไม่เข้าใจกลไกระดับโมเลกุลที่มันออกฤทธิ์

Zebrafishembryos ที่สัมผัสกับสารสกัดอนุภาคไอเสียดีเซล (DEPe) ทำให้เกิดความผิดปกติของการกินอัตโนมัติและการสูญเสียเส้นประสาท ที่นี่เราได้เปิดเผยตัวอ่อนเซบีริชไปที่ DEPe และทำการวิเคราะห์การแสดงออกของโปรตีโอมิกและทรานสคริปโตมิกที่มีปริมาณงานสูงจากสมองของพวกมันเพื่อระบุวิถีทางที่ทำให้เกิดโรคที่เกิดจากมลพิษทางอากาศ การรักษาด้วย DEPe เปลี่ยนแปลงกระบวนการทางชีวภาพหลายอย่างและเส้นทางการส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเสื่อมของระบบประสาท รวมถึงเมแทบอลิซึมของซีโนไบโอติก การสุกแก่ของฟาโกโซม และการประมวลผลของอะไมลอยด์ การเหนี่ยวนำที่ใหญ่ที่สุดของการแสดงออกของยีนในสมองอยู่ที่ Cyp1A (มากกว่า 30- เท่า)

ความเกี่ยวข้องของการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกนี้ได้รับการยืนยันโดยการปิดกั้นการเหนี่ยวนำโดยใช้ CRISPR/Cas9 ซึ่งส่งผลให้ความไวต่อความเป็นพิษของ DEPe เพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยยืนยันว่าการเหนี่ยวนำ Cyp1A เป็นกลไกป้องกันการชดเชย

การศึกษาเหล่านี้ระบุวิถีทางโมเลกุลที่ถูกรบกวนซึ่งอาจมีส่วนทำให้เกิดโรคของความผิดปกติทางระบบประสาท ในท้ายที่สุด การกำหนดพื้นฐานทางโมเลกุลของมลภาวะทางอากาศจะเพิ่มความเสี่ยงของการเสื่อมของระบบประสาท จะช่วยในการพัฒนาวิธีการบำบัดเพื่อปรับเปลี่ยนโรค

คำหลัก

มลพิษทางอากาศ · ภาวะสมองเสื่อม · โรคพาร์กินสัน · โรคอัลไซเมอร์ · การถอดเสียง · โปรตีโอมิกส์

การแนะนำ

มลพิษทางอากาศเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดการเสียชีวิต และสัมพันธ์กับโรคระบบทางเดินหายใจ โรคหัวใจ โรคหลอดเลือดสมอง มะเร็งปอด และโรคเบาหวาน หลักฐานทางระบาดวิทยาที่เกิดขึ้นใหม่สนับสนุนการเชื่อมโยงระหว่างการสัมผัสมลพิษทางอากาศกับการพัฒนาของโรคทางระบบประสาท รวมถึงโรคอัลไซเมอร์และพาร์กินสัน (AD และ PD) (Fu et al. 2019) มีการวิจัยไม่มากนักที่ศึกษากลไกที่มลพิษทางอากาศอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อ AD และ PD แต่มีเพียงไม่กี่อย่างที่มีอยู่ที่สนับสนุนความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ (Fu et al. 2019)

การสะสมของการรวมโปรตีนในสมองเป็นลักษณะทั่วไปของความผิดปกติของระบบประสาทเสื่อม และน่าจะเป็นเส้นทางทั่วไปที่นำไปสู่ความผิดปกติของเส้นประสาทและการเสียชีวิต ตัวอย่างเช่น การก่อตัวของโครงสร้างอะไมลอยด์-เบตา (A-beta) และเอกภาพเป็นลักษณะทางพยาธิวิทยาของมวลรวม AD และ -synuclein ( -syn) หรือ Lewy Bodies inPD (Ross and Poirier 2004; Woulfe 2008)

การเปลี่ยนแปลงของโปรตีโอสเตซิสดูเหมือนจะสนับสนุนการก่อตัวของมวลรวมเหล่านี้อย่างน้อยบางส่วน แต่กลไกที่แม่นยำยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดและอาจแตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล ขึ้นอยู่กับปัจจัยเสี่ยงทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม เรารู้ว่าการแสดงออกที่เพิ่มขึ้นหรือการเสื่อมสภาพที่ลดลงของ A-betaor -syn สามารถนำไปสู่ ​​AD และ PD (Bostancıklıoğlu2019; Johnson et al. 2019)

ลักษณะทั่วไปอื่นๆ ในความผิดปกติของระบบประสาท ได้แก่ การอักเสบและความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น microglia ที่กระตุ้นการทำงานซึ่งเป็นเซลล์ที่มีการอักเสบในระบบประสาทส่วนกลางสามารถประเมินค่าได้ทันทีในการชันสูตรพลิกศพของสมอง AD และ PD และมีแนวโน้มที่จะมีส่วนทำให้เกิดโรคของการเสื่อมของระบบประสาท (Kannarkat et al. 2013) การอักเสบและความผิดปกติของไมโตคอนเดรียอาจนำไปสู่ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน ซึ่งมักพบในสมองที่ถูกชันสูตรพลิกศพด้วย (Picca et al. 2020)

การศึกษากลไกส่วนใหญ่เกี่ยวกับมลพิษทางอากาศและความเสื่อมของระบบประสาทจนถึงปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การอักเสบ (Jayaraj et al. 2017) มลพิษทางอากาศดูเหมือนจะเพิ่มทั้งการอักเสบของระบบประสาทส่วนกลางและความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในสมองของสัตว์และมนุษย์ (Calderón-Gacidueñas et al. 2004, 2007, 2008a,b และ c; Levesque et al. 2011a, b, 2013; Moultonand Yang 2012; Mumaw et al. 2017; โยโกตะ และคณะ 2013a, b)

สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือการค้นพบว่ามลพิษทางอากาศเพิ่มการแสดงออกของยีนที่ทำให้เกิดการอักเสบในหลอดรับกลิ่น (OB) ของหนู ซึ่งเป็นบริเวณสมองที่พบพยาธิสภาพของ PD ได้เร็วมากในช่วงแรกของโรค (Levesque et al. 2011a, b;Yokota et al. 2013a) . การอักเสบยังพบเห็นได้ในสุนัขที่อาศัยอยู่ในเขตเมืองเมื่อเทียบกับสุนัขที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ชนบท และผู้เขียนคาดการณ์ว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีสาเหตุมาจากมลพิษทางอากาศในระดับสูง (Calderón-Gacidueñas et al. 2003)

ผู้เขียนยังแนะนำว่า -syn สะสมอยู่ในสมองของผู้คนที่อาศัยอยู่ในเมืองเนื่องจากมลพิษทางอากาศ (Calderón-Gacidueñas et al. 2004, 2008a,b) ในการศึกษาล่าสุดในแบบจำลองเซบีริช มีรายงานว่าการสัมผัสกับ DEPe ถูกรายงานว่าทำให้เกิดพิษต่อระบบประสาทและจำนวนเซลล์ประสาทลดลงอย่างมีนัยสำคัญโดยการรบกวนการกินอัตโนมัติ (Barnhill et al. 2020)

DEPe มีส่วนประกอบที่เป็นพิษจำนวนมากของมลพิษทางอากาศ และมักใช้ในการสร้างแบบจำลองการสัมผัสในระบบเพาะเลี้ยงเซลล์ (Costa et al. 2014; Hesterberg et al. 2010; Levesque et al. 2011b) การกลืนอัตโนมัติเป็นกลไกภายในเซลล์ที่จำเป็นในการกำจัดและกำจัดโปรตีนที่พับผิดและออร์แกเนลล์ที่เสียหาย

แท้จริงแล้วกิจกรรม autophagic ที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสภาวะสมดุลของเซลล์ และความผิดปกติของการกินอัตโนมัติในเซลล์ประสาทนำไปสู่การรอดชีวิตที่เปลี่ยนแปลงและการเสื่อมของระบบประสาท (Kesidou et al. 2013) มีข้อ จำกัด ที่ชัดเจนในการศึกษาเหล่านี้จำนวนมาก แต่ทั้งหมดแนะนำว่าการสัมผัสมลพิษทางอากาศเพิ่มความเสี่ยงของ AD และพีดี. ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกลไกที่ทำให้มลพิษเพิ่มความเสี่ยงนี้มีจำกัด แต่อนุภาคขนาดเล็กมากและส่วนประกอบต่างๆ ของมลพิษทางอากาศสามารถเข้าสู่สมองได้โดยตรงผ่านทางกระเปาะดมกลิ่น หรือผ่านทางปอดผ่านทางกระแสเลือด (Kilian andKitazawa 2018)

อนุภาคเหล่านี้ประกอบด้วยแกนอะคาร์บอนและสารประกอบที่ถูกดูดซับ เช่น โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน โลหะ ไนเตรต ซัลเฟต และองค์ประกอบอื่นๆ และถือเป็นสัดส่วนสำคัญของมลพิษทางอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตเมือง สารประกอบเหล่านี้จำนวนมากมีส่วนเกี่ยวข้องกับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและระดับเซลล์ ความเป็นพิษที่เพิ่มความน่าเชื่อถือให้กับความสัมพันธ์เชิงสาเหตุของมลพิษทางอากาศและความเสื่อมของระบบประสาท

การตรวจสอบสหสาขาวิชาชีพโดยละเอียด รวมถึงแบบจำลองระดับเซลล์และสัตว์ สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสาเหตุของโรคและแนวทางการรักษาในอนาคตโดยตรง (Cannon และ Greenamyre 2011) ในบรรดาสิ่งมีชีวิตแบบจำลองที่ใช้ในการศึกษาในสัตว์ทดลอง Danio rerio (ปลาม้าลาย) เป็นแบบจำลองที่ทรงพลังสำหรับการศึกษาพิษวิทยา อณูพันธุศาสตร์ พิษพันธุศาสตร์ และการค้นพบยา

วิถีทางชีวภาพส่วนใหญ่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีในสัตว์มีกระดูกสันหลัง และยีนมนุษย์เชิงหน้าที่ส่วนใหญ่มีความคล้ายคลึงกันในเซบีริช (Vaz et al.2018) นอกจากนี้ เอ็มบริโอเซบีริชจะพัฒนาอย่างรวดเร็วและเป็นอิสระ ทำให้สามารถวิเคราะห์ได้ทุกระยะการพัฒนาที่ต้องการ คุณสมบัติเหล่านี้ร่วมกับการขยายพันธุ์อย่างรวดเร็วและต้นทุนการเลี้ยงที่ต่ำ ทำให้ปลาเซบีริชเป็นแบบอย่างที่ดีในการศึกษาผลกระทบที่เป็นพิษจากการสัมผัสสิ่งแวดล้อม

เพื่อให้เข้าใจถึงกลไกระดับโมเลกุลที่อยู่เบื้องหลังการเกิดโรคของโรคได้ดีขึ้น จึงได้มีการพัฒนาแนวทางการทำโปรไฟล์การแสดงออกของยีนที่มีปริมาณงานสูงที่หลากหลาย โปรตีโอมิกส์ที่ใช้แมสสเปกโตรมิเตอร์และการจัดลำดับ RNA ที่ให้ปริมาณงานสูงถือเป็นคำมั่นสัญญาโดยเฉพาะในการระบุวิถีทางชีวภาพที่น่าสนใจ เทคนิคเหล่านี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อทำความเข้าใจการตอบสนองของแบบจำลองเซลล์และสัตว์ต่อสิ่งเร้าด้านสิ่งแวดล้อม (Duan et al. 2017; García-Estrada et al. 2013; Jamiet al. 2014a, b, 2015; Kosalková et al. 2012)

ในการศึกษานี้ เราได้ติดตามการวิเคราะห์การแสดงออกของผลกระทบของการรักษา DEPe ทั้งโปรไฟล์โปรตีโอมและทรานสคริปโตมีมภายในหัวของเซบีฟิชเอ็มบริโอ การแยกตัวอย่างออกจากศีรษะซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยเนื้อเยื่อสมอง ทำให้ได้โปรไฟล์เฉพาะของเนื้อเยื่อมากขึ้น และลดผลกระทบที่เกิดจากเนื้อเยื่ออื่นให้เหลือน้อยที่สุด เราอธิบายการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนและโปรไฟล์โปรตีนในหลายเส้นทางที่เกี่ยวข้องในการเสื่อมของระบบประสาทในหัวของเซบีริชที่สัมผัส DEPe ผลลัพธ์เหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับกลไกที่เป็นไปได้ซึ่งมลพิษทางอากาศเพิ่มความเสี่ยงของ AD และ PD

วัสดุและวิธีการ

การบำบัดปลาและการทำให้ยีนน็อกดาวน์โดยใช้ CRISPR/Cas{0}} เป็นสื่อกลาง

การศึกษาทั้งหมดได้รับการอนุมัติโดยคณะกรรมการ UCLA AnimalRights ปลาม้าลาย (AB) ได้รับการผสมพันธุ์ด้วยการกระตุ้นด้วยแสงเป็นเวลา 1 ชั่วโมง และฟักไข่ทั้งหมด 200 ฟองเป็นเวลา 24 ชั่วโมงที่ 28 องศา ผลลัพธ์ของเอ็มบริโอจะถูกกำจัดออกไปใน pronase (2 มก./มล.) และบำบัดด้วย DEPe (วัสดุอ้างอิงมาตรฐาน, NIST, Gaithersburg, MD) ที่ความเข้มข้นสุดท้ายที่ 20 ไมโครกรัม/มล. หรือในกระสายยาจนกระทั่ง 5 วันหลังการปฏิสนธิ (DPF)

ความเข้มข้นนี้ถูกเลือกเนื่องจากส่งผลให้เกิดการสูญเสียเซลล์ประสาทตามที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้ แต่ไม่มีการเสียชีวิตอย่างมีนัยสำคัญ (Barnhillet al. 2020) เตรียมปลาล้มลง Cyp1A ดังนี้ การใช้เครื่องมือที่มีให้ที่ http://crispr.mit.edu, theCRISPR RNA (Cyp1A-crRNA ) ได้รับการออกแบบตามตำแหน่งของตำแหน่ง PAM ที่เหมาะสมในเอกโซแรกของยีน Cyp1A

การออกแบบที่ดีที่สุดซื้อจาก IDT DNA (www.idtdna.com) ร่วมกับ CRISPR-Cas9 tracrRNA มาตรฐาน crRNA สำหรับ Cyp1Agene และ tracrRNA ถูกแขวนลอยอีกครั้งใน 10 mM Tris – EDTA เพื่อให้ได้ความเข้มข้นสุดท้าย 100 μM จากนั้น tracrRNA ถูกรวมเข้ากับ crRNA ในบัฟเฟอร์ดูเพล็กซ์ 1 × (โพแทสเซียมอะซิเตต 100 มิลลิโมลาร์; 30 มิลลิโมลาร์ HEPES, pH 7.5; IDT DNA) เพื่อให้ผลผลิตความเข้มข้นสุดท้ายที่ 10 ไมโครโมลาร์ ของผสมถูกให้ความร้อนถึง 95 องศาเป็นเวลา 5 นาทีในอ่างน้ำเดือดและถูกทำให้เย็นอย่างช้าๆ จนถึงอุณหภูมิห้องเพื่อให้เกิดการหลอมอ่อนของลำดับนิวคลีโอไทด์คู่สม incrRNA และ tracrRNA และการก่อตัวของฟังก์ชันไกด์ RNA (gRNA)

จากนั้นนำปริมาตร 3 ไมโครลิตรของ annealedgRNA มารวมกับปริมาตรเดียวกันของ DNA สายเดี่ยวของผู้บริจาค (ssDNA; 200 μM) เป็นลำดับเทมเพลตสำหรับ Cyp1A พันธุ์กลาย เพิ่ม Cas9 Nuclease (IDT) จำนวน 3 ไมโครกรัมในบัฟเฟอร์การฉีด 1 × (5 mM KCl; 0.1 M โซเดียมฟอสเฟต, pH 6.8) ถูกเติมลงในส่วนผสมเพื่อสร้างคอมเพล็กซ์ CRISPR / Cas9ribonucleoprotein (Cyp1A-RNP) สุดท้าย

สำหรับการเตรียม Scramble RNP (SC-RNP) Cyp1A-crRNA ที่เฉพาะเจาะจงจะถูกแทนที่ด้วย Scramble-crRNA เชิงพาณิชย์โดยไม่มีเป้าหมายบนจีโนม ลำดับของโอลิโกนิวคลีโอไทด์ทั้งหมดที่ใช้ในงานนี้แสดงอยู่ในตารางเสริม 1 ไข่ถูกฉีดภายใต้กล้องจุลทรรศน์สเตอริโอที่มีส่วนผสมของการฉีด RNP ประมาณ 3 nL

การฉีดซ้ำห้าแบบทางชีวภาพ (แต่ละซ้ำรวมไข่ 400–600 ฟองที่ฉีดด้วย Cyp1A-RNP และ 100–200 ฉีดด้วย SC-RNP) ได้ดำเนินการ และการฉีดขนาดเล็กทั้งหมดเสร็จสิ้นภายใน 60 นาที วางไข่ลงในจานเพาะเชื้อพลาสติกขนาด 100 มม. และฟักที่อุณหภูมิ 28 องศาในน้ำไข่ ติดตามอัตราการรอดชีวิตของเอ็มบริโอนานสูงสุด 7 วัน

รูปภาพของปลาที่รอดตายได้รับการตรวจสอบเพื่อหาค่าความผิดปกติ ตัวอ่อนแต่ละตัวถูกให้คะแนนในลักษณะตาบอดเนื่องจากมีพัฒนาการผิดปกติ 4 ประการ ได้แก่ ความผิดปกติของศีรษะ ความผิดปกติของหาง อาการบวมน้ำของหัวใจ และอาการบวมน้ำของไข่แดง ตัวอ่อนที่มีความผิดปกติทั้ง 4 ประการจะได้รับคะแนน 4 ในขณะที่ตัวอ่อนที่กำลังพัฒนาปกติจะได้คะแนน 0 การทดสอบ T ทางสถิติใช้เพื่อประเมินความแตกต่างที่มีนัยสำคัญ

For more information:1950477648nn@gmail.com