Влияние ресвератрола на сорбцию фосфорилированного tau-белка и MAPT на PVDF-мембрану в мышиной модели болезни Альцгеймера
Аннотация
Болезнь Альцгеймера – это комплексное нейродегенеративное заболевание, в основе которого лежат различные процессы, связанные с накоплением и агрегацией дефектных белков. Среди них особое значение имеют амилоид-β, образующийся при расщеплении белка-предшественника амилоида, скопление внутри нейронов гиперфосфорилированных белков tau, образующих нейрофибриллярные клубки, а также аберрантная агрегация и образование включений связанного с микротрубочками белка tau (MAPT). Трансгенные мыши линии APP/PS1 являются моделью болезни Альцгеймера и экспрессируют мутантные человеческие гены, способствующие накоплению пептидов амилоида-β в мозге. Целью данной работы являлась количественная оценка уровня p-tau231 с использованием сорбционного метода в мозге трансгенных мышей с моделью БА. Также к задачам исследования относилась проверка способности природного полифенола ресвератрола снижать концентрацию p-tau231 в мозге трансгенных мышей и улучшить когнитивные функции. Широко распространенным методом иммунного обнаружения и количественного определения белков in vitro является вестерн-блоттинг. Вестерн-блоттинг позволяет разделить белки в зависимости от их молекулярной массы с последующим переносом на адсорбционную мембрану. При этом перенос белков из геля на мембрану PVDF осуществляется с помощью электрофоретической элюции. Этот метод включает помещение белоксодержащего полиакриламидного геля в непосредственный контакт с мембраной PVDF, которая представляет собой линейный полимер с повторяющимися звеньями -(CF2-CH2)-. Белки, перенесенные на мембрану, хорошо удерживаются на ее поверхности на протяжении всего процесса иммунодетекции за счет сочетания дипольных и гидрофобных взаимодействий. Вестерн-блоттинг показывает, что в мозге у мышей с нарушенной агрегацией белков накапливается значительно больше MAPT и фосфорилированного tau-белка, чем у мышей дикого типа. К тому же, в тесте водного лабиринта Морриса у данных мышей наблюдались когнитивные дефициты, которые проявлялись как в затруднении поиска платформы, так и в более тревожном поведении, что подчеркивает ярко выраженный тигмотаксис. Природный полифенол ресвератрол частично нивелировал когнитивные дефициты, хотя данный эффект не был связан со снижением уровня фосфорилированного tau и MAPT.
Скачивания
Литература
Lim J., Li Q., He Z., Vingrys A., Wong V., Currier N., Mullen J., Bui B., Nguyen C. The Eye As a Biomarker for Alzheimer's Disease. Front Neurosci. 2016; 10: 536. https://doi.org/10.3389/fnins.2016.00536
Moda F., Ciullini A., Dellarole I., Lombardo A., Campanella N., Bufano G., Cazzaniga F., Giaccone G. Secondary Pro-tein Aggregates in Neurodegenerative Dis-eases: Almost the Rule Rather than the Ex-ception. Front Biosci (Landmark Ed). 2023; 28(10): 255. https://doi.org/10.31083/j.fbl2810255
Irvine G., El-Agnaf O., Shankar G. et al. Protein Aggregation in the Brain: The Molecular Basis for Alzheimer’s and Parkinson’s Diseases. Mol. Med. 2008; 14: 451–464. https://doi.org/10.2119/2007-00100.irvine
Previs M., VanBuren P., Begin K., Vigoreaux J., LeWinter M., Matthews D. Quantification of protein phosphorylation by liquid chromatography-mass spectrome-try. Anal. Chem. 2008; 80(15): 5864-72. https://doi.org/10.1021/ac800337v
Bass J., Wilkinson D., Rankin D., Phillips B., Szewczyk N., Smith K., Ather-ton P. An overview of technical considera-tions for Western blotting applications to physiological research. Scand J Med Sci Sports. 2017; 27(1): 4-25. https://doi.org/10.1111/sms.12702
The enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Bull World Health Organ. 1976; 54(2): 129-39. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc2366430/
Mishra M., Tiwari S., Gomes A. Protein purification and analysis: next gen-eration Western blotting techniques. Expert Rev Proteomics. 2017; 14(11): 1037-1053. https://doi.org/10.1080/14789450.2017.1388167
Goedert M., Wischik C., Crowther R., Walker J., Klug A. Cloning and se-quencing of the cDNA encoding a core pro-tein of the paired helical filament of Alz-heimer disease: identification as the micro-tubule-associated protein tau. Proc Natl Acad Sci U S A. 1988; 85(11): 4051-5. https://doi.org/10.1073/pnas.85.11.4051
Arendt T., Stieler J., Holzer M. Tau and tauopathies. Brain Res Bull. 2016; 126(3): 238-292. https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2016.08.018
Blennow K., Hampel H., Weiner M., Zetterberg H. Cerebrospinal fluid and plasma biomarkers in Alzheimer disease. Nat Rev Neurol. 2010; 6(3): 131-44. https://doi.org/10.1038/nrneurol.2010.4
Jack C., Wiste H., Botha H., Weigand S., Therneau T., Knopman D., Graff-Radford J., Jones D., Ferman T., Boeve B., Kantarci K., Lowe V., Vemuri P., Mielke M., Fields J., Machulda M., Schwarz C., Senjem M., Gunter J., Petersen R. The bivariate distribution of amyloid-β and tau: relationship with established neu-rocognitive clinical syndromes. Brain. 2019; 142(10): 3230-3242. https://doi.org/10.1093/brain/awz268
Aschenbrenner A., Gordon B., Ben-zinger T., Morris J., Hassenstab J. Influ-ence of tau PET, amyloid PET, and hippo-campal volume on cognition in Alzheimer disease. Neurology. 2018; 91(9): e859-e866. https://doi.org/10.1212/wnl.0000000000006075
Pillai J., Cummings J. Clinical trials in predementia stages of Alzheimer dis-ease. Med Clin North Am. 2013; 97(3): 439-57. https://doi.org/10.1016/j.mcna.2013.01.002
Bukhari S. Dietary Polyphenols as Therapeutic Intervention for Alzheimer's Disease: A Mechanistic Insight. Antioxidants (Basel). 2022; 11(3): 554. https://doi.org/10.3390/antiox11030554
Islam F., Nafady M., Islam M. et al. Resveratrol and neuroprotection: an in-sight into prospective therapeutic ap-proaches against Alzheimer’s disease from bench to bedside. Mol Neurobiol. 2022; 59: 4384-4404. https://doi.org/10.1007/s12035-022-02859-7
Sadovnikova I., Gureev A., Ignat-yeva Dю, Gryaznova M., Chernyshova E., Krutskikh E., Novikova A., Popov V. Nrf2/ARE Activators Improve Memory in Aged Mice via Maintaining of Mitochondrial Quality Control of Brain and the Modulation of Gut Microbiome. Pharma-ceuticals. 2021; 14(7): 607. https://doi.org/10.3390/ph14070607
Patel K., Scott E., Brown V., Gescher A., Steward W., Brown K. Clinical trials of resveratrol. Annals of the New York Academy of Sciences. 2011; 1215: 161-169. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2010.05853.x
Mohammadpourfazeli S., Arash S., Ansari A., Yang S., Mallick K., Bagher-zadeh R. Future prospects and recent de-velopments of polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelectric polymer; fabrication methods, structure, and electro-mechanical properties. RSC Adv. 2023; 13(1): 370-387. https://doi.org/10.1039/d2ra06774a
Vorhees C., Williams M. Morris water maze: procedures for assessing spa-tial and related forms of learning and memory. Nat Protoc. 2006; 1(2): 848-58. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.116
Wang Y., Wang K., Yan J., Zhou Q., Wang X. Recent Progress in Research on Mechanisms of Action of Natural Prod-ucts against Alzheimer's Disease: Dietary Plant Polyphenols. Int J Mol Sci. 2022; 23(22): 13886. https://doi.org/10.3390/ijms232213886
Ashton N., Benedet A., Pascoal T., Karikari T., Lantero-Rodriguez J., Brum W., Mathotaarachchi S., Therriault J., Sa-vard M., Chamoun M., Stoops E., Francois C., Vanmechelen E., Gauthier S., Zimmer E., Zetterberg H., Blennow K., Rosa-Neto P. Cerebrospinal fluid p-tau231 as an early indicator of emerging pathology in Alz-heimer's disease. EBioMedicine. 2022; 76: 103836. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2022.103836
Cheng C., Lin K., Hong C., Wu D., Chang H., Liu C., Hsiao I., Yang C., Liu Y., Hu C. Plasmon-Activated Water Reduces Amyloid Burden and Improves Memory in Animals with Alzheimer's Disease. Sci Rep. 2019; 9(1): 13252. https://doi.org/10.1038/s41598-019-49731-8
Mayagoitia K., Tolan A., Shammi S., Shin S., Menchaca J., Figueroa J., Wil-son C., Bellinger D., Ahmed A., Soriano S. Loss of APP in mice increases thigmotaxis and is associated with elevated brain ex-pression of IL-13 and IP-10/CXCL10. Physiol Behav. 2021; 240: 113533. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2021.113533
Yan H., Wenxia Z., Yongxiang Z. Bright lighting conditions during testing increase thigmotaxis and impair water maze performance in BALB/c mice, Be-havioural Brain Research. 2012; 226(1): 26-31. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2011.08.043
Higaki A., Mogi M., Iwanami J., Min L-J., Bai H-Y., Shan B-S., et al. Recognition of early stage thigmotaxis in Morris water maze test with convolutional neural network. PLoS ONE. 2018; 13(5): e0197003. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0197003
Miyasaka T., Xie C., Yoshimura S., Shinzaki Y., Yoshina S., Kage-Nakadai E., Mitani S., Ihara Y. Curcumin improves tau-induced neuronal dysfunction of nema-todes. Neurobiol Aging. 2016; 39: 69-81. https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2015.11.004
Porquet D., Casadesús G., Bayod S., Vicente A., Canudas A., Vilaplana J., Pelegrí C., Sanfeliu C., Camins A., Pallàs M., del Valle J. Dietary resveratrol pre-vents Alzheimer's markers and increases life span in SAMP8. Age (Dordr). 2013; 35(5): 1851-65. https://doi.org/10.1007/s11357-012-9489-4
Varamini B., Sikalidis A., Bradford K. Resveratrol increases cerebral glycogen synthase kinase phosphorylation as well as protein levels of drebrin and transthyretin in mice: an exploratory study. Int J Food Sci Nutr. 2014; 65(1): 89-96. https://doi.org/10.3109/09637486.2013.832171
Yu K., Kwan P., Cheung S., Ho A., Baum L. Effects of Resveratrol and Morin on Insoluble Tau in Tau Transgenic Mice. Transl Neurosci. 2018; 9: 54-60. https://doi.org/10.1515/tnsci-2018-0010
Liu F., Grundke-Iqbal I., Iqbal K., Gong C. Contributions of protein phospha-tases PP1, PP2A, PP2B and PP5 to the reg-ulation of tau phosphorylation. Eur J Neu-rosci. 2005; 22(8): 1942-50. https://doi.org/10.1111/j.1460-9568.2005.04391.x
Brest P., Lapaquette P., Souidi M., Lebrigand K., Cesaro A., Vouret-Craviari V., Mari B., Barbry P., Mosnier J., Hé-buterne X., Harel-Bellan A., Mograbi B., Darfeuille-Michaud A., Hofman P. A syn-onymous variant in IRGM alters a binding site for miR-196 and causes deregulation of IRGM-dependent xenophagy in Crohn's disease. Nat Genet. 2011; 43(3): 242-5. https://doi.org/10.1038/ng.762
Schweiger S., Matthes F., Posey K., Kickstein E., Weber S., Hettich M., Pfurtscheller S., Ehninger D., Schneider R., Krauß S. Resveratrol induces dephosphory-lation of Tau by interfering with the MID1-PP2A complex. Sci Rep. 2017; 7(1): 13753. https://doi.org/10.1038/s41598-017-12974-4
Wood H. Alzheimer disease: Bi-omarkers of AD risk - the end of the road for plasma amyloid-β? Nat Rev Neurol. 2016; 12(11): 613. https://doi.org/10.1038/nrneurol.2016.160
Strang K., Golde T., Giasson B. MAPT mutations, tauopathy, and mecha-nisms of neurodegeneration. Lab Invest. 2019; 99(7): 912-928. https://doi.org/10.1038/s41374-019-0197-x
Caillet-Boudin M., Buée L., Ser-geant N., Lefebvre B. Regulation of human MAPT gene expression. Mol Neurodegen-er. 2015; 10: 28. https://doi.org/10.1186/s13024-015-0025-8
Forrest S., Lee S., Nassir N., Mar-tinez-Valbuena I., Sackmann V., Li J., Ahmed A., Tartaglia M., Ittner L., Lang A., Uddin M., Kovacs G. Cell-specific MAPT gene expression is preserved in neuronal and glial tau cytopathologies in progressive supranuclear palsy. Acta Neuropathol. 2023; 146(3): 395-414. https://doi.org/10.1007/s00401-023-02604-x
