Proteomika ilościowa ujawnia istotne różnice między formacjami mózgu myszy 2

Proszę o kontaktoscar.xiao@wecistanche.compo więcej informacji

12. Transmisja cholinergiczna

W transmisji acetylocholiny pośredniczą dwie klasy receptorów: receptory nikotynowe, które są bramkowanymi acetylocholiną kanałami jonowymi dla kationów sodu, oraz receptory muskarynowe, które są receptorami metabotropowymi sprzężonymi z aktywnością trimerycznych białek G.

Nieoczekiwanie w naszym badaniu nie byliśmy w stanie wykryć peptydów, które można jednoznacznie przypisać receptorom nikotynowym. Z drugiej strony określiliśmy miano kilku członków muskarynowych receptorów cholinergicznych. 12.1.Receptory muskarynowe——Urok

W hipokampie i korze, ale nie w móżdżku, zmierzyliśmy miano Chrml, Chrm3 i Chrm4 (ryc. 5A-C). W obu formacjach mózgu Chrml był najliczniejszą podjednostką receptora muskarynowego. Starzenie się obniżyło poziom Chrml i Chrm3 w hipokampie, podczas gdy w korze stężenie Chrm3 i Chrm4 uległo obniżeniu (ryc. 5A, B).

12.2. Metabolizm acetylocholiny

Acetylotransferaza choliny (Chat) jest enzymem zaangażowanym w syntezę acetylocholiny. Odkryliśmy, że jego ekspresja była 2-krotnie zwiększona w hipokampie starszych zwierząt (ryc. 5A). W przeciwieństwie do Chat, starzenie się tej struktury mózgu nie miało wpływu na miano acetylocholinoesterazy (Ache), enzymu degradującego neuroprzekaźnik (Figura 5A).

Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej

W korze koncentracja Chat i Ache była znacznie wyższa niż w hipokampie i móżdżku; jednak starzenie się nie miało na nie wpływu (ryc. 5A-C).

Nie zaobserwowaliśmy również związanych z wiekiem zmian stężeń Chat i Ache w móżdżku, gdzie ilość białek była najmniejsza ze wszystkich analizowanych obszarów mózgu.

12.3. Pęcherzykowy transporter acetylocholiny — Slc18a3

Slc18a3 jest białkiem odpowiedzialnym za ładowanie acetylocholiny do pęcherzyków synaptycznych.przedłużenie życia cistancheNasze badanie ujawnia, że ​​stężenie Slc18a3 było najwyższe w korze mózgowej młodych myszy (tabela uzupełniająca S1), a starzenie się zmniejszyło poziom Slc18a3 o około 80% (ryc. 5B). W hipokampie ilość białka nie uległa zmianie przez starzenie się (Figura 5A) oraz w móżdżku, białko wykryto tylko u starszych zwierząt (tabela uzupełniająca S1).

13. Receptory monoamin, transmisja sygnału i metabolizm

13.1.Receptory

Chociaż mogliśmy zmierzyć miano kilku białek błonowych zaangażowanych w sygnalizację monoamin (np. w wychwyt zwrotny monoamin), wykryliśmy tylko kilka członków receptorów monoamin. Nie znaleźliśmy peptydów przypisywanych specyficznie receptorom dopaminy, a wśród wielu grup receptorów serotoninowych byliśmy w stanie jednoznacznie zmierzyć miano tylko jednego receptora serotoninowego (Htrla) w hipokampie starych zwierząt (tabela uzupełniająca S1).

W hipokampie zmierzyliśmy miano dwóch członków receptorów alfa-adrenergicznych: a2a(Adra2a) i a2c(Adra2c)(Figura 6A). Ich stężenie było niższe u starych zwierząt; zmiany nie były jednak istotne statystycznie. W korze Adra2c była obecna zarówno u młodych, jak i starych zwierząt, ale AdraZa ulegała ekspresji tylko u młodych zwierząt (Figura 6B). W móżdżku jedynym wykrytym receptorem alfa-adrenergicznym był AdraZa u młodych zwierząt (Figura 6C). W tym badaniu nie byliśmy w stanie jednoznacznie przypisać żadnych peptydów do białek receptora beta-adrenergicznego, Adrb.

W przeciwieństwie do receptorów beta-adrenergicznych, stwierdziliśmy znaczny spadek ekspresji kinaz zaangażowanych w odczulanie tych receptorów, AdRBkl, w hipokampie i móżdżku (Figura 6A-C).cistanche nzSugeruje to, że receptory beta-adrenergiczne mogą być wszechobecnie wyrażane w mózgu, ale z powodu metodologii zastosowanej w naszym eksperymencie, peptydy związane z receptorami Adrb nie mogły zostać przypisane do białek.

cistanche może przeciwdziałać starzeniu

13.2. Ponowny wychwyt monoaminy

Stężenie transportera serotoniny (Slc6a4) odpowiedzialnego za wychwyt zwrotny neuroprzekaźnika było obecne we wszystkich badanych strukturach mózgu i praktycznie nie miało na nie wpływu starzenie (ryc. 6A-C). Zaobserwowaliśmy statystycznie istotny wzrost Slc6a4 w hipokampie starszych myszy; jednak wzrost ten był bardzo niski (ryc. 6A). W przeciwieństwie do hipokampa, stwierdziliśmy około 3,5-krotnie wyższe miano Slc6a4 w starszym móżdżku, ale wzrost ten nie był statystycznie istotny (ryc. 6C).

Określiliśmy miano transportera dopaminy (Slc6a3) w korze (ryc. 6B). Na jego stężenie nie miało wpływu starzenie.

14. Dezaktywacja monoaminy

14.1. Oksydaza monoaminowa — Mao

Oksydaza monoaminowa katalizuje deaminację amin i bierze udział w degradacji monoamin uwalnianych przez neurony i komórki glejowe. Istnieją dwie izoformy Mao, Maoa i Maob, których ekspresję przypisuje się odpowiednio neuronom i komórkom glejowym [36].

Wyniki naszych badań pokazują, że oba izoenzymy Mao były wszechobecne we wszystkich formacjach mózgu (ryc. 6A-C). (Rysunek 6A).rozmiar penisa cistancheTen sam trend można było zaobserwować dla izoform Mao w korze (Rysunek 6B).

W móżdżku starzenie się nie miało wpływu na miano Maoa, ale stężenie Maobu było ponad czterokrotnie wyższe u starych zwierząt niż u młodych (ryc. 6C). 14.2. O-metylotransferaza katecholowa——Comt

O-metylotransferaza katecholowa katalizuje O-metylację, a tym samym inaktywację monoamin, takich jak adrenalina, dopamina i serotonina. W naszej analizie stwierdziliśmy, że enzym był stosunkowo obfity we wszystkich badanych formacjach mózgu i że na jego poziom nie miało wpływu starzenie się (Rysunek 6A-C).

15. Synteza monoaminy

15.1. Hydroksylaza tryptofanu 2-Tph2

Hydroksylaza tryptofanu jest enzymem katalizującym pierwszy etap syntezy serotoniny. Nasze badanie pokazuje, że poziom Tph2 we wszystkich strukturach mózgowych starych zwierząt był podobny (ryc. 6A-C). W hipokampie młodych zwierząt miano Tph2 było znacznie niższe niż w innych formacjach mózgowych, ale starzenie się spowodowało znaczący, ponad8-krotny wzrost miana enzymu w tej strukturze (Figura 6A). W korze i móżdżku starzenie się nie miało wpływu na ekspresję enzymu (Figura 6B,C).

15.2. Hydroksylaza tyrozynowa — Th

Bierze udział w pierwszym etapie syntezy monoaminy (takiej jak dopamina, adrenalina i noradrenalina) z tyrozyny. Miano Th było najwyższe w korze (fig. 6C), a obecności enzymu nie wykryto w hipokampie (fig. 6A).proszek cistancheStarzenie się nie miało wpływu na ekspresję Th w obu formacjach mózgu (Figura 6B, C).

15.3. Dekarboksylaza aromatyczna L-aminokwasów – Ddc

Ddc (znana również jako dekarboksylaza DOPA i AADC oraz 5-dekarboksylaza hydroksytryptofanu) uczestniczy w syntezie neuroprzekaźników, katalizując dekarboksylację różnych substratów, takich jak DOPA, fenyloalanina, histydyna i 5-hydroksytryptamina. W naszych badaniach odkryliśmy, że Ddc było ponad dwa razy wyższe w hipokampie starszych zwierząt (ryc. 6A), podczas gdy w korze mózgowej i móżdżku ilość białka nie była znacząco modyfikowana przez starzenie (ryc. 6B, C).

16. Transdukcja sygnału

Stymulacja kilku receptorów metabotropowych jest związana z modyfikacją aktywności cyklazy adenylanowej i/lub fosfolipaz oraz zmianami stężenia przekaźników wtórnych, takich jak cAMP i trifosforany inozytolu. 16.1. Cyklaza adenylylowa——Adcy

Adcy jest enzymem katalizującym tworzenie cAMP z ATP, a jego aktywność jest regulowana po stymulacji metabotropowych receptorów cholinergicznych i katecholaminergicznych. Nasze badanie ujawnia, że ​​w hipokampie Adcy2 i Adcy9 były najliczniejszymi izoformami cyklazy (Figura 6A). Odkryliśmy, że stężenie głównej postaci enzymu w hipokampie, Adcy9, było znacznie zwiększone u starych myszy, podczas gdy miano Adcy1, Adcy3, Adcy6 i Adcy8 spadło u starych zwierząt (ryc. 6A). obfitość głównych form Adcy, Adcy5 i Adcy9 w korze, ale zmniejszyła miano Adcy1, Adcy2, Adcy3 i Adcy6 (ryc. 6B). Zaobserwowaliśmy również zmniejszenie głównej izoformy Adcy w móżdżku, Adcy (ryc. 6C).

16.2. Fosfolipaza C-Plc

Fosfolipaza C (Ple), enzym hydrolizujący fosfolipidy, bierze udział w wewnątrzkomórkowym przekazywaniu sygnałów po stymulacji muskarynowego receptora cholinergicznego (Chrm) i receptora alfa-adrenergicznego (Adra1) [37].

W naszym badaniu znaleźliśmy kilku członków klasy Ple we wszystkich badanych strukturach mózgu (ryc. 6A-C). Najliczniejszymi izoformami Plc w hipokampie były Plcgl i Plch2, na których miano nie miało wpływu starzenie (Figura 6A). W przeciwieństwie do hipokampa, prawie wszystkie izoformy Ple, z wyjątkiem Plcd3, były wyregulowane w dół w korze starszych myszy (ryc. 6B). Jedynym Ple, którego stężenie różniło się w móżdżku starych myszy, był Plch2 (Figura 6C).

17. Strefa aktywna Cytomatrix——CAZ

CAZ jest regionem presynaptycznym zaangażowanym w uwalnianie neuroprzekaźników [38]. Białka w tym regionie pośredniczą i pośrednio pośredniczą w fuzji pęcherzyków synaptycznych z błoną presynaptyczną. Wśród tej grupy białek można wyróżnić kilka klas funkcjonalnych: SNARE (receptory białka przyłączającego czynnik wrażliwy na N-etylomaleimid), które można podzielić na v-SNARE (ang. vesicle-associated SNAREs) i t-SNARE (błona docelowa). -associated SNARE) oraz białka zaangażowane w pośredniczone przez wapń dokowanie pęcherzyków synaptycznych [39].

W naszej analizie nie zaobserwowaliśmy wielu istotnych zmian związanych z wiekiem w stężeniu białek CAZ w hipokampie i móżdżku (ryc. 7A, C). stare myszy (rysunek 7A).ekstrakt z salsy cistancheZ drugiej strony, stężenie kilku białek CAZ było znacząco modyfikowane, zwykle podwyższone, przez starzenie się w korze (ryc. 7B). Najbardziej widoczne zmiany dotyczyły białek v- i t-SNARE, takich jak syntaksyny (Stx), synapto-totagmina (Syt), synaptobrewiny (Vamp), synaptogiryny (Syngr) i synaptofizyny (Syp) (Rysunek 7B). wzrost stężeń białek biorących udział w zależnej od wapnia maszynerii dokowania i zakotwiczania pęcherzyków synaptycznych, takich jak

18. Gęstość postsynaptyczna——PSD

Gęstość postsynaptyczna to bogaty w białka region związany z błoną postsynaptyczną, w którym zlokalizowane są białka zaangażowane w odbiór i transmisję sygnału oraz modulację plastyczności synaptycznej [40]. W naszym badaniu znaleźliśmy kilka przedstawicieli białek PSD we wszystkich badanych strukturach mózgu (tabela uzupełniająca S1), a zmiany w mianach niektórych z nich (receptory, białka zaangażowane w syntezę przekaźników wtórnych itp.) opisano w poprzednich rozdziałach artykułu. Stężenie białek PSD w móżdżku nie uległo istotnej zmianie wraz z wiekiem. Jedynymi wyjątkami były Psd i Shank3: ich miano było odpowiednio obniżone i podwyższone u starych zwierząt (ryc. 7C). B). Wśród nich były takie białka ważne dla plastyczności synaptycznej, jak Dlg4/Psd95, Syngap1, Shankl i Shank2 w korze (ryc. 7B) oraz Psd, Dlg, Dlgap i Shank w hipokampie (ryc. 7A). Szczegółowa lista tych zmian podano w Tabeli Uzupełniającej S1.

19. Trans-synaptyczne cząsteczki adhezyjne komórek — CAM

Transsynaptyczne cząsteczki adhezyjne komórek regulują plastyczność synaptyczną poprzez organizację połączenia synaptycznego, kontrolują morfologię synaps i regulują funkcje receptorów[41]

Zmierzyliśmy ilościowo miana prawie 140 białek przypisanych do transsynaptycznych cząsteczek adhezyjnych komórek (tabela uzupełniająca S1). Ogólnie rzecz biorąc, na poziom większości CAM miało wpływ starzenie się w hipokampie i korze (ryc. 8A, B), ale stosunkowo niewielkie zmiany zaobserwowano w móżdżku (ryc. 8C). Zaobserwowaliśmy znaczny spadek stężenia kilku cząsteczek adhezyjnych, takich jak kadheryny (Cdh), kateniny (Ctnn), efryny (Eph), receptorowa fosfataza tyrozynowo-białkowa (Ptpr), neureksyny (Nrxn) i białko Lin7, zarówno w hipokampie, jak iw korze starych zwierząt (ryc. 8A, B). Pełny zestaw białek przedstawiony na ryc. 8 opisano w tabeli 1, a miano różnych izoform Cdh, Ctnn, Eph i Nrxn przedstawiono w Tabela uzupełniająca S1.

Najistotniejsze zmiany w móżdżku były związane z ekspresją Lgi, których stężenie było ponad dwukrotnie wyższe u starych myszy (ryc. 8C). Lgis to białka sekrecyjne regulujące dystrybucję receptorów i interakcje komórkowe w układzie nerwowym [73]. Chociaż w móżdżku na miano większości białek adhezyjnych komórek nie miało wpływu starzenie, miano niektórych z nich, takich jak efryny (Eph), lipryna-alfa (Ppfia) i neureksyny (Nrxn) uległo obniżeniu (Figura 8C). Stwierdziliśmy również znaczny wzrost poziomu białka Lgi w hipokampie i korze (ryc. 8A-C). Role poszczególnych CAM podsumowano w tabeli 1.

20. Macierz zewnątrzkomórkowa (ECM) Sieć okołonerwowa (białka)

PNN to struktury macierzy zewnątrzkomórkowej, które pokrywają powierzchnię ciała komórki nerwowej i wypustki w ośrodkowym układzie nerwowym oraz stabilizują synapsy w mózgach dorosłych. PNN składają się głównie z proteoglikanów siarczanu chondroityny [74].

Znaleźliśmy ponad 70 członków PNN w młodych i starych strukturach mózgu myszy (tabela uzupełniająca S1). Ogólnie rzecz biorąc, obserwowaliśmy podwyższone poziomy białek PNN w starszych mózgach, a wzrosty te przypisywano głównie ogromnemu wzrostowi Hapln (białko łączące hialuroniany i proteoglikany), głównego składnika PNN (rysunek 9A-C). Z wyjątkiem Japonii miano kolagenu (Col) wzrosło w hipokampie i móżdżku, a lamininy (Lam) we wszystkich badanych strukturach mózgu (ryc. 9A-C). Nieoczekiwanie odkryliśmy, że niektóre białka PNN były obniżone u starszych myszy, np. stężenie taliny-2(TIn2) i semaforyny (Sema) w hipokampie i korze (ryc. 9A, B).

Analizując białko ECM, odkryliśmy interesującą zależność: miana większości dużych proteoglikanów (takich jak Agrn, Ncan, Vcan i Bcan) były znacząco podwyższone w hipokampie i móżdżku starych zwierząt, ale nie w korze (ryc. 9A- C). Kora wydaje się również być najbardziej stabilną formacją mózgu w kontekście ekspresji enzymów przebudowujących ECM. We wszystkich badanych strukturach mózgu znaleźliśmy kilku członków proteaz ADAM. Jedynie stężenie ADAM23 wzrosło w wyniku starzenia się kory (ryc. 9B), ADAM10, ADAM11 ADAM22 i ADAM23 wzrosły w hipokampie starych myszy, podczas gdy miana ADAM22 i ADAM23 były podwyższone w korze (ryc. 9A, C) .

Wśród metaloproteinaz mogliśmy zmierzyć stężenie tylko Mmp17, które zostało nieznacznie zmniejszone przez starzenie się hipokampa i móżdżku (Figura 9A-C). Role grup białek CAM podsumowano w Tabeli 2.

21. Dyskusja

Związane ze starzeniem się zmian w składzie białkowym formacji mózgowych wciąż nie są dobrze poznane. Kilka cennych danych zostało dostarczonych przez badania z wykorzystaniem technik immunocytochemicznych i immunohistochemicznych. Wykazali zróżnicowaną ekspresję kilku białek w różnych strukturach mózgu, a nawet w różnych populacjach neuronów [97-99]. Jednak ze względu na ograniczenia metodologiczne takie badania ograniczono do niewielkiej liczby białek i mogły dostarczyć jedynie półilościowych danych dotyczących ekspresji białek. Nie były również w stanie dostarczyć rzeczywistego stężenia białek, podanego w wartościach bezwzględnych (np. w mol/g białka) w badanych próbkach.

W tym artykule zastosowaliśmy technikę opartą na spektrometrii mas, metodę podejścia bez znacznika białka całkowitego, aby ilościowo opisać białka zaangażowane w przekazywanie sygnału w hipokampie, korze mózgowej i móżdżku młodych i starych myszy. Wszystkie formacje mózgowe są niejednorodnymi strukturami złożonymi z różnych komórek, wśród których najliczniej występują neurony i astrocyty. Z tego powodu wyników przedstawionych w niniejszej pracy nie można jednoznacznie przyporządkować do neuronów lub komórek glejowych. Jednak w kilku przypadkach wiadomo, że ekspresja analizowanych białek jest związana prawie wyłącznie z jednym typem komórki, np. enzymy syntetyzujące GABA w hipokampie, które są związane głównie z interneuronami (przegląd patrz [100]). .

Nasza analiza wykazała, że ​​maszyneria molekularna zaangażowana w pobudzającą i hamującą transmisję (odpowiednio glutaminergiczną i GABAergiczną) w hipokampie i korze mózgowej została znacząco zmieniona (zmniejszona) przez starzenie. Z kolei ekspresja receptorów glutaminianu i GABA w móżdżku była praktycznie niezmieniona; jednak miano GAD (enzymów biorących udział w syntezie GABA) było silnie podwyższone u starszych myszy.

Zmniejszone stężenie białek zaangażowanych w transmisję glutaminergiczną i GABAergiczną może wskazywać na zmniejszoną plastyczność neuronalną hipokampa i kory u starszych zwierząt.

Obniżone miano Camk4 może być kolejnym markerem niższej plastyczności synaptycznej u starych zwierząt, ponieważ Camk4 jest białkiem niezbędnym do tworzenia pamięci długotrwałej [101]. Zaobserwowaliśmy nie tylko znaczną redukcję Cam4 we wszystkich badanych formacjach mózgowych, ale także bardzo wysoki poziom tej kinazy w móżdżku, co jest zgodne z badaniami wykazującymi istotną rolę aktywnego Camk4 w długotrwałej depresji móżdżkowej, uważanej za być główną formą plastyczności synaptycznej w tej strukturze mózgu[102-104]. Nie znaleźliśmy żadnych związanych z wiekiem różnic w mianie Camk2, o którym wiadomo, że jest bezpośrednio zaangażowany we wzmacnianie synaptyczne. Jednak Camk2 jest białkiem wyrażanym na bardzo wysokim poziomie i zaangażowanym w różnorodne zdarzenia komórkowe, stąd brak istotnych statystycznie zmian w całych strukturach nie jest nieoczekiwany.

Nie zaobserwowaliśmy licznych zmian w stężeniu innych kinaz biorących udział w przekaźnictwie synaptycznym i plastyczności, takich jak PKA i Mark. Stwierdziliśmy jednak, że stężenie Prkaku, katalitycznej podjednostki PKA, jest znacznie zmniejszone wraz ze starzeniem się hipokampa. Może to sugerować niższą transmisję pobudzającą i plastyczność w starszym hipokampie, ponieważ zależna od PKA fosforylacja podjednostek AMPA bezpośrednio kontroluje synaptyczną inkorporację receptorów AMPA [105].

Nieoczekiwanie nie udało nam się zmierzyć mian nikotynowych receptorów acetylocholiny (a także receptorów dopaminy i serotoniny, z wyjątkiem Htrla). Ponieważ zidentyfikowaliśmy kilka innych białek błonowych, brak tych receptorów w naszej analizie nie jest efektem metody przygotowania próbki, ale wynika z faktycznego braku unikalnych peptydów, które mogą być jednoznacznie przypisane do tych receptorów.

W przeciwieństwie do receptorów nikotynowych, zidentyfikowaliśmy muskarynowe receptory acetylocholiny (Chrm) w hipokampie i korze i odkryliśmy, że ich miano było znacznie zmniejszone u starych zwierząt. Co ciekawe, stężenie enzymu Chat zaangażowanego w syntezę acetylocholiny znacznie wzrosło w hipokampie i móżdżku, a móżdżek był jedyną strukturą mózgu, w której nie byliśmy w stanie zmierzyć stężenia Chrm.

Najbardziej wyraźną różnicą między młodymi i starymi zwierzętami w zakresie transmisji adrenergicznej był bardzo wysoki wzrost miana monoaminooksydazy b, enzymu odpowiedzialnego za dezaktywację amin. Może to sugerować, że transmisja adrenergiczna i ogólnie sygnalizacja katecholaminergiczna są zmniejszone u starych zwierząt. Odkryliśmy jednak również znaczne zmniejszenie stężenia AdRBkl, kinazy zaangażowanej w odczulanie receptorów adrenergicznych, związane ze starzeniem się. Obniżenie AdRBkl powinno prowadzić do zwiększenia wrażliwości receptorów adrenergicznych – adaptacji do zmniejszonej ilości neuroprzekaźników spowodowanej silnie zwiększoną aktywnością Moab.

Zdolność do uwalniania neuroprzekaźników zależy również od obecności białek zaangażowanych w ruch pęcherzyków synaptycznych. Nasze badanie pokazuje, że stężenie białek zaangażowanych w uwalnianie neuroprzekaźników, takich jak v-SNAREs, t-SNAREs i białka związane z egzocytozą, było stosunkowo stałe podczas starzenia w hipokampie i móżdżku. Natomiast miano białek zaangażowanych w uwalnianie neuroprzekaźników było znacząco podwyższone w starych korach, co może sugerować, że ilość aktywnych synaps w starych korach jest wyższa niż w młodych korach. Jednak wzrost presynaptycznej części uwalniania neuroprzekaźników aparat w korze nie był skorelowany z podwyższeniem poziomu białek postsynaptycznych tworzących maszynerię odbioru i transmisji sygnału. Zaobserwowaliśmy znaczne zmniejszenie miana tych białek zarówno w korze, jak iw hipokampie.

Ponieważ plastyczność synaps zależy również od ekspresji białek organizujących morfologię synaps, sprawdziliśmy stężenie transsynaptycznych cząsteczek adhezyjnych komórek i białek macierzy zewnątrzkomórkowej, które tworzą sieci okołonerwowe.

Odkryliśmy, że miana większości CAM uległy obniżeniu w starzejącym się hipokampie i korze, podczas gdy w móżdżku stężenia tych białek były stosunkowo stabilne. Chociaż ekspresję kilku członków CAM badano w kontekście choroby Alzheimera [106-108], nasza analiza dostarcza pierwszego globalnego obrazu zależnych od wieku zmian w ekspresji CAM. W przeciwieństwie do prawie wszystkich innych CAM, stwierdziliśmy znaczny wzrost poziomu białka Lgi. Wiadomo, że białka Lgi uczestniczą w tworzeniu i dojrzewaniu synaps, ale także w procesie mielinizacji (przegląd, patrz [42]). Kluczowymi partnerami wiążącymi Lgi w rozwoju synaps są białka ADAM, takie jak ADAM11, ADAM22 i ADAM23 [42]. W naszych badaniach wykryliśmy znaczny wzrost stężeń wszystkich tych izoform ADAM w hipokampie. To odkrycie sugeruje większą liczbę dojrzałych, stabilnych synaps w starszym hipokampie niż w młodym hipokampie.

W przeciwieństwie do tego stwierdziliśmy, że większość okołonerwowych białek sieciowych była bardziej obfita w starzejących się formacjach mózgowych. Różnice były najbardziej wyraźne dla białek Hapln, Acan i Bgn, których miana były podwyższone we wszystkich strukturach mózgu.

Ponadto zaobserwowaliśmy również znaczny wzrost proteoglikanów w hipokampie i móżdżku. Stoi to w wyraźnej sprzeczności z wcześniejszymi badaniami immunohistochemicznymi, które sugerowały, że w mózgu myszy proteoglikany siarczanu chondroityny, które zawierają głównie białko Hapln, nie zmieniają się wraz z wiekiem [109]. Ta sprzeczność może wynikać z różnego wieku młodych zwierząt użytych w tym (1-miesięcy) i poprzednim badaniu (4 miesiące)[109]. Taka interpretacja jest z grubsza zgodna z obserwacjami, że ekspresja niektórych proteoglikanów stale wzrasta w mózgu szczura do 5 miesiąca życia, ale potem miano niektórych białek spada (przegląd patrz [110]).

Chociaż stwierdziliśmy, że na niektóre białka lub stężenia grup białek starzenie się w podobny sposób wpływało we wszystkich badanych formacjach mózgu”, jednoczesne starzenie się nie wydaje się być regułą. Zaobserwowaliśmy, że proteom móżdżku wykazywał najmniej zmian podczas starzenia , natomiast proteomy hipokampu i kory były niestabilne.

Podsumowując, nasza analiza jest pierwszym dogłębnym i kompleksowym badaniem proteomicznym ilościowym opisującym zmiany w stężeniu białek krytycznych dla transmisji sygnału i plastyczności synaptycznej w hipokampie, korze i móżdżku młodych i starych myszy. Przedstawione tu dane dostarczają ogólnego obrazu wpływu fizjologicznego starzenia się na plastyczność synaptyczną i mogą sugerować potencjalne cele leków w terapiach przeciwstarzeniowych.

22. Wnioski

Wiadomo, że starzenie się zmienia funkcje mózgu, a nasze badania pokazują, że zmiany te są związane ze zmienioną ekspresją kilku receptorów, białek transdukcji sygnału i białek strukturalnych zaangażowanych w tworzenie synaps. Zmiany w proteomie związane z wiekiem zaobserwowano we wszystkich badanych strukturach mózgu, m.in. w hipokampie, korze mózgowej i móżdżku. Wraz ze starzeniem się najbardziej stabilną strukturą mózgu jest móżdżek, podczas gdy hipokamp i kora mózgowa wykazują podobną ilość białek o zróżnicowanej ekspresji biorących udział w neuroprzekaźnictwie i neuroplastyczności. Nasze badanie ujawnia, że ​​nie ma jednego uniwersalnego wzorca zmian związanych ze starzeniem się proteomów; zamiast tego każda z analizowanych formacji mózgowych reprezentuje swój własny tryb zmian.

Ten artykuł pochodzi z Cells 2021, 10, 2021. https://doi.org/10.3390/cells10082021 https://www.mdpi.com/journal/cells