Neurochemie:
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 33

Neurochemie: Neurop ř ena š e č e: neurotrofické faktory 7. přednáška PowerPoint PPT Presentation


  • 140 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Neurochemie: Neurop ř ena š e č e: neurotrofické faktory 7. přednáška. 50. léta minulého století: extracelulární signály mohou zprostředkovávat růst a diferenciaci nervových buněk  posledních 20 let: rozkrývání značné molekulární diverzitu růstových faktorů a jejich signálních kaskád

Download Presentation

Neurochemie: Neurop ř ena š e č e: neurotrofické faktory 7. přednáška

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Neurochemie:

Neuropřenašeče: neurotrofické faktory

7. přednáška


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

  • 50. léta minulého století: extracelulární signály mohou zprostředkovávat růst a diferenciaci nervových buněk  posledních 20 let: rozkrývání značné molekulární diverzitu růstových faktorů a jejich signálních kaskád

  • neurotrofické faktory = látky ovlivňující růst, diferenciaci a přežívání neuronů

  • cytokiny (zapůjčeno od imunologů) = molekuly uvolňované aktivovaným i lymfoidními buňkami a sloužícími k modulaci aktivity dalších buněk

  • event. cytokiny = všechny látky nějakým způsobem spojené s růstem populace nervových buněk (tj. mezi cytokiny zahrnují i neurotrofické faktory) nebo látky ovlivňující růst jen gliální populace a pod.pro nás: neurotrofické faktory (NF) = ty molekuly, které v rámci nervového systému ovlivňují růst, diferenciaci a buněčný cyklus neuronů i glií tedy proteiny, které slouží v uvedeným funkcím, ne non-peptidové molekuly (jako např. steroidní hormony, kyselina retinová a neuropřenašeče, které také ovlivňují růst a integritu nervového systému

  • hranice mezi neurotrofickými faktory a neuropřenašeči v moha případech nejasná některé NF neurony uvolňovány přímo do krevního řečiště a slouží jako hormony syntetizovány v neuronu a ovlivňují funkci dalších neuronů, za některých okolností mohou být i vylévaný jako důsledek neuronální aktivity mohou také vyvolávat rychle změny v cílovém neuronu, v podstatě neodlišitelné od odpovědí vyvolaných „klasickým“ synapticky neuropřenašečem  mnoho neurotransmiterů může naopak ovlivňovat růst a přežití neuronů a diferenciaci adultních neuronálních fenotypů


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Klasifikace neurotrofických faktorů

  • neuropeptidy vs. neurotrofické faktory

    • NF větší: např. z mozku odvozený neurotrofický faktor (brain-derived neurotrofic factor, BDNF) je protein velikosti 14 kDa, zatímco neuropeptidy jsou malé peptidické molekuly;

    • NF fungují regulací proteinkinas, nikoliv cestou G-receptorů a klasických kaskád druhých poslů

Funkční charakteristiky neurotrofických faktorů

  • syntetizovány v tělech některých neuronů a glií jako proteiny některé v těchto buňkách i skladovány, nejspíše ve velkých denzních váčcích transportovány do nervových zakončení nebo do dendritických větví mechanismus kontrolující výlev neurotrofických faktorů není plně objasněn mnoho NF (IL-1, BDNF a neurotrofické faktory pocházející z gliální linie – GDNF) = produkty časných genů, jejich syntéza je podmíněna aktivitou neuronu a limituje výlev výlev dalších neurotrofických faktorů může spouštět depolarizace hlavním mechanismus ukončení účinku neurotrofických faktorů = patrně jejich proteolytická degradace nicméně např. BDNF sekvestrován s funkčně inaktivními receptory, což limituje jejich difusi a nejspíše i dobu účinkování


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

NGF (nerve growth factor)

 před cca 60 lety (!) vytvořeno schéma „klasické“ syntézy a aktivity neurotrofického faktoru, konkrétně prvního popsaného neurotrofického faktoru - NGF

  • Rita Levi-Motalciniová: na sympatetických gangliích kuřecích embryí je množství a růst jejich nervových vláken závislé na přítomnosti specifického růstového faktoru na myších sakrkomech implantovaných do 11denních kuřecích embryí detekovala charakteristické „hallo“ vláken rostoucích z ganglia v přítomnosti nádoru (vpravo), části jeho tkáně nebo alespoň extraktu vlákna velmi intenzivně inervovala nádor látku se jí ve spolupráci se Stanley Cohenem podařilo identifikovat, purifikovat růst nervových vláken je závislý na koncentraci této látky – tedy NGF produkce NGF cílovým inervačním orgánem daného neuronu je nezbytná pro to, aby neuron přežil a cílový orgán inervoval neuron musí na NGF správně odpovídat nervová vlákna mezi sebou o NGF kompetují (produkce NGF omezená) souhrnně = neurotrofická hypotéza


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

NGF (nerve growth factor)

  • Elmer Beuker: po implanataci nádoru 3denním kuřecím embryím invaginace nervových vláken do nádoru a zvětšení příslušných ganglií zadních kořenů míšních v důsledku útlaku okolní tkáně  Rita Levi-Motalciniová: hyperinervace způsobená faktorem vylučovaným nádorem


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

 typické projevy NGF dobře stopovatelné zejména na periferii, v určité podobě se vyvinuly i v CNS v mozku a páteřní míše může neuron produkovat neurotrofické faktory zásobují jiný neuron, který ho inervuje nicméně produkuje celou řádku neurotrofických faktorů působících autokrinně některé NF dokonce anterográdně transportovány do terminál, kde po výlevu působí na somata a zakončení jiných nervových vláken komplex neurotrofický faktor – jeho receptor zformovaný na plasmatické membráně terminály může být retrográdně transportován do těla neuronu, kde má další biologické funkce

 NF produkují i glie některé BF produkovány gliemi i neurony jejich receptory rovněž exprimována na obou buněčných typech  mezi gliemi a neurony velmi složitá intercelulární komunikace

RODINY NEUROTROFICKÝCH FAKTORŮ

 jména mnoha neurotrofických faktorů byla odvozena od účinku, se kterým byli primárně spojováni např. interleukiny = modulují komunikaci mezi elementy bílé krevní linie – ačkoliv jsou produkovány i gliemi GNDF původně identifikován jako faktor odvozený z gliální buněčné linie, ačkoliv jeho producenty jsou i mnohé neuronální populace FGF (fibroblast growth factor) produkují i glie CNTF (ciliary neurotrophic factor, i gliemi a několika typy neuronů podporuje růst a udržování neuronů ciliárního ganglia oka.


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

  • dnes NF kategorizovány na základě své homologie a podle sdíleného transdukčního mechanismu, kterým navozují své biologické odpovědi

  • mezi rodinami NF jsou nejlépe charakterizovány tři: neurotrofiny, GNDF a příbuzné faktory a CNTF- příbuzné faktory

R-PTK, receptor-associated protein tyrosine kinase; R-PS/TK, receptor-associated protein serine/threonine kinase; m-CSF, macrophage colony stimulating factor; gm-CSF; granulocyte-monocyte CSF; MIP, macrophage inflammatory protein; MPC, monocyte chamoattractant protein


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

NEUROTROFINY

Rodina neurotrofinů zahrnuje NGF a následně identifikované neurotrofické faktory, které s ním sdílejí stejný signalizační mechanismus:

• BDNF (brain-derived neurotrophic factor), • neurotrophin-3 (NT-3) a • neurotrophin-4 (NT-4; také známý jako neurotrophin-4/5)

 v rybách popsán neurotrophin-6 klasické charakteristiky patří: malá velikost (BNDF má např. 14 kDa) a signalizace cestou Trk receptorové rodiny působí na širokou škálu neuronů dobře popsána je jejich role v přežívání neuronů na periferii vzhledem k ustavení funkční synapse s cílovým orgánem NGF přítomen i v malých neuronech sympatiku a sensorických neuronech účastnících se nocicepce a vnímání teploty BDNF produkován v kosterní svalovině inervované motoneurony BDNF, NT-3 a NT-4 zodpovědné za přežívání specifických sensorických neuronů na periferii role v mozku a prodloužené míše není detailně objasněna NGF pravděpodobně podporuje přežití cholinergních neuronů jader septa (na bázi koncového mozku), které inervují hippokampální neurony - ACh uvolňovaný z terminál neuronů jader septa nejspíš aktivuje neurony hippokampu a zvyšuje jejich produkci NGF (pozitivní zpětná vazba) BDNF, NT-3 a NT-4  přežívání motorických neuronů kůry a hippokampálních neuronů, i NA, DA a serotoninergních neuronů mozkového kmene


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Primární funkce neurotrofinů? Nejspíše mj.:

• target-derived podpora aferentních neuronů• podpora neuronů eferentních• udržování diferenciálních rozdílů mezi neuronálními subtypy a populacemi

Trk receptory

  •  neurotrofiny se váží na třídu vysoce homologických receptorových tyrosinkinas označovány jako Trk receptory tři podtypy těchto receptorů: TrkA, TrkB a TrkC transmembránové glykoproteiny o molekulární hmotnosti 140-145 kDa každý z typů Trk Rs váže -s určitým překryvem- specifický neurotrofin:

    • TrkA – NGF, NT-3

    • TrkB – BNDF, NT-3 a NT-4 a

    • TrkC – NT-3

  •  TrkB a C nejlépe prozkoumané TrkB a C postrádají tyrosinkinasovoudoménu  charakteristická strukturální doména Trk Rs extracelulární část obsahuje vazebné místo pro ligand bohaté na segmenty hojně tvořené leucinem (důležitý pro interakci protein-protein), dále klastry bohaté na cystein a dvě imunoglobulinům podobné domény


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Trk receptory

 vazba neurotrofinu na Trk receptor aktivuje jeho katalytickou doménu neurotrofiny se váží jako dimery  dimerizace Trk receptorů následná autofosforylaci na vybraných aminokyselinových zbytcích tyrosinu fosforylovaný tyrosin formuje rozpoznávací sekvenci pro SH2 domény některých typů buněčných proteinů např. SH2 domény proteinů Shc a Grb2 spojují aktivaci Trk receptorů s aktivací malého G-proteinu Ras ten obratem aktivuje s mikrotubuly asoiciovanou proteinkinasovou kaskádu (MAPK-kinasovou kaskádu) genetické abnormality v oblasti Ras proteinů vedou u lidí k neurofibromatóze (choroba zahrnující např. nadměrný růst Schwannových buněk)

 aktivace Trk receptorů  fosforylace různých signálních proteinů na tyrosinu nejdůležitější: • fosfolipasy Cg (PLCg) spouštějící fosfatidylinositolovou kaskádu• substrát inzulínového receptoru (IRS) vedoucí k aktivaci fosfatidylinositol-3-kinasové kaskády mutace v genu ATM (kóduje jeden ze subtypů fosfatidylinositol-3-kinasy) vede k ataxii-telangiectasii (progresivní degenerace a atrofie určitých mozkových oblastí, zejména mozečku)


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

TrkA R

TrkB R

TrkC R

BDNF


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

p75 receptor

 první naklonovaný receptor pro neurotrofiny  75 kDa velký protein s nízkou afinitou k neurotrofinům všechny neurotrofiny váže se zhruba stejnou afinitou může modulovat i signalizaci Trk receptorů – zvyšuje afinitu vysokoafinitních vazebných míst pro NGF na TrkA TrkA receptor může zprostředkovat funkční odpověď i bez p75 receptoru tato odpověď ale výrazně nižší přežití některých neuronálních populací vyžaduje až několikanásobně vyšší hladiny NGF a jiných neurotrofinů kompetice neuronů o NGF  funkce p75 receptoru často klíčová pro osud určitého neuronu exprese p75 receptoru ovlivňuje také přežití neuronů při nemocech či traumatickcýh stavech


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Typy neuronů a patofyziologické stavy, do kterých je p75 receptor zapojen u různých buněčných typů neuraxis


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Patologie neurotrofinů

  • malé ligandové molekuly (agonisté i antagonisté) obvykle pro farmakologické studie funkcí receptorů pro neurotrofiny nedostupné zvířecí modely knoc-outované pro vybranou molekulu:

    • myši knock-outované pro NGF a TrkA receptor  ztráta neuronů sympatiku i sensorických neuronů zadních kořenových ganglií trigeminu, stejně jako částečná ztráta cholinergních neuronů septálních jader projikujících do hippokampu- cholinergních neurony septálních jader projikující do hippokampu  agonisté TrkA receptorů v podpůrné léčbě Alzheimeovy choroby

    • zvířata knock-outovaná pro TrkB receptory: komplikovanější studium, neboť TrkB Rs váží kromě NGF i NT-4 a BDNF, v nižší míře i NT-3- tato zvířata nicméně také vykazovala ztráty kraniálních motorických neuronů či neuronů ganglií trigeminu

    • myši knock-outované pro BDNF  ztráta specifických populací motorických neuronů (kortikálních), která může být spoje s chorobami jako amyotrofická laterální skleróza (ALS)

    • TrkC knock-outované myši  ztráta propriorecepčních neuronů ganglií zadních kořenů míšních a defekty v pohybu a koordinaci polohy končetin- typická pro ně byla též ztráta myelinizace Ia aferentních sensorických nervových vláken


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Neurotrofiny a synaptická plasticita

  • neurotrofiny v synaptické plasticitě primárně studovány při vývoji zrakové kůry axony z ncl. geniculatus laterlis thalamu (LGN) při růstu formují synapse na primárních zrakových neuronech okcipitálního kortexu během tohoto procesu se seskupují do specifických sloupců v korové vrstvě IV C typická šířka 0.5 mm, pravidelně odděleny vznik těchto sloupců spojen s dominancí levého nebo pravého oka a aktivitou jeho fotoreceptorů zašití očního víčka pokusnému zvířeti  dané fotoreceptory tak nejsou stimulovány  LGN neurony obdrží z deprivovaného oka slabší signály vznik sloupců oční dominance ve zrakové kůře následně zbržděn a omezen


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Neurotrofiny a synaptická plasticita

 ve zrakové kůře se nachází BDNF a NT-4 je možné, že neurony LGN kompetují o ligandy TrkB receptorů  tato kompetice může být ve tvorbě zrakových sloupců zásadní pokud do vizuálního kortexu infúzně podáváme BDNF nebo NT-4, nemusí neurony kompetovat a vznik sloupců je zablokován

  • neurotrofiny regulují synaptickou plasticitu i v dospělém diferencovaném mozku

  • v dospělých neuronech reguluje jejich vzruchová aktivita velmi výrazně expresi některých neurotrofinů a jejich receptorů po křečích byla např. pozorována zvýšená exprese BDNF a Trk receptorů v hippokampu podobné změny v expresi některých neurotrofinů a jejich receptorů pozorovány i v hippokampálních neuronech po stimulační salvě spojené s LTP nebo v neuronech locus coeruleus reagujících na nedostatek opiátů u závislých jedinců naopak, exprese BNDF může být snížena vystavení inhibičním stimulům (agonisté GABAA receptorů) rychlost regulace hladiny BNDF odpovídá rychlosti regulace systémů spojených s jinými časnými geny (c-fos) ( i indukce BNDF je zprostředkována aktivací preexistujících transkripčních faktorů jako CREB)


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Neurotrofiny a synaptická plasticita

 neurotrofické faktory  ovlivnění synaptického přenosu  regulace vzniku synapsí např. NT-3 rychle zvyšuje synaptický přenos na nervosvalovém spojení (typicky do 10 min) děje se tak cestou zvyšování pravděpodobnosti výlevu acetylcholinu z terminály (NT-3 zvyšuje frekvenci synaptických proudů, ne jejich amplitudu) tento efekt NT-3 může být zablokován nespecifickým inhibitorem Trk receptorů známým jako K252a.

 regulace synaptického přenosu v hippokampu BNDF a NT-3 (ne NGF) zvyšují excitační postsynaptické potenciály Schaefferových kolaterál CA1 neuronů až po dobu 2-3 hodin myši knock-outované pro BNDF naopak vykazují nižší bazální aktivitu těchto oblastí a např. deficienci v LTP interakce Trk Rs s některými iontovými kanály – možná cesta synaptické modulace


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

GDNF RODINA

  •  GDNF = glykosylovaný protein o velikosti asi 18 kDa prvně izolován v tkáňových kulturách z gliální buněčné linie podporující přežívání dopamiergních neuronů středního mozku následně bylo prokázáno, že tyto neurony chrání i před toxickým poškozením in vivo s degenerací dopaminergních neuronů je spojena Parkinsonova choroba  GDNF následně věnována nemalá pozornost.

  • GDNF působí protektivně i na přežití jiných neuronálních populací, např. neuronů myenterického plexu střeva zřejmě zásadním růstovým faktorem mimo nervový systém pozoruhodná je jeho role ve vývoji ledvin: myši knock-outované pro GDNF umírají krátce po narození díky selhání ledvinových funkcí poškození genu pro GDNF  nevětví se močovody a nebo se v rámci růstu ledviny vůbec nevyvíjejí (normálně uvolńován metanefrogenním mesenchymem)

From Sainio et al. 1997; photographs courtesy of K. Sainio.)


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Poškození genu pro GDNF  nevětví se močovody a nebo se v rámci růstu ledviny vůbec nevyvíjejí

A-C from Pichel et al. 1996, photographs courtesy of J. G. Pichel and H. Sariola; D after Schuchardt et al. 1996


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

 GDNF funguje cestou aktivace proteinové tyrosinkinasy (podobně jako neurotrofiny) této aktivace ovšem dosaženo nepřímo pomocí intervenujícícho receptorového proteinu dimer GDNF se váže na specifický receptor o velikosti asi 40 kDa = GFR1a GFR1a R v membráně zakotven glykofosfatidylinositolovou (GPI) kotvou je členem rodiny GFRa receptorů (GFRa1-4) se specifickou afinitou k ligandům navázání GDNF na GFRa1 R spustí asociace GFRa1 s membránovou proteinovou tyrosinkinasou Ret

GFR1a

 Ret kinasa = protein o velikosti asi 150 kDa identifikovány 3 isoformy Ret kinas (Ret 51, Ret 43 a Ret 9) 51, 43 a 9 aminokyselinových zbytků na C-konci molekulyin vivo nejlépe prostudována role Ret 51 a Ret 9 (jsou nejčastější) asociace Ret a GFRa1 R s navázaným GDNF  fosforylace mnoha biologických substrátů a změny v MAPkinasové signalizaci poruchy funkce Ret kinasy u lidí: Hirschprungova nemoci porucha charakterizovaná neobvyklou střevní motilitou, zvětšením colon a obstukcí ampula rectis jiné typy mutací vede např. k mnohočetným endokrinním neoplasiím nebo k míšním karcinomům.


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

I další dva členové rodiny neurotrofinů, neurturin a persephin, působí přes navázání na a podjednotky intervenujícícho receptoru a s ním následně na Ret kinasu.

Neurturin

  • 197 aminokyselin secernovaný homodimer se signální doménou  podporuje přežití dopaminergním neuronů středního mozku, které vykazují vysokou expresi Ret kinas a GFRa1 receptoru, ale ne GDNF GDNF exprimují dopaminergní neurony striata, které tak zásobují dopaminergní kolegy středního mozku  systém podobný jako na periferii, kde cílová tkáň produkuje NGF pro svá inervující vlákna

  • regulace těchto dopaminergních okruhů středního mozku a striata potenciálně užitečná v léčbě parkinsonismu.

Persephin

  • 195 aminokyselin secernovaný homodimer se signální doménou  ovlivňuje dopaminergní neurony středního mozku  působí i na motorické neurony


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

CNTF RODINA

 zahrnuje CNTF (ciliární neurotrofický faktor), LIF (leukemia inhibitory factor), interleukin-6 (IL-6), prolaktin, růstový hormon, leptin nebo např. onkostatin-M většina členů této rodiny působí hlavně mimo CNS často označovány za cytokiny s poměrně dramatickou regulací přežití neuronů a jejich diferenciace jsou spojeny zejména CNTF, LIF a IL-6 ty mohou být označovány i rigorózněji jako neurotrofické faktory

CNTF

  • protein velikosti zhruba 24 kDa primárně studován v ciliárních gangliích kuřat  zvyšuje hladinu cholinacetyltransferasy reguluje přežití a diferenciaci mnoha neuronálních typů (pregangliové neurony sympatiku, sensorické neurony, motorické neurony, dopaminergní neurony středního mozku nebo neurony hippokampu v tkáňových kulturách velmi zajímavá role CNTF na motorických neuronech: nejen že podporuje jejich přežití in vitro, ale zabraňuje jejichdegeneraci po axotomiii nebo zmírňuje některé motorické defekty na myších modelech chorob motorických neuronů. Byl testován i terapeuticky, ale vyvolává velmi vážné vedlejší účinky


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

axokin = modifikovaná verze lidského CNTF oproti CNTF zkrácená o 15 aminokyselin a nesoucí dvě zaměněné aminokyseliny v in vitro i in vivo esejích 3-5 ´ účinnější než CNTF a je stabilnější v 90. létech začal být testován v léčbě amyotrofické laterální sklerózy (ALS) nepůsobil na kosterní svalovinu tak, jak se očekávalo ukázal se ale jako agens navozující ztrátu chuti k jídlu

LIF a IL-6 regulují podobným způsobem neuronální růst a diferenciaci IL-6 napomáhá přežití cholinergních neuronů septa, katehcholaminergních neuronů mesencefala nebo hypothalamických neuronů v tkáňových kulturách spouští neuronální diferenciaci PC12 buněk LIF in vivo nejlépe prozkoumán v hypothalamuin vitro, LIF a CNTF potlačují adrenergní fenotyp neuronů symaptiku a indukují v nich fenotyp choilnergní

 v mozku za primárním zdrojem CNTF, LIF a IL-6 glie, ačkoliv se nevylučuje ani jejich neuronální původ jejich receptorová signalizace je ovšem dobře popsána v gliích i neuronech

IL-6


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Signální dráhy CNTF

  •  signální dráhy CNTF a dalších členů CNTF rodiny se poněkud liší

  •  komplex CNTF receptoru se skládá ze tří složek:

    • přenašeče signálu známého jako LIF receptor (LIF R)• glykoproteinu o hmotnosti 130 kDa (gp130) a• vlastního proteinu vážícího CNTF (CNTF Ra)

 CNTF Ra = asi 80 kDa protein zakotvený v membráně GPI kotvou vazba CNTF na CNTF Ra asociace CNTF Ra s gp130  spojení tohoto subkomplexu s LIF R vznik tohoto tříčlenného komplexu spustí vlastní signalizační krok = aktivaci Janus kinasy (JAK) a příbuzných tyrosinkinas (Tyk aj.) ty následně vyvolají patřičnou biologickou odpověď nejčastěji aktivací transkripčních faktorů rodiny STAT


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Janus kinasy (JAK)

gp130

  • rodina JAK kinas ma 4 členy• JAK 1, 2 a 3 a• Tyk 2 kinasy

 They were initially named "just another kinase" 1 & 2 (since they were just two of a large number of discoveries in a PCR-based screen of kinases), but were ultimately published as "Janus kinase". The name is taken from the two-faced Roman god of doorways, Janus, because the JAKs possess two near-identical phosphate-transferring domains. One domain exhibits the kinase activity while the other negatively regulates the kinase activity of the first. 


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

  •  přenos signálu dalšími členy CNTF rodiny podobný IL-6 se váže na specifický protein IL-6Ra asociace s dimerem glykoproteinu gp130 aktivace JAK kinasy a následné signální kaskády

  • LIF se váže na dimer LIFR a gp130 tento komplex opět aktivuje JAK kinasy

    Určité části signálního komplexu jsou unikátní pro určitý neurotrofický faktor (CNTF Ra , IL-6Ra) a jiné slouží více různým ligandům (gp130, LIFR).

  • signální kaskády CNTF rodiny ne zcela objasněny překvapivě, myši knock-outované pro CNTF = normální vývoj, v dospělosti jen mírný motorický deficit v japonské populaci asi 2.5% jedinců homozygotních pro inaktivující mutaci CNTF = lidské „knoc-outy“ pro CNTF podobně jako myší model i tito jedinci se vyvíjejí bez zjevných defektů naopak, myši knock-outované pro CNTF Ra umírají do 24 hodin po narození

Tato pozorování naznačují, že pro CNTF Ra existuje ještě nějaký další endogenní ligand.


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

CYTOKINY IMUNITNÍCH ODPOVĚDÍ A CNS

 odpovědi na cytokiny nejlépe prostudovány v prostředí imunitního systému některé z cytokinů ale prokazatelně zprostředkují odpovědi CNS na imunologické změny mezi tyto cytokiny patří např.• IL-1 a IL-6• tumor-nekrotizující faktor a (tumor necrosis factor-a, TNFa) nebo • transformující růstový faktor b (transforming growth factor-b, TGFb)

 cytokiny zapojené do imunitních funkci kritické pro systémovou homeostázu každé narušení homeostázy (nemocí, strese ap.)  obranná reakce směřující ku znovuustavení homeostázy tato reakce zčásti zprostředkovaná i CNS, zejména její části jako horečka, pokles chuti k jídlu, kardiovaskulární změny, poruchy spánku a neklid

Účinek cytokinů imunitního systému na mozek je velmi dobře ilustrován na příkladu horečky.

 zdravý jedinec: horečku lze vyvolat periferním injikováním IL-1 hematoencefalická bariéra sice do značné míry limituje průchod cytokinů do mozkového parenchymu přestup umožněn v cirkumventrikulárních orgánech cytokiny mohou také v endotelových buňkách indukovat lipofilní signály (např. prostaglandiny)  difuse z vaskulatury do mozkového paremchymu


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

  • syntéza cytokinů imunitních odpovědí v mozku: zejména z mikroglích částečně možná i v astrocytech a zcela není vyloučena ani v neuronech receptory těchto cytokinů primárně exprimovány v gliích

Téměř po všech nefyziologických událostech (mozkové infekce, poranění, hypoxie, toxiny nebo kraniotrauma) produkují aktivované mikroglie a astrocyty řadu cytokinů včetně IL-1, IL-6, TNFa nebo TGFb.

 účinek: např. další aktivace gliových buněk a v gliosis (vzniku nových mikroglií a astrocytů) ativované glie také mozku pomáhají obnovit tkáňovou homeostázu

 vysoké hladiny cytokinů imunitních odpovědí mohou ovšem přispívat k neuronálnímu poškození myši nadměrně produkující IL-1 a/nebo IL-6 vykazují výraznou neurodegeneraci vysoké hladiny těchto cytokinů pozorovány i při Alzheimerově chorobě nebo roztroušené skleróze, autoimunitním onemocnění vedoucím k degeneraci myelinových pochev axonů kupodivu, jiný cytokin imunitních odpovědí nterferon-b (INF-b) z hlediska léčby RS slibný


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

 cytokiny imunitních odpovědí někdy efekty podobné těm, které vyvolává CNTF• IL-6 podporuje přežívání některých neuronálních typů• IL-1 podporuje přežívání neuronů páteřní míchy, předního mozku a v tkáňových kulturách hippokampu• TGFb zřejmě podobně jako CNTF důležitý pro diferenciční procesy vývoje nervové lišty receptory pro IL-1, IL-6, TNFa a TGFb nejhustěji koncentrovány v oblasti hippokampu a hypothalamu zde se jejich ligandy mohou podílet na procesech synaptické plasticity: IL-1 např. zeslabuje hippokampální LTP cytokiny imunitních odpovědí mohou rovněž ovlivňovat rychlost neurogenese a přežití nově vniklých neuronů v gyrus dentatus hippokampu

CHEMOKINY

 chemokiny = rychle rostoucí rodina malých (8-10 kDa) proteinů prvně popsány v rámci imunitních odpovědí jejich vzájemná homologie 20-50% primárně zkoumány např. v souvislosti s atraktcí leukocytů do místa zánětu studována byla i jejich role ve vlastním zánětlivém procesu chemokiny a jejich receptory (všechny spřažené s G-proteiny) exprimovány i v mozku predominantně v mikrogliích, v menší míře v astrocytech a některých neuronech


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

CHEMOKINY

 dělí se do několika skupin podle toho, kolik aminokyselinových zbytků obsahují mezi dvěma určitými cysteiny své primární struktury většinou obsahují cysteiny v molekule 4 to formuje jejich typickou 3D strukturu (někdy přirovnávanou k řeckému písmenu kappa) disulfidické můstky obvykle spojují první a třetí resp. druhý a čtvrtý tento cystein první dva cysteiny bývají obvykle u N-konce, třetí cystein uprostřed a poslední na C-konci molekuly

CC chemokiny (nebo též ß-chemokiny)

 obsahují dva přilehlé cysteiny bez další vmezeřené aminokyseliny u savců zatím identifikováno 27 označují se jako CC chemokiny 1-28 (CC chemokiny 9 a 10 jsou identické) chemokiny této skupiny obvykle obsahují 4 cysteiny některé jích ve své primární struktuře mohou nést až šest (CC chemokiny CCL1, CCL15, CCL21, CCL23 a CCL28) indukují migraci monocytů a dalších buněčných typů jako NK buňky nebo dendritické buňky typickým zástupcem je monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1 nebo CCL2) díky němu opouštějí monocyty krevní řečiště, invadují do periferní tkáně a stávají se z nich makrofágy CCL5 (RANTES) chemokin atrahuje T-buňky, eosinofily a basofily nesoucí receptor CCR5


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

CXC chemokiny

 dva N-koncové zbytky cysteinu této skupinychemokinů odděleny jednou aminokyselinou v názvu reprezentovaná písmenem „X“ u savců jich zatím identifikováno 17 dvě skupiny:•jedna obsahuje specifický aminokyselinový motiv kyselina glutamová-leucin-arginin (neboli ELR), který leží před prvním cysteinem CXC motivu• druhá pak ELR sekvenci neobsahuje ELR pozitivní CXC chemokiny specificky indukují migraci neutrofilů typický zástupce této podskupiny = IL-8

IL-8


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

  • C chemokiny

  •  oproti ostatním chemokinlm obsahují jen dva N-koncové cysteiny a jeden cystein níže položený zatím pospány dva chemokiny, XCL1 (lymphotactin-a) a XCL2 (lymphotactin-ß) atrahují prekurzory T-buněk do brzlíku

  • CX3C chemokiny

  • mezi dvěma cysteinovými zbytky obsahují tři jiné aminokyseliny zatím popsán jen jeden zástupce této podskupiny: fractalkin (nebo též CX3CL) secernován na povrch buňky, kde pravděpodobně slouží jako adhezní molekula i jako atraktant

Role chemokinů v mozku není příliš prozkoumá. Účastní se nejspíše odpovědí známek zánětu navozeném mukopolysacharidy buněk stěn grampozitivních bakterií.

CX3C


Neurochemie neurop ena e e neurotrofick faktory 7 p edn ka

Co si pamatovat z dnešní přednášky

  • neurotrofické faktory vs. neuropeptidy

  • neurotrofické faktory: klasifikace

  • neurotrofické faktory: NTF rodina

  • neurotrofické faktory: GDNF rodina

  • neurotrofické faktory: skladování a výlev

  • neurotrofické faktory: chemokiny

  • puriny: příklad farmakologie receptorů


  • Login