Фолий кислотасы (FA), бир көмүртектүү метаболизм, нуклеотид синтези, ДНКны оңдоо жана метилдөө сыяктуу негизги клеткалык процесстерде катышкан В витамининин туундусу. Бул preprint изилдөөдө изилдөөчүлөр фолий кислотасы өнөкөт алкоголдук таасирдин мээ кабыгында пайда кылган нейротоксикалык таасирлерине антиоксиданттык деңгээлде гана эмес, белок сапатын көзөмөлдөө системасы болгон протеостаз жана эндоплазмалык ретикулумдун (ER) стресс жообу аркылуу да таасир этеби же жокпу деген суроону изилдешкен. Өнөкөт алкоголго кабылган чычкандарда фолий кислотасы жүрүм-турум көрсөткүчтөрүн жакшыртып, кортикалдык гистопатологиялык жабыркоону, кычкылдануу стрессин жана митохондрия/ER ультраструктуралык бузулууларын азайткан. Ошол эле учурда HSP90 жана GRP78 жогорулашын басаңдатып, PERK/ATF4/CHOP стресс сигналын азайтып, HSP70, HSF1 жана LAMP2A сыяктуу протеостазга байланыштуу жооптордун бир бөлүгүн кайра жогорулаткан.

PC12 клеткаларында жүргүзүлгөн механисттик эксперименттер этанол HSP90 белогунун көлөмүн жана HSP90 ацетилденүүсүн жогорулатарын көрсөткөн. Фолий кислотасы бул жогорулаштарды азайтып; митохондрия мембранасынын потенциалын, ATP өндүрүшүн, ДНК бүтүндүгүн жана клетканын жашоосун колдогон натыйжаларды берген. HSP90 ашыкча экспрессиясы фолий кислотасынын ER стрессин басаңдатуучу таасирин алсыраткан, ал эми ацетилденүүнү күчөтүүчү trichostatin A колдонуу фолий кислотасынын айрым коргоочу таасирлерин жарым-жартылай жокко чыгарган. Molecular docking, CETSA жана DARTS натыйжалары HSP90 фолий кислотасынын мүмкүн болгон молекулалык максаттарынын бири болушу мүмкүн экенин колдойт; бирок түз физикалык байланыш азырынча так биофизикалык ыкмалар менен ырасталган эмес.

Изилдөөнүн негизги көйгөйү

Өнөкөт же ашыкча алкогол колдонуу үйрөнүү, эс тутум жана эмоциялык жөнгө салуу менен байланышкан нейрондук чынжырларга терс таасир этиши мүмкүн. Алкоголдук таасир митохондрия функциясын бузуп, ATP өндүрүшүн азайтып, реактивдүү кычкылтек түрлөрүнүн (ROS) түзүлүшүн көбөйтүп жана клеткалык стресс жоопторун активдештириши мүмкүн.

Бул жабыркоону кычкылдануу стресси менен гана түшүндүрүүгө болбой турганы барган сайын көбүрөөк кабыл алынууда. Митохондриянын бузулушу, эндоплазмалык ретикулум стресси, белок сапатын көзөмөлдөөнүн бузулушу жана метаболикалык кайра программалоо бири-бирин күчөтө алган стресс тармагын түзүшү мүмкүн.

Бул изилдөө көңүл бурган негизги суроо төмөнкүдөй: Фолий кислотасы HSP90 борборлуу протеостаз жана ER стресс механизмдерин жөнгө салуу аркылуу алкоголдон келип чыккан мээ жабыркоосун азайта алабы?

Протеостаз Деген Эмне жана Алкоголь Бул Системаны Эмне Үчүн Бузушу Мүмкүн?

Протеостаз — клеткада белоктордун туура бүктөлүшүн, жабыркаган белоктордун оңдолушун же чыгарылып кетишин жана белок сапатынын сакталышын камсыз кылган интеграцияланган система. HSP70, HSP90, HSC70 жана LAMP2A сыяктуу белоктор бул тармактын маанилүү компоненттерине кирет.

Узакка созулган алкоголдук таасир туура эмес бүктөлгөн же жабыркаган белоктордун жүгүн көбөйтүшү мүмкүн. Мындай учурда клетканын шаперон системаларына түшкөн басым жогорулайт. Эгер бул системалар тең салмакты калыбына келтире албаса, протеотоксикалык стресс менен ER стресси бири-бирин күчөтүшү мүмкүн.

HSP90 эмнеге маанилүү?

Heat Shock Protein 90 (HSP90), көптөгөн кардар белоктордун бүктөлүшү жана туруктуулугуна катышкан ATP-көз каранды молекулалык шаперон.

HSP90 активдүүлүгү белоктун көлөмү менен гана эмес, ацетилденүү сыяктуу post-translational модификациялар аркылуу да жөнгө салынышы мүмкүн. HSP90дун ашыкча же ылайыксыз активдүүлүгү клетканын кадимки стресс адаптациясынан maladaptive протеостаз абалына өтүүсүнүн бир бөлүгү болушу мүмкүн.

Изилдөөдө өнөкөт алкоголдук таасир HSP90 белогунун деңгээлин жогорулаткан, бирок Hsp90 mRNA деңгээли олуттуу өзгөргөн эмес. Бул натыйжа HSP90 көбөйүшү жок дегенде жарым-жартылай транскрипциядан кийинки же белок туруктуулугу деңгээлиндеги механизмдер менен байланыштуу болушу мүмкүн экенин көрсөтөт.

Фолий Кислотасы HSP90го Түз Байланабы?

Изилдөө HSP90ду алгач тармактык фармакология ыкмасы аркылуу мүмкүн болгон максат катары аныктаган. Фолий кислотасынын болжолдонгон максаттары менен алкоголго байланыштуу мээ жабыркоосу гендеринин ортосунда 30 жалпы ген табылып, HSP90 тармактагы борбордук түйүндөрдүн бири катары алдыга чыккан.

Молекулалык docking анализинде фолий кислотасы менен HSP90 ортосунда болжол менен −8,6 kcal/mol байланыш энергиясы эсептелип; LEU93, ASN37, SER38 жана ASP39 аймактары менен өз ара аракеттенүү болжолдонгон.

Docking өз алдынча физикалык байланыштын эксперименттик далили болуп эсептелбейт. Ошондуктан изилдөөчүлөр кошумча эки клеткалык максат–өз ара аракеттенүү тестин колдонушкан.

CETSA экспериментинде фолий кислотасы бар учурда HSP90дун жылуулук туруктуулугу жогорулаганы байкалган. DARTS экспериментинде болсо HSP90 протеаза менен ажыроого кыйла туруктуу болгону билдирилген.

Бул маалыматтар фолий кислотасы менен HSP90 ортосунда өз ара аракеттенүү болушу мүмкүн экенин колдойт. Бирок авторлор түз байланышты андан ары өнүккөн биофизикалык ыкмалар менен ырастоо керектигин ачык белгилешет.

Жаныбар модели кандай түзүлгөн?

Сегиз жумалык эркек C57BL/6J чычкандары беш топко бөлүнгөн:

• Контроль
• Алкоголь модели
• Фолий кислотасы
• 4-PBA
• 17-AAG

Ар бир топто 20 чычкан болгон.

Контроль тобу алкоголсуз изокалориялык Lieber-DeCarli диетасын алса, башка топтор %4 v/v алкоголь камтыган Lieber-DeCarli суюк диетасын колдонушкан.

Фолий кислотасы:

5 mg/kg/күн, жумасына алты күн, жалпы 12 жума ооз аркылуу гаваж менен берилген.

ER стрессин бутага алган 4-PBA жана HSP90 ингибитору 17-AAG болсо өнөкөт алкоголдук таасир түзүлгөндөн кийин акыркы үч жумада колдонулган.

Жүрүм-турум тесттеринде эмне байкалган?

Алкоголдук таасир elevated plus maze жана Y-maze тесттеринде изилдөө жүрүм-турумун азайтып, forced swimming тестинде кыймылсыздык жүрүм-турумун жогорулаткан.

Фолий кислотасын алган чычкандарда бул жүрүм-турум өзгөрүүлөрүнүн маанилүү бөлүгү жеңилдеген. Ушундай багыттагы жакшыртуулар 4-PBA жана 17-AAG топторунда да байкалган.

Бул окшоштук ER стресси жана HSP90 менен байланышкан процесстер алкоголдон келип чыккан жүрүм-турум бузулууларын шарттаган механизмдин бөлүктөрүнүн бири болушу мүмкүн деген түшүндүрмөнү колдойт.

Кортикалдык ткандын жабыркоосу

H&E боёосу алкоголь тобунда нейрондук уюшулуунун бузулушун жана вакуолярдык дегенерацияны көрсөткөн. Nissl боёосунда Nissl денечелеринин тыгыздыгы азайган.

Фолий кислотасы колдонулгандан кийин нейрондордун жайгашуусу тартиптүү болуп, вакуолизация азайган жана Nissl тыгыздыгы алкоголь моделине салыштырмалуу жогорулаган.

Алкоголь Митохондрияга жана Эндоплазмалык Ретикулумга Кантип Таасир Этти?

Алкоголго кабылган чычкандардын кортексинде антиоксидант ферменттеринин активдүүлүгү азайып, ROS деңгээли жогорулаган.

Трансмиссиялык электрондук микроскопия:

• митохондриянын шишиши,
• митохондрия кристаларынын бузулушу,
• эндоплазмалык ретикулумдун кеңейиши

сыяктуу ультраструктуралык жабыркоолорду көрсөткөн.

Фолий кислотасы бул структуралык өзгөрүүлөрдүн күчүн азайткан.

HSP90 жана GRP78 эмне үчүн чогуу жогорулады?

Иммунофлуоресценттик изилдөөлөрдө алкоголдук таасирден кийин кортикалдык клеткаларда HSP90 да, ER стресс шаперону GRP78 да жогорулап, эки белоктун ко-локализациясы күчөгөн.

Бул табылга клетканын белок сапатын көзөмөлдөө системасы менен ER стресс жообу бир убакта активдешкенин көрсөтөт.

Фолий кислотасы HSP90 жана GRP78 деңгээлдерин тең азайткан.

PERK–ATF4–CHOP Жолу Деген Эмне?

PERK — эндоплазмалык ретикулумда белок бүктөлүү стресси пайда болгондо активдеше турган үч негизги unfolded protein response сенсорунун бири.

Узакка созулган же чечилбеген ER стресси учурунда PERK сигналы ATF4 жана CHOP аркылуу клетка өлүмүнө салым кошушу мүмкүн.

Алкоголь тобунда:

• GRP78 ↑
• p-PERK ↑
• ATF4 ↑
• CHOP ↑

табылган.

Фолий кислотасы бул жогорулаштарды олуттуу азайткан.

Бул натыйжа фолий кислотасы алкоголдон келип чыккан maladaptive ER стрессин басаңдатат деген түшүндүрмөнү колдойт.

Протеостазга байланышкан башка белоктор

Алкоголдук таасирден кийин HSP70 жана HSF1 деңгээлдери төмөндөп, LAMP2A сигналы азайган.

Фолий кислотасын колдонуу:

• HSP70ти жогорулаткан,
• HSF1 жообун жарым-жартылай калыбына келтирген,
• LAMP2A деңгээлин жогорулаткан.

Бул өзгөрүүлөр белок сапатын көзөмөлдөө мүмкүнчүлүгүнүн жарым-жартылай калыбына келиши менен шайкеш.

LAMP2A жана HSC70 Эмне Үчүн Маанилүү?

LAMP2A жана HSC70, шаперон аркылуу жүрүүчү аутофагия (Chaperone-Mediated Autophagy, CMA) системасынын негизги компоненттерине кирет.

CMA айрым цитозолдук белокторду лизосомага тандап ташып, ажыратууну камсыз кылат.

Изилдөөдө этанол таасири LAMP2A жана HSC70 белокторун азайтса, фолий кислотасы бул белоктордун деңгээлин жогорулаткан.

Бирок изилдөөчүлөр CMA активдүүлүгүн түз агым өлчөөсү менен баалашкан эмес. Ошондуктан натыйжаларды “CMA так активдештирилди” деп чечмелөөгө болбойт.

Метаболомикалык анализ

Кортикалдык ткандарда UPLC-Q-TOF негизиндеги максатсыз метаболомикалык анализ жүргүзүлгөн.

Контроль менен алкоголь моделинин ортосунда 26, фолий кислотасы менен алкоголь моделинин ортосунда болсо 31 дифференциалдык метаболит аныкталган.

Volcano plot анализинде алкоголь тобунда 90 метаболит жогорулап, 41 метаболит азайганы; фолий кислотасынан кийин болсо 10 метаболит жогорулап, 31 метаболит азайганы билдирилген.

Эң байкаларлык өзгөрүүлөр:

• триптофан–кинуренин метаболизми,
• бутакталган чынжырлуу аминокислоталардын метаболизми

менен байланыштуу экени аныкталган.

Кинуренин Жолу менен ER Стрессинин Ортосунда Байланыш Барбы?

Триптофан–кинуренин жолу сезгенүү, кычкылдануу стресси жана нейроактивдүү метаболиттердин өндүрүлүшү менен байланыштуу.

PC12 клеткаларында этанол:

• IDO1 белогун жогорулаткан,
• кинуренин топтолушун көбөйткөн.

Фолий кислотасы бул өзгөрүүлөрдү жарым-жартылай азайткан.

4-PBAнын ушуга окшош багытта таасир көрсөтүшү ER стресси бул метаболикалык өзгөрүүлөр менен байланыштуу болушу мүмкүн экенин көрсөтөт.

Бирок ATF4 же IDO1 түз басылбагандыктан же ашыкча экспрессияланбагандыктан PERK/ATF4 → IDO1 → кинуренин чынжырынын себептүүлүгү азырынча такталган эмес.

PC12 клеткаларындагы этанол жабыркоосу

PC12 клеткаларында 500 mM этанол колдонулган.

Бул таасир:

• клетканын жашоосун азайткан,
• ROSту жогорулаткан,
• митохондрия мембранасынын потенциалын төмөндөткөн,
• ATP өндүрүшүн азайткан,
• comet assay менен ДНК жабыркоосун көбөйткөн,
• γ-H2AX сигналын жогорулаткан.

Фолий кислотасы үчүн 20 жана 40 µM дозалары кийинки эксперименттерде колдонулуп, бул дозалар этанол пайда кылган клеткалык жабыркоонун маанилүү бөлүгүн азайткан.

HSP90дун Ашыкча Экспрессиясы Фолий Кислотасынын Таасирин Өзгөрттүбү?

Ооба. HSP90 ашыкча экспрессияланган PC12 клеткаларында фолий кислотасынын HSP90, GRP78, p-PERK, ATF4 жана CHOP үстүндөгү басаңдатуучу таасирлери алсыраган.

Бул натыйжа HSP90 алкоголдук стресс учурунда жөн гана көбөйгөн маркер эмес экенин, фолий кислотасынын коргоочу таасирлеринин пайда болушунда функционалдык роль ойношу мүмкүн экенин колдойт.

HSP90 ингибитору 17-AAG болсо көптөгөн өлчөөлөрдө фолий кислотасына окшош багыттагы натыйжаларды берген.

HSP90 Ацетилденүүсү Эмне Үчүн Критикалык?

HSP90 функциясы ацетилденүү аркылуу жөнгө салынышы мүмкүн. Ацетилденген HSP90дун конформациясы жана шаперон активдүүлүгү өзгөрүшү мүмкүн.

Изилдөөдө этанол:

Ac-HSP90 ↑

пайда кылган.

Фолий кислотасы болсо HSP90 ацетилденүүсүн азайткан.

Ацетилденүүгө таасир эткен гистон деацетилаза ингибитору trichostatin A (TSA) кошулганда фолий кислотасынын Ac-HSP90ду азайтуучу таасири алсыраган.

TSA ошондой эле фолий кислотасынын:

• PERK/ATF4/CHOP сигналын басаңдатуу,
• LAMP2A жана HSC70ти жогорулатуу,
• апоптозду азайтуу

таасирлеринин бир бөлүгүн кайра кайтарган.

Апоптоз натыйжалары

Этанол таасири:

• апоптотикалык клеткалардын үлүшүн жогорулаткан,
• Bax деңгээлин жогорулаткан,
• cleaved caspase-3 деңгээлин жогорулаткан,
• Bcl-2 деңгээлин азайткан.

Фолий кислотасы бул өзгөрүүлөрдүн көбүнө карама-каршы багытта таасир эткен.

TSA колдонуу коргоочу таасирдин бир бөлүгүн азайткан.

Адамдын AUD Мээ Маалыматы Эмнени Көрсөттү?

Изилдөөчүлөр GSE182173 маалымат топтомундагы адамдын префронталдык кортексинин транскриптомун кайра анализдешкен.

Gene Set Enrichment Analysis натыйжалары боюнча:

• neuronal ensheathment: Контроль багытында, NES = 2,380
• oligodendrocyte differentiation: Контроль багытында, NES = 2,254
• lysosome organization: Контроль багытында, NES = 1,693
• KEAP1–NRF2 signaling: AUD багытында, NES = −1,897

табылган.

AUD тобунда миелинге байланышкан PLP1 жана MAG экспрессиясы төмөн, ал эми кычкылдануу стрессине байланышкан GSTM1 жана NQO1 жогору болгон.

Бул натыйжалар AUD префронталдык кортексинде миелин/олигодендроцит программалары, лизосомалык гомеостаз жана кычкылдануу стресс жооптору өзгөргөнүн көрсөтөт.

Бул Адам Маалыматы HSP90 Механизмин Далилдейби?

Жок. GSE182173 анализи AUD бар адамдардын мээ кыртышындагы транскрипциялык жол өзгөрүүлөрүн гана көрсөтөт.

Маалымат топтомунда фолий кислотасы менен дарылоо жүргүзүлгөн эмес жана HSP90–фолий кислотасынын өз ара аракеттенүүсү эксперименттик түрдө текшерилген эмес.

Демек, адам транскриптом маалыматы HSP90 борборлуу механизмди түз ырастабайт; ал эксперименттик моделде байкалган стресс, лизосома жана клеткалык гомеостаз өзгөрүүлөрүнө гана клиникалык контекст берет.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Натыйжалары

Эксперименттик дизайн кыскача

Сунушталган механизм

Изилдөө түз колдогон натыйжалар

• Фолий кислотасы өнөкөт алкоголго кабылган чычкандарда жүрүм-турум жана кортикалдык гистопатология натыйжаларын жакшырткан.
• Фолий кислотасы кычкылдануу стрессин, митохондрия жана ER жабыркоосун азайткан.
• Алкоголь HSP90 белогун көбөйткөнү менен HSP90 mRNAсында олуттуу жогорулоону жараткан эмес.
• Фолий кислотасы HSP90 жана GRP78 жогорулашын азайткан.
• Фолий кислотасы PERK/ATF4/CHOP сигналын басаңдаткан.
• HSP90 ашыкча экспрессиясы фолий кислотасынын ER стрессин басаңдатуучу таасирин алсыраткан.
• Фолий кислотасы HSP90 ацетилденүүсүн азайткан.
• TSA фолий кислотасынын HSP90 ацетилденүүсүнө жана айрым протеостаз/апоптоз натыйжаларына болгон таасирин алсыраткан.
• Фолий кислотасы PC12 клеткаларында этанолдон келип чыккан митохондрия бузулуусун жана ДНК жабыркоосун азайткан.
• Фолий кислотасы триптофан–кинуренин метаболизминдеги айрым алкоголдон келип чыккан өзгөрүүлөрдү жарым-жартылай оңдогон.

Изилдөө түз далилдебеген жагдайлар

• Фолий кислотасы адамдарда алкогол колдонуу бузулушун дарылайт деп көрсөтүлгөн эмес.
• Фолий кислотасы менен HSP90 ортосунда түз физикалык байланыш так далилденген эмес.
• HSP90дун кайсы ацетилденүү аймагы критикалык экени аныкталган эмес.
• Тиешелүү деацетилаза ферменти аныкталган эмес.
• Шаперон аркылуу жүрүүчү аутофагия агымы түз өлчөнгөн эмес.
• PERK/ATF4–IDO1–кинуренин чынжырынын себептүүлүгү түз генетикалык кийлигишүү менен көрсөтүлгөн эмес.
• Адамдын GSE182173 маалыматы фолий кислотасы менен дарылоону же HSP90 механизмин түз текшербейт.

Клиникалык жактан кантип чечмелениши керек?

Изилдөөнүн натыйжалары фолий кислотасы алкоголдон келип чыккан нерв клеткасынын стрессинде биологиялык жактан маанилүү коргоочу механизмдерге ээ болушу мүмкүн экенин көрсөтөт.

Бирок колдонулган фолий кислотасынын дозасы чычкан моделине мүнөздүү жана түздөн-түз адамга которулбайт. Клиникалык натыйжалуулук, коопсуздук, доза жана дарылоо узактыгы көзөмөлдөнгөн адам изилдөөлөрүндө аныкталмайынча бул табылгаларды дарылоо сунушу катары чечмелөөгө болбойт.

Булак жана Ыкма Эскертүүсү

Түпнуска изилдөө: Folic acid attenuates alcohol-induced neurotoxicity by modulating HSP90-associated proteostasis and endoplasmic reticulum stress.

Авторлор: Nan Zhang, Kening Zhang, Huaqi Zhang, Bingxue Song, Xi Liang, Zhitong Zhou, Meilan Xue жана Hui Liang.

Мекемелер: Qingdao Medical College, Qingdao University; Department of Cardiovascular Medicine, Qingdao University Affiliated Hospital; Science Center for Future Foods, Jiangnan University.

Жарыя статусу: SSRN preprint. Рецензиядан өтө элек.

SSRN: 7346567.

Жаныбар модели: Эркек C57BL/6J чычкандары; %4 v/v этанол камтыган Lieber-DeCarli диетасы; 12 жумалык өнөкөт таасир.

Фолий кислотасын колдонуу: 5 mg/kg, ооз аркылуу гаваж, күнүнө бир жолу, жумасына алты күн.

Клеткалык модель: PC12 клеткалары, 500 mM этанол; фолий кислотасы 20 жана 40 µM.

Негизги ыкмалар: жүрүм-турум тесттери, H&E, Nissl, TEM, ROS анализи, Western blot, qRT-PCR, иммунофлуоресценция, comet assay, JC-1, immunoprecipitation, network pharmacology, molecular docking, CETSA, DARTS, максатсыз метаболомика жана адам транскриптомун кайра анализдөө.

Статистика: One-way ANOVA + Tukey же Kruskal-Wallis + Dunn; Spearman корреляциясы; көптөгөн салыштырууларда Benjamini-Krieger-Yekutieli түзөтүүсү; q < 0,05 маанилүү деп кабыл алынган.

Каржылоо: National Natural Science Foundation of China No. 82273626; Shandong Province Natural Science Foundation No. ZR2024MH073; Qingdao Key Technology Research and Industrialization Demonstration Projects No. 25-1-1-gjgg-71-nsh.

Маалыматтын жеткиликтүүлүгү: Маалыматтар суроо боюнча берилери билдирилген.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор кызыкчылыктардын кагылышы жок экенин билдиришкен.

Негизги чектөөлөр: Изилдөө preprint болуп саналат. Фолий кислотасы-HSP90 физикалык байланышы так биофизикалык ыкмалар менен ырасталган эмес. HSP90 ацетилденүү аймактары жана тиешелүү деацетилазалар аныкталган эмес. CMA агымы түз өлчөнгөн эмес. Адам транскриптом анализи экинчилик жана жол деңгээлинде; фолий кислотасы менен дарылоону текшербейт.