Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Biểu hiện của CHRFAM7A và CHRNA7 trong tế bào thần kinh và não sau khi tử vong của bệnh nhân nhiễm HIV: những cân nhắc cho rối loạn nhận thức liên quan đến HIV
Tóm tắt
Mặc dù đã có những tiến bộ gần đây trong việc điều trị bằng thuốc kháng retrovirus, virus gây suy giảm miễn dịch ở người loại 1 (HIV-1) vẫn là một mối đe dọa sức khỏe toàn cầu. HIV-1 ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương bằng cách phát hành các protein virus kích hoạt sự chết tế bào thần kinh và viêm thần kinh, đồng thời thúc đẩy các biến đổi được biết đến là rối loạn nhận thức liên quan đến HIV (HAND). Rối loạn này vẫn chưa được hiểu đầy đủ, và chưa có các phương pháp điều trị cụ thể. Gần đây, chúng tôi đã chứng minh rằng protein màng HIV-1 gp120IIIB kích hoạt một cách chức năng sự tăng cường biểu hiện của thụ thể acetylcholine α7-nicotinic (α7) trong các tế bào thần kinh. Hơn nữa, việc tăng cường này thúc đẩy sự chết tế bào có thể bị loại trừ bằng các chất đối kháng thụ thể, cho thấy rằng α7 có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của HAND. Việc sao chép một phần gen mã hóa cho α7, được biết đến với tên gọi CHRFAM7A, điều chỉnh tiêu cực sự biểu hiện của α7 nhưng vai trò của nó trong nhiễm HIV vẫn chưa được nghiên cứu. Do đó, chúng tôi đã nghiên cứu các mẫu hình điều chỉnh của CHRNA7 và CHRFAM7A trong các điều kiện in vitro khác nhau của gp120IIIB. Ngoài ra, chúng tôi đã đo lường mức độ biểu hiện của CHRNA7 và CHRFAM7A trong các mẫu não sau khi tử vong từ những bệnh nhân mắc nhiều giai đoạn khác nhau của HAND. Kết quả của chúng tôi cho thấy sự kích thích biểu hiện của CHRNA7 đi kèm với sự giảm sút đáng kể của CHRFAM7A trong các tế bào thần kinh khi tiếp xúc với nồng độ gp120IIIB ở mức bệnh lý. Kết quả của chúng tôi gợi ý về sự điều hòa không bình thường của biểu hiện CHRFAM7A và CHRNA7 ở hạch nền từ các mẫu não sau khi tử vong của những đối tượng HIV+ và mở rộng hiểu biết hiện tại về hậu quả của nhiễm HIV trong não.
Từ khóa
#HIV-1 #rối loạn nhận thức liên quan đến HIV #thụ thể acetylcholine α7-nicotinic #CHRFAM7A #CHRNA7 #tế bào thần kinhTài liệu tham khảo
Adle-Biassette H, Levy Y, Colombel M et al (1995) Neuronal apoptosis in HIV infection in adults. Neuropathol Appl Neurobiol 21:218–227
Antinori A, Arendt G, Becker JT et al (2007) Updated research nosology for HIV-associated neurocognitive disorders. Neurology 69:1789–1799. doi:10.1212/01.WNL.0000287431.88658.8b
Araud T, Graw S, Berger R et al (2011) The chimeric gene CHRFAM7A, a partial duplication of the CHRNA7 gene, is a dominant negative regulator of α7*nAChR function. Biochem Pharmacol 82:904–914. doi:10.1016/j.bcp.2011.06.018
Azam L, Winzer-Serhan U, Leslie FM (2003) Co-expression of alpha7 and beta2 nicotinic acetylcholine receptor subunit mRNAs within rat brain cholinergic neurons. Neuroscience 119:965–977
Ballester LY, Capó-Vélez CM, García-Beltrán WF et al (2012) Up-regulation of the neuronal nicotinic receptor α7 by HIV glycoprotein 120: potential implications for HIV-associated neurocognitive disorder. J Biol Chem 287:3079–3086. doi:10.1074/jbc.M111.262543
Bardi G, Sengupta R, Khan MZ et al (2006) Human immunodeficiency virus gp120-induced apoptosis of human neuroblastoma cells in the absence of CXCR4 internalization. J Neurovirol 12:211–218. doi:10.1080/13550280600848373
Benfante R, Antonini RA, De Pizzol M et al (2011) Expression of the α7 nAChR subunit duplicate form (CHRFAM7A) is down-regulated in the monocytic cell line THP-1 on treatment with LPS. J Neuroimmunol 230:74–84. doi:10.1016/j.jneuroim.2010.09.008
Berger JR, Arendt G (2000) HIV dementia: the role of the basal ganglia and dopaminergic systems. J Psychopharmacol Oxf Engl 14:214–221
Berger JR, Nath A (1997) HIV dementia and the basal ganglia. Intervirology 40:122–131
Berger JR, Nath A, Greenberg RN et al (2000) Cerebrovascular changes in the basal ganglia with HIV dementia. Neurology 54:921–926
Berrada F, Ma D, Michaud J et al (1995) Neuronal expression of human immunodeficiency virus type 1 env proteins in transgenic mice: distribution in the central nervous system and pathological alterations. J Virol 69:6770–6778
Bhaskaran K, Mussini C, Antinori A et al (2008) Changes in the incidence and predictors of human immunodeficiency virus-associated dementia in the era of highly active antiretroviral therapy. Ann Neurol 63:213–221. doi:10.1002/ana.21225
Bonsi P, Cuomo D, Martella G et al (2011) Centrality of striatal cholinergic transmission in basal ganglia function. Front Neuroanat 5:6. doi:10.3389/fnana.2011.00006
Brew BJ, Rosenblum M, Cronin K, Price RW (1995) AIDS dementia complex and HIV-1 brain infection: clinical-virological correlations. Ann Neurol 38:563–570. doi:10.1002/ana.410380404
Buzy JM, Brenneman DE, Siegal FP et al (1989) Cerebrospinal fluid from cognitively impaired patient with acquired immunodeficiency syndrome shows gp120-like neuronal killing in vitro. Am J Med 87:361–362
Cashion MF, Banks WA, Bost KL, Kastin AJ (1999) Transmission routes of HIV-1 gp120 from brain to lymphoid tissues. Brain Res 822:26–33
Catani MV, Corasaniti MT, Navarra M et al (2000) gp120 induces cell death in human neuroblastoma cells through the CXCR4 and CCR5 chemokine receptors. J Neurochem 74:2373–2379
Clifford DB, Ances BM (2013) HIV-associated neurocognitive disorder. Lancet Infect Dis 13:976–986. doi:10.1016/S1473-3099(13)70269-X
Corboy JR, Buzy JM, Zink MC, Clements JE (1992) Expression directed from HIV long terminal repeats in the central nervous system of transgenic mice. Science 258:1804–1808
Costantini TW, Dang X, Coimbra R et al (2014) CHRFAM7A, a human-specific and partially duplicated α7-nicotinic acetylcholine receptor gene with the potential to specify a human-specific inflammatory response to injury. J Leukoc Biol. doi:10.1189/jlb.4RU0814-381R
Cysique LA, Brew BJ (2011) Prevalence of non-confounded HIV-associated neurocognitive impairment in the context of plasma HIV RNA suppression. J Neurovirol 17:176–183. doi:10.1007/s13365-011-0021-x
Cysique LA, Maruff P, Brew BJ (2004) Prevalence and pattern of neuropsychological impairment in human immunodeficiency virus-infected/acquired immunodeficiency syndrome (HIV/AIDS) patients across pre- and post-highly active antiretroviral therapy eras: a combined study of two cohorts. J Neurovirol 10:350–357. doi:10.1080/13550280490521078
Dani JA, Lester RA (2001) Nicotinic acetylcholine receptors in neurons. In: eLS. John Wiley & Sons, Ltd
Davis CB, Dikic I, Unutmaz D et al (1997) Signal transduction due to HIV-1 envelope interactions with chemokine receptors CXCR4 or CCR5. J Exp Med 186:1793–1798
De Luca V, Likhodi O, Van Tol HHM et al (2006) Regulation of alpha7-nicotinic receptor subunit and alpha7-like gene expression in the prefrontal cortex of patients with bipolar disorder and schizophrenia. Acta Psychiatr Scand 114:211–215. doi:10.1111/j.1600-0447.2006.00785.x
de Lucas-Cerrillo AM, Maldifassi MC, Arnalich F et al (2011) Function of partially duplicated human α7 nicotinic receptor subunit CHRFAM7A gene: potential implications for the cholinergic anti-inflammatory response. J Biol Chem 286:594–606. doi:10.1074/jbc.M110.180067
Desai M, Hu N, Byrd D, Yu Q (2013) Neuronal apoptosis in HIV-1-associated central nervous diseases and neuropathic pain. In: Rudner J (ed) Apoptosis. InTech
Di Stefano M, Gray F, Leitner T, Chiodi F (1996) Analysis of ENV V3 sequences from HIV-1-infected brain indicates restrained virus expression throughout the disease. J Med Virol 49:41–48. doi:10.1002/(SICI)1096-9071(199605)49:1<41::AID-JMV7>3.0.CO;2-K
Everall I, Barnes H, Spargo E, Lantos P (1995) Assessment of neuronal density in the putamen in human immunodeficiency virus (HIV) infection. Application of stereology and spatial analysis of quadrats. J Neurovirol 1:126–129
Gault J, Robinson M, Berger R et al (1998) Genomic organization and partial duplication of the human alpha7 neuronal nicotinic acetylcholine receptor gene (CHRNA7). Genomics 52:173–185. doi:10.1006/geno.1998.5363
Gelbard HA, James HJ, Sharer LR et al (1995) Apoptotic neurons in brains from paediatric patients with HIV-1 encephalitis and progressive encephalopathy. Neuropathol Appl Neurobiol 21:208–217
Ghafouri M, Amini S, Khalili K, Sawaya BE (2006) HIV-1 associated dementia: symptoms and causes. Retrovirology 3:28. doi:10.1186/1742-4690-3-28
Gilbert M, Kirihara J, Mills J (1991) Enzyme-linked immunoassay for human immunodeficiency virus type 1 envelope glycoprotein 120. J Clin Microbiol 29:142–147
González-Scarano F, Martín-García J (2005) The neuropathogenesis of AIDS. Nat Rev Immunol 5:69–81. doi:10.1038/nri1527
Grant I, Franklin DR, Deutsch R et al (2014) Asymptomatic HIV-associated neurocognitive impairment increases risk for symptomatic decline. Neurology 82:2055–2062. doi:10.1212/WNL.0000000000000492
Heaton RK, Franklin DR, Ellis RJ et al (2011) HIV-associated neurocognitive disorders before and during the era of combination antiretroviral therapy: differences in rates, nature, and predictors. J Neurovirol 17:3–16. doi:10.1007/s13365-010-0006-1
Hesselgesser J, Halks-Miller M, DelVecchio V et al (1997) CD4-independent association between HIV-1 gp120 and CXCR4: functional chemokine receptors are expressed in human neurons. Curr Biol 7:112–121
Hesselgesser J, Taub D, Baskar P et al (1998) Neuronal apoptosis induced by HIV-1 gp120 and the chemokine SDF-1 alpha is mediated by the chemokine receptor CXCR4. Curr Biol 8:595–598
Jana A, Pahan K (2004) Human immunodeficiency virus type 1 gp120 induces apoptosis in human primary neurons through redox-regulated activation of neutral sphingomyelinase. J Neurosci Off J Soc Neurosci 24:9531–9540. doi:10.1523/JNEUROSCI.3085-04.2004
Joint United Nations Programme on HIV/AIDS (UNAIDS) (2013) Global Report: UNAIDS report on global AIDS epidemic 2013.
Jones MV, Bell JE, Nath A (2000) Immunolocalization of HIV envelope gp120 in HIV encephalitis with dementia. AIDS Lond Engl 14:2709–2713
Kaul M, Zheng J, Okamoto S et al (2005) HIV-1 infection and AIDS: consequences for the central nervous system. Cell Death Differ 12(Suppl 1):878–892. doi:10.1038/sj.cdd.4401623
Kaul M, Ma Q, Medders KE et al (2007) HIV-1 coreceptors CCR5 and CXCR4 both mediate neuronal cell death but CCR5 paradoxically can also contribute to protection. Cell Death Differ 14:296–305. doi:10.1038/sj.cdd.4402006
Koneru R, Olive MF, Tyor WR (2014) Combined antiretroviral therapy reduces brain viral load and pathological features of HIV encephalitis in a mouse model. J Neurovirol 20:9–17. doi:10.1007/s13365-013-0223-5
Kong LY, Wilson BC, McMillian MK et al (1996) The effects of the HIV-1 envelope protein gp120 on the production of nitric oxide and proinflammatory cytokines in mixed glial cell cultures. Cell Immunol 172:77–83. doi:10.1006/cimm.1996.0217
Kure K, Weidenheim KM, Lyman WD, Dickson DW (1990) Morphology and distribution of HIV-1 gp41-positive microglia in subacute AIDS encephalitis. Pattern of involvement resembling a multisystem degeneration. Acta Neuropathol (Berl) 80:393–400
Lee C, Liu Q-H, Tomkowicz B et al (2003) Macrophage activation through CCR5- and CXCR4-mediated gp120-elicited signaling pathways. J Leukoc Biol 74:676–682. doi:10.1189/jlb.0503206
Lucey DR, VanCott TC, Loomis LD et al (1993) Measurement of cerebrospinal fluid antibody to the HIV-1 principal neutralizing determinant (V3 loop). J Acquir Immune Defic Syndr 6:994–1001
Meucci O, Miller RJ (1996) gp120-induced neurotoxicity in hippocampal pyramidal neuron cultures: protective action of TGF-beta1. J Neurosci Off J Soc Neurosci 16:4080–4088
Mothobi NZ, Brew BJ (2012) Neurocognitive dysfunction in the highly active antiretroviral therapy era. Curr Opin Infect Dis 25:4–9. doi:10.1097/QCO.0b013e32834ef586
Oh SK, Cruikshank WW, Raina J et al (1992) Identification of HIV-1 envelope glycoprotein in the serum of AIDS and ARC patients. J Acquir Immune Defic Syndr 5:251–256
Ohagen A, Devitt A, Kunstman KJ et al (2003) Genetic and functional analysis of full-length human immunodeficiency virus type 1 env genes derived from brain and blood of patients with AIDS. J Virol 77:12336–12345
Okamoto S, Kang Y-J, Brechtel CW et al (2007) HIV/gp120 decreases adult neural progenitor cell proliferation via checkpoint kinase-mediated cell-cycle withdrawal and G1 arrest. Cell Stem Cell 1:230–236. doi:10.1016/j.stem.2007.07.010
Pillai SK, Pond SLK, Liu Y et al (2006) Genetic attributes of cerebrospinal fluid-derived HIV-1 env. Brain J Neurol 129:1872–1883. doi:10.1093/brain/awl136
Rolfs A, Schumacher HC (1990) Early findings in the cerebrospinal fluid of patients with HIV-1 infection of the central nervous system. N Engl J Med 323:418–419. doi:10.1056/NEJM199008093230614
Ruţă SM, Mătuşa R, Cernescu CC (1998) Cerebrospinal fluid Western blot profiles in the evolution of HIV-1 pediatric encephalopathy. Rom J Virol 49:61–71
Rychert J, Strick D, Bazner S et al (2010) Detection of HIV gp120 in plasma during early HIV infection is associated with increased proinflammatory and immunoregulatory cytokines. AIDS Res Hum Retroviruses 26:1139–1145. doi:10.1089/aid.2009.0290
Sacktor N, McDermott MP, Marder K et al (2002) HIV-associated cognitive impairment before and after the advent of combination therapy. J Neurovirol 8:136–142. doi:10.1080/13550280290049615
Santosuosso M, Righi E, Lindstrom V et al (2009) HIV-1 envelope protein gp120 is present at high concentrations in secondary lymphoid organs of individuals with chronic HIV-1 infection. J Infect Dis 200:1050–1053. doi:10.1086/605695
Toggas SM, Masliah E, Rockenstein EM et al (1994) Central nervous system damage produced by expression of the HIV-1 coat protein gp120 in transgenic mice. Nature 367:188–193. doi:10.1038/367188a0
Trujillo JR, Navia BA, Worth J et al (1996) High levels of anti-HIV-1 envelope antibodies in cerebrospinal fluid as compared to serum from patients with AIDS dementia complex. J Acquir Immune Defic Syndr Hum Retrovirol Off Publ Int Retrovirol Assoc 12:19–25
van der Zanden EP, Hilbers FW, Verseijden C et al (2012) Nicotinic acetylcholine receptor expression and susceptibility to cholinergic immunomodulation in human monocytes of smoking individuals. Neuroimmunomodulation 19:255–265. doi:10.1159/000335185
von Giesen HJ, Wittsack HJ, Wenserski F et al (2001) Basal ganglia metabolite abnormalities in minor motor disorders associated with human immunodeficiency virus type 1. Arch Neurol 58:1281–1286
Wang Y, Xiao C, Indersmitten T et al (2014) The duplicated α7 subunits assemble and form functional nicotinic receptors with the full-length α7. J Biol Chem 289:26451–26463. doi:10.1074/jbc.M114.582858
Woods SP, Moore DJ, Weber E, Grant I (2009) Cognitive neuropsychology of HIV-associated neurocognitive disorders. Neuropsychol Rev 19:152–168. doi:10.1007/s11065-009-9102-5
Xu Y, Kulkosky J, Acheampong E et al (2004) HIV-1-mediated apoptosis of neuronal cells: proximal molecular mechanisms of HIV-1-induced encephalopathy. Proc Natl Acad Sci U S A 101:7070–7075. doi:10.1073/pnas.0304859101
Zheng J, Thylin MR, Ghorpade A et al (1999) Intracellular CXCR4 signaling, neuronal apoptosis and neuropathogenic mechanisms of HIV-1-associated dementia. J Neuroimmunol 98:185–200