Năng lượng sinh học của ty thể bị khiếm khuyết ở Chuột Tg2576 AD tiền triệu chứng
Tóm tắt
Bệnh Alzheimer (AD) là một dạng sa sút trí tuệ liên quan đến tuổi tác, với các dấu hiệu bệnh lý đặc trưng gồm các mảng bám thần kinh và những tơ thần kinh bất thường, sự teo não và mất mát các đầu tận synap. Chức năng năng lượng ty thể bất thường được cho là yếu tố góp phần vào sự suy giảm nhận thức quan sát được ở AD. Chúng tôi giả thuyết rằng, trong sự hiện diện của peptide độc tố thần kinh beta-amyloid liên quan đến AD, hô hấp ty thể bị tổn thương sớm ở các đầu tận synap, nơi rất quan trọng cho hiệu suất nhận thức, đặc biệt ở các trung tâm nhận thức của não. Chúng tôi đã so sánh mức tiêu thụ oxy ở ty thể synaps và ty thể perikaryal được chuẩn bị từ vỏ não và tiểu não của chuột hoang dã (WT) và chuột Tg2576 chuyển gen AD. So với chuột WT, chuột Tg2576 cho thấy mức hô hấp ty thể giảm ở vỏ não, đặc biệt là ở phần synaps, trong khi ty thể perikaryal không bị ảnh hưởng. Không có phần ty thể nào bị ảnh hưởng ở tiểu não của chuột Tg2576 so với WT. Sự xuất hiện của một khiếm khuyết năng lượng sinh học ở các đầu tận synap của chuột quá biểu hiện beta-amyloid đột biến, đặc biệt ở một khu vực của não quan trọng cho nhận thức, chỉ ra vai trò sớm của các khiếm khuyết ty thể trong sự khởi phát của các khiếm khuyết nhận thức ở AD.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Duara R., Grady C., Haxby J., Sundaram M., Cutler N. R., Heston L., et al., Positron emission tomography in Alzheimer’s disease, Neurology, 1986, 36, 879–887
Haxby J. V., Grady C. L., Duara R., Schlageter N., Berg G., Rapoport S. I., Neocortical metabolic abnormalities precede nonmemory cognitive defects in early Alzheimer’s-type dementia, Arch Neurol, 1986, 43, 882–885
Butterworth R. F., Besnard A. M., Thiamine-dependent enzyme changes in temporal cortex of patients with Alzheimer’s disease, Metab Brain Dis, 1990, 5, 179–184
Mastrogiacoma F., Lindsay J. G., Bettendorff L., Rice J., Kish S. J., Brain protein and alpha-ketoglutarate dehydrogenase complex activity in Alzheimer’s disease, Ann Neurol, 1996, 39, 592–598
Sorbi S., Bird E. D., Blass J. P., Decreased pyruvate dehydrogenase complex activity in Huntington and Alzheimer brain, Ann Neurol, 1983, 13, 72–78
Perry E. K., Perry R. H., Tomlinson B. E., Blessed G., Gibson P. H., Coenzyme A-acetylating enzymes in Alzheimer’s disease: possible cholinergic ‘compartment’ of pyruvate dehydrogenase, Neurosci Lett, 1980, 18, 105–110
Parker W. D., Parks J., Filley C. M., Kleinschmidtdemasters B. K., Electron-Transport Chain Defects in Alzheimers-Disease Brain, Neurology, 1994, 44, 1090–1096
Maurer I., Zierz S., Moller H. J., A selective defect of cytochrome c oxidase is present in brain of Alzheimer disease patients, Neurobiol Aging, 2000, 21, 455–462
Cottrell D. A., Blakely E. L., Johnson M. A., Ince P. G., Turnbull D. M., Mitochondrial enzyme-deficient hippocampal neurons and choroidal cells in AD, Neurology, 2001, 57, 260–264
Kish S. J., Bergeron C., Rajput A., Dozic S., Mastrogiacomo F., Chang L.J., et al., Brain cytochrome oxidase in Alzheimer’s disease, J Neurochem, 1992, 59, 776–779
Swerdlow R. H., Khan S. M., A “mitochondrial cascade hypothesis” for sporadic Alzheimer’s disease, Med Hypotheses, 2004, 63, 8–20
Yao J., Irwin R. W., Zhao L., Nilsen J., Hamilton R. T., Brinton R. D., Mitochondrial bioenergetic deficit precedes Alzheimer’s pathology in female mouse model of Alzheimer’s disease, Proc Natl Acad Sci USA, 2009, 106, 14670–14675
Dragicevic N., Mamcarz M., Zhu Y. Y., Buzzeo R., Tan J., Arendash G. W., Bradshaw P. C., Mitochondrial amyloid-beta levels are associated with the extent of mitochondrial dysfunction in different brain regions and the degree of cognitive impairment in Alzheimer’s transgenic mice, J Alzheimers Dis, 2010, 20, S535–S550
Hsiao K., Chapman P., Nilsen S., Eckman C., Harigaya Y., Younkin S., et al., Correlative memory deficits, A beta elevation, and amyloid plaques in transgenic mice, Science, 1996, 274, 99–102
Brown M. R., Sullivan P. G., Geddes J. W., Synaptic mitochondria are more susceptible to Ca2+ overload than nonsynaptic mitochondria, J Biol Chem, 2006, 281, 11658–11668
Choi S. W., Gerencser A.A., Nicholls D. G., Bioenergetic analysis of isolated cerebrocortical nerve terminals on a microgram scale: spare respiratory capacity and stochastic mitochondrial failure. J Neurochem, 2009, 109, 1179–1191
Wang J., Ho L., Zhao W., Ono K., Rosensweig C., Chen L., et al., Grape-derived polyphenolics prevent Abeta oligomerization and attenuate cognitive deterioration in a mouse model of Alzheimer’s disease, J Neurosci, 2008, 28, 6388–6392
Du H., Guo L., Yan S., Sosunov A. A., McKhann G. M., Yan S. S., Early deficits in synaptic mitochondria in an Alzheimer’s disease mouse model, Proc Natl Acad Sci USA, 2010, 107, 18670–18675
Hansson Petersen C. A., Alikhani N., Behbahani H., Wiehager B., Pavlov P. F., Alafuzoff I., et al., The amyloid beta-peptide is imported into mitochondria via the TOM import machinery and localized to mitochondrial cristae, Proc Natl Acad Sci USA, 2008, 105, 13145–13150
Devi L., Prabhu B. M., Galati D. F., Avadhani N. G., Anandatheerthavarada H. K., Accumulation of amyloid precursor protein in the mitochondrial import channels of human Alzheimer’s disease brain is associated with mitochondrial dysfunction, J Neurosci, 2006, 26, 9057–9068
Crouch P. J., Blake R, Duce J. A., Ciccotosto G.D., Li Q.X., Barnham K.J., et al., Copper-dependent inhibition of human cytochrome c oxidase by a dimeric conformer of amyloid-beta 1–42, J Neurosci, 2005, 25, 672–679
Manczak M., Anekonda T.S., Henson E., Park B.S., Quinn J., Reddy P.H., Mitochondria are a direct site of A beta accumulation in Alzheimer’s disease neurons: implications for free radical generation and oxidative damage in disease progression, Hum Mol Genet, 2006, 15, 1437–1449