Alzheimers sygdom-associeret SNP Rs708727 i SLC41A1 kan øge risikoen for Parkinsons sygdom: Rapport fra udvidet slovakisk undersøgelse, del 1

Abstrakt:

SLC41A1 (A1) SNP'er rs11240569 og rs823156 er forbundet med ændret risiko for Parkinsons sygdom (PD), overvejende i asiatiske befolkninger, og rs708727 er blevet forbundet med Alzheimers sygdom (AD). I denne undersøgelse har vi undersøgt en potentiel sammenhæng mellem de tre førnævnte SNP'er og af rs9438393, rs56152218 og rs61822602 (alle tre ligger i A1-promotorregionen) med PD i den slovakiske befolkning.

Parkinsons sygdom er en neurologisk lidelse, som ofte påvirker menneskers evne til at bevæge deres krop, men mange mennesker ved måske ikke, at Parkinsons sygdom også kan påvirke folks hukommelse. Selvom dette kan bekymre nogle mennesker, er der ting, vi kan gøre for at forbedre vores hukommelse og bevare vores fysiske og mentale sundhed.

Forstå først forholdet mellem Parkinsons sygdom og hukommelse. Parkinsons sygdom ødelægger primært nervevæv, især dopaminneuroner, som er vigtige for kroppens motoriske koordination. Samtidig påvirker dopaminneuroner også vores kognitive evner, herunder opmærksomhed, arbejdshukommelse og eksekutiv funktion. Derfor kan der i det tidlige stadie af udviklingen af ​​Parkinsons sygdom være symptomer på hukommelsestab, som gradvist vil forværres.

For det andet bør vi forstå, hvordan man opretholder en god hukommelse. Selvom Parkinsons sygdom kan være bekymrende, er der måder, hvorpå vi kan hjælpe med at bevare en god hukommelse. For eksempel kan tiltag som god søvn, en afbalanceret kost, moderat motion og konstant læring af nye ting alle hjælpe os med at bevare en god hukommelse. Derudover har socialisering også vist sig at være god kognitiv træning, der fremmer regelmæssig træning af hjernens neurologiske funktioner.

Endelig bør vi bevare en positiv holdning. Mens Parkinsons sygdom kan påvirke en persons fysiske og kognitive funktion, bør vi ikke lade det blive hovedfokus i vores liv. I stedet bør vi altid bevare en positiv holdning og holde vores dage så tilfredsstillende og kærlige som muligt.

Kort fortalt er Parkinsons sygdom relateret til hukommelsen, men vi kan hjælpe med at bevare en god hukommelse gennem nogle tiltag og metoder. Derudover bør vi også bevare en positiv indstilling til bedre at kunne håndtere forskellige udfordringer. Fra dette synspunkt er vi nødt til at forbedre vores hukommelse. Cistanche kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche også kan regulere balancen af ​​neurotransmittere, såsom at øge niveauet af acetylcholin og vækstfaktorer, som er meget vigtige for hukommelse og indlæring. Derudover kan kød også forbedre blodgennemstrømningen og fremme ilttilførsel, hvilket kan sikre, at hjernen får tilstrækkelig næring og energi og derved forbedre hjernens vitalitet og udholdenhed.

Klik på kend kosttilskud for at øge hukommelsen

Ud af de seks testede SNP'er har vi kun identificeret rs708727 som værende forbundet med en øget risiko for PD-debut i slovakkerne. Den mindre allel (A) i rs708727 er forbundet med PD i dominante og fuldstændig overdominante genetiske modeller (ORD=1.36 (1.05-1.77), p=0.02 og ORCOD {{11 }}.34 (1.04-1.72), s.=0.02). Ydermere kan den genotypiske triplet GG(rs708727) + AG(rs823156) + CC(rs61822602) være klinisk relevant på trods af, at den viser en medium (h Større end eller lig med 0,5) størrelsesforskel (h=0.522) mellem PD og kontrolpopulationerne.

RandomForest-modellering har identificeret styrken af ​​de testede SNP'er til at skelne mellem PD-patienter og kontrollerne til i det væsentlige at være nul. Den identificerede association af rs708727 med PD i den slovakiske befolkning får os til at antage, at denne A1-polymorfi, som er involveret i den epigenetiske regulering af ekspressionen af ​​det ADlinkede gen PM20D1, også er involveret i patobiologien af ​​PD (eller generelt i neurodegeneration) gennem samme eller lignende mekanisme som i AD.

Nøgleord:

Parkinsons sygdom; Alzheimers sygdom; PARK16; Na+/Mg2+-veksler; SLC41A1; enkelt nukleotid polymorfi.

1. Introduktion

Rollen af ​​magnesium (Mg) homeostase (MgH) i patofysiologien af ​​Parkinsons sygdom (PD) er genstand for løbende forskning og debat. Den brede vifte af Mg-handlinger i cellulær fysiologi og på organismens niveau underbygger antagelsen om, at forstyrret MgH bidrager til de degenerative processer forbundet med PD.

Magnesium er afgørende for cellulær energi [1,2]. Det er nødvendigt for ATP-produktion, stabilisering af dets struktur og dets biologiske aktivitet [1-3]. Samlet set interfererer det med mitokondriel homeostase (MH) på forskellige niveauer, fra den strukturelle organisering af mitokondrierne til forskellige processer af mitokondriel respiration [1-6].

Det tætte forhold mellem MgH og MH er også illustreret af mitokondrierne, der tjener som hovedreservoiret for Mg2+ i cellen [7]. Desuden har Mg anti-apoptotiske, pro-proliferative og pro-vækst egenskaber, og bestanddele af Mg homeostatisk maskineri interfererer med cellulær Akt/PKB og Erk1/2 pro-overlevelsessignalering [8-10].

Neurodegenerative sygdomme, herunder PD, er karakteriseret på cellulært niveau ved beskadigelse af MH og på cellens energistabilitet, primært som følge af afvigende mitofagi, ER-stresshåndtering, retromerfunktion, ubiquitinering og tilstødende proteinomsætning, dvs. processer, der er tæt forbundet under normale fysiologiske forhold [11-13].

Mg's rolle i disse processer er kun marginalt forstået. Ikke desto mindre er både den cytoplasmatiske pool (sikret primært af coenzymet TRPM7) og den intramitokondrielle/matrix-pool (sikret af den superledende Mg2+ ionkanal Mrs2) af Mg2+ kendt for at være særligt vigtige for opretholdelse af membranpotentialet på den indre mitokondriemembran (∆ψm) [2,4-6].

Enhver dråbe af matrix [Mg2+}, der kan tilskrives cellernes Mg-udsultning eller dysfunktionen af ​​Mrs2, inducerer en depolarisering, der yderligere udløser mitofagi [14]. For nylig har Zhao og kolleger påvist, at høj glucose inducerer et fald af intracellulær [Mg2+] ledsaget af induktion af mitofagi i hFOB1.19-celler (betinget udødeliggjorte føtale osteoblaster, ATCC CRL-11372™) [ 15].

De cytoplasmatiske og indirekte intraorganelle (mitokondrielle, ER, Golgi) koncentrationer af Mg2+ er afhængige af Mg2+-transportørerne, som udgør Mg2+-transportkredsløbet i cytoplasmatisk membran [6]. Disse transportører er som følger: (1) coenzymet TRPM7, den primære cellulære Mg2+-influx-gateway og (2) Na+/Mg2+-veksleren (NME) SLC41A1 (der henvises til A1) , den vigtigste cellulære Mg2+ efflux-gateway [6,16,17].

Faktisk har Cornells gruppe antaget, at de offentliggjorte epidemiologiske data "understøtter muligheden for, at mutationer i gener, der er relevante for MgH, vil ændre PD-risikoen", men berettiger "dybere genetiske analyser af PD-patienter" for at bekræfte, at SLC41A1 (der henvises yderligere til A1) og TRPM7 er blandt disse gener [18].

Om den mulige involvering af NME A1 i starten og progressionen af ​​PD har Tucci og kolleger identificeret to nye kodende varianter af gener, der er fra PARK16-locuset, og som kun er til stede i PD-kohorten, nemlig RAB7L1 (c.470A > G p.K157R) og A1 (c.1049C > T, p.A350V) [19]. Den tidligere gruppe af Kolisek har karakteriseret A1 c.1049C > T som en forstærkning af funktionsmutation, hvilket resulterer i "forstærket Mg2+--udstrømning udført af A1-variant p.A350V", hvilket på lang sigt kan føre til "kronisk intracellulær Mg2+ --mangel, en tilstand, der findes i forskellige hjerneområder hos PD-patienter, og som forværrer processer, der udløser neuronal skade" [20].

Lin et al. har efterfølgende identificeret en sjælden funktionstab variant af A1 p.R244H i en kohorte på 80 patienter diagnosticeret med tidligt opstået PD [21]. Mekanismen bag tabet af funktion af A1 er et spørgsmål om spekulation, selvom Tatarkova og kolleger for nylig har leveret data, der gør det klart, at "tilstedeværelsen eller fraværet, og dermed funktionaliteten, af A1 påvirker mitokondrielle processer involveret i energiproduktion" [ 1]. Desuden har Li og kolleger for nylig forbundet A1-varianten p.R285Q med PD [22].

Yderligere eksperimentelle beviser for den mulige involvering af A1 i PD er blevet leveret af Lin og kolleger, som har vist, at Mg-sulfat (MgSO4) muligvis beskytter SH-SY5Y-celler mod neurotoksiciteten af ​​6-hydroxydopamin (6-OHDA ) [23]. De har desuden vist, at 6-OHDA nedsætter ekspressionen af ​​A1 (og andre magnesiotrope gener) i 6-OHDA-behandlede SH-SY5Y-celler, og at MgSO4 kan vende dets fald [23]. Den samme gruppe har også leveret data, der afslører, at 6-OHDA i en rotte-PD-model ændrer ekspressionen af ​​A1/A1 (på både RNA- og proteinniveauer), og at omfanget af denne ændring reagerer på [ MgS04] [23].

PARK16-locuset omfatter fem gener, nemlig SLC45A3, NUCKS1, RAB7L1, A1 og PM20D1 [24]. Dets rolle i modtageligheden for PD er blevet påpeget af adskillige genom-wide association undersøgelser (GWAS) og case-kontrol undersøgelser. Tre A1 enkeltnukleotidpolymorfier (SNP(s)) er blevet grundigt undersøgt vedrørende deres sammenhæng med PD.

Den store G-allel af A1-polymorfismen rs11240569 (for karakteristika se tabel 1) af en Han-kohorte i Kina har vist sig at reducere risikoen for idiopatisk PD, hvor personer, der har GG- og AG-genotyperne udviser en reduceret risiko sammenlignet med dem, der har AA-genotypen [25]. Et lignende resultat er opnået i en undersøgelse udført med en iransk kohorte [26].

En anden A1 SNP, rs708727 (tabel 1), er blevet undersøgt i en britisk kohorte, men der er ikke fundet nogen sammenhæng mellem denne SNP og PD [19]. Imidlertid er denne SNP blevet forbundet med Alzheimers sygdom (AD) [27].

Om PD, rs823156 (tabel 1), er sandsynligvis den mest intenst undersøgte, men er også den mest kontroversielle blandt A1 SNP'erne. Denne SNP er blevet forbundet med PD i kohorter fra det kinesiske fastland [28], Japan [29] og Korea [30], men ikke i kohorter fra det østlige Kina [31], det nordlige Spanien [32] og Malaysia [33 ]. Bai og kolleger har forudsagt, efter silico-analyser, at rs823156 som en ikke-kodende variant af A1 "kan påvirke PD-risikoen ved at ændre genernes transskriptionsfaktorbindingsevne" [34].

Tidligere publiceret arbejde har gjort det indlysende, at celler regulerer omfanget af Mg2+ efflux via A1 på niveauet af proteiner og niveauet af transkription [17,20,35,36]. Mængden af ​​information om organisationen af ​​promotoren af ​​A1 og dens transkriptionsbindende kapacitet er imidlertid temmelig sparsom [34].

I 2019 offentliggjorde vi en undersøgelse, der viser, at de tre førnævnte A1 SNP'er ikke er forbundet med nogen modtagelighed over for PD i den slovakiske befolkning, som demonstreret ved hjælp af hyppige statistikker og maskinlæring [37]. En væsentlig begrænsning af denne undersøgelse kunne have været det relativt lave antal deltagere i både PD (150) og kontrol (120) kohorterne.

Derfor har formålet med denne undersøgelse været todelt, som følger: (1) at belyse enhver mulig sammenhæng mellem rs11240569, rs708727 og rs823156 i en større gruppe af PD-patienter (150 + 358) og kontrolprobander ({{5} }}), og (2) for at sekventere promotorregionen af ​​A1 i en underkohorte af PD-prøver for at identificere eventuelle SNP'er inden for promotorregionen og for at undersøge deres mulige association med PD.

2. Resultater

2.1. Sekvensering af SLC41A1 Promoter Region

Sanger-sekventerings- og sekvensanalysen blev udført i en underkohorte på 96 PD-patienter (alle fra PD-centret i Martin). Et fragment af A1-promotorregionen blev undersøgt, der spænder fra position 205.814.626 til 205.812.988 på kromosom et. Sekvensen af ​​fragmentet blev valgt i henhold til Genecopoeia-databasen [www.genecopoeia.com/product/search/view_seq_promoter.php?cid=&type{{12} }promoter&prod_id=HPRM53412 (tilgået den 2. maj 2018)].

Genorganisationen af ​​A1 og dets promotor/regulatoriske sekvenser er afbildet i figur 1. Sekvenseringen tillod identifikation af de følgende fire SNP'er i A1-promotorregionen: rs9438393, rs56152218, rs61822602 og rs14140564 (figur 14140564). Dernæst brugte vi RFLP-strategien til at undersøge rs9438393 (restriktion med Hpy166II), rs56152218 (restriktion med NIaIII) og rs61822602 (restriktion med BmrI) i en undergruppe på 100 kontrolprøver. SNP rs144056491 blev ikke undersøgt i kontrolgruppen på grund af manglen på et passende restriktionsenzym.

ConSite [38] (tabel 2), et webbaseret værktøj til at finde cis-regulatoriske elementer i genomiske sekvenser, blev brugt til at undersøge, om varianten (mindre) allel for hver af de fire førnævnte SNP'er ændrede den TF-bindingsprofil af A1-promotor ved at gengive et nyt TF-bindingssted eller ved at slette det eksisterende. Som input brugte vi 33 bp lange sekvenser, den ene med reference (major) allel og den anden med varianten (mindre) allel for hver SNP, henholdsvis.

Ved rs144056491, som er placeret inden for bindingsstedet for transkriptionsfaktor p50, tillader både den store allel (C) og den mindre allel (-, CC, CCC) formodentlig bindingen af ​​denne transkriptionsfaktor (figur 1). Tilstedeværelsen af ​​hovedallelen (A) ved rs9438393 kan muliggøre binding af transkriptionsfaktoren FREAC-4 (tabel 2, figur 1). Men hvis den mindre allel (G) er til stede, genkendes FREAC-4-bindingsstedet ikke længere af den TF-bindingsforudsigende software. Ved den samme SNP tillader den mindre allel formodet bindingen af ​​SP1, hvilket ikke er tilfældet i nærvær af den store allel (tabel 2, figur 1).

Den store allel (T) ved rs56152218 tillader formodentlig binding af Gata2, men ifølge forudsigelsen vil dette ikke være tilfældet i nærvær af den mindre allel (C). På den anden side kan YY1 binde den mindre C-alleliske variant, men ikke den store T-alleliske variant (tabel 2, figur 1). Ifølge in silico-forudsigelsen er SNP rs61822602 ikke placeret i nogen TF-bindende sekvenser (tabel 2, figur 1).

Figur 1. Genorganisation af A1 inklusive tilstødende opstrøms 50UTR. Ifølge Ensembl Transcript: SLC41A1-201 ENST00000367137.4 er dette gen placeret på kromosom 1 og består af 11 exoner. Exon 1 repræsenterer 50UTR (uoversat region), og exon 2 indeholder en del af denne 50UTR. 3 0UTR er inkluderet i exon 11. I vores tidligere undersøgelse studerede vi tre SNP'er (single nucleotid variants), nemlig rs11240569, rs708727 og rs823156 i A1 [37]. I dette arbejde analyserede vi en sekvens (1638 bp i længden) placeret opstrøms for dette gen.

Denne sekvens dækker 50upstream-sekvensen og delvist exon 1. Ifølge UCSC-genombrowseren [39] er sekvensen en regulatorisk region repræsenteret af CpG-øer (grønt rektangel). En promotorlignende signatur (EH38E1415811) og en proksimal enhancerlignende signatur (EH38E14112) (henholdsvis rødt og orange rektangel) er blevet beskrevet i denne region.

Vi har identificeret fire SNP'er (rs144056491, rs61822602, rs56152218 og rs9438393) i denne sekvens. Ved rs144056491 resulterede en søgning i referencesekvensen og derefter i sekvensen med varianten i identifikation af et bindingssted for transkriptionsfaktor p50. Ved rs9438393 resulterede søgningen i identifikation af et bindingssted for transkriptionsfaktor FREAC-4 (A-allelen). Der blev imidlertid ikke påvist noget bindingssted i variantsekvensen (G-allel). Ved samme SNP tillader G-allelen binding af SP1. Ved rs56152218 muliggør den dominerende T-allel binding af Gata2 og den mindre allel af YY1.

For more information:1950477648nn@gmail.com