Содержание
Дожимная насосная станция — Что такое Дожимная насосная станция?
38180
Дожимная насосная станция предназначена для сбора, сепарации, обезвоживания, учета, транспортировки нефти
Дожимная насосная станция (ДНС) — технологическая часть системы сбора нефти и газа на промыслах и их последующей транспортировки.
Оборудование ДНС сообщает нефти и газу дополнительный напор, необходимый для их транспортирования в направлении высоконапорных участков через системы сбора и подготовки.
ДНС могут производить:
- перекачку водогазонефтяной эмульсии по нефтепроводу мультифазными насосами,
- проводить предварительную подготовку скважинной продукции — сепарацию (сброс) воды и попутного нефтяного газа (ПНГ) с закачкой в нефтепровод обезвоженной и дегазированной нефти,
- осуществлять закачку воды в нагнетательные скважины для поддержания пластового давления.
ДНС перекачивает содержимое скважин нефтяных месторождений в виде газожидкостной смеси.
Принцип работы ДНС
Нефть от групповых замерных установок поступает в буферные емкости, сепарируется.
Затем нефть подается на прием рабочих насосов и далее в нефтепровод.
Отсепарированный газ под давлением до 0,6 МПа через узел регулировки давления поступает в промысловый газосборный коллектор.
По газосборному коллектору газ поступает на газокомпрессорную станцию или на газоперерабатывающий завод (ГПЗ).
Расход газа замеряется камерной диафрагмой, устанавливаемой на общей газовой линии.
Уровень нефти в буферных емкостях поддерживается при помощи поплавкового уровнемера и электроприводной задвижки, расположенной на напорном нефтепроводе.
При превышении максимально допустимого уровня жидкости в НГС датчик уровнемера передает сигнал на устройство управления электроприводной задвижки, она открывается, и уровень в НГС снижается.
При снижении уровня ниже минимально допустимого электроприводная задвижка закрывается, обеспечивая тем самым увеличение уровня жидкости в НГС.
Для равномерного распределения нефти и давления буферные емкости соединены между собой перепускной линией.
В составе ДНС предусматриваются следующие технологические объекты:
- блок реагентного хозяйства,
- нефтяные и газовые сепараторы,
- отстойники,
- буферные и дренажные емкости,
- резервуары различного назначения,
- насосные станции для перекачки нефти и подтоварной воды.
Сокращенные названия на нефтегазовых предприятиях
АБР — аэрированный буровой раствор.
АВПД — аномально высокое пластовое давление.
АНПД — аномально низкое пластовое давление.
АКЦ — акустический цементомер.
АТЦ — автотранспортный цех.
БГС — быстрогустеющая смесь.
БКЗ — боковое каротажное зондирование.
БКПС — блочные кустовые насосные станции.
БСВ — буровые сточные воды.
БПО — база производственного обслуживания. Вспомогательные обслуживающие цеха (ремонт и т.д.)
БУ — буровая установка.
ВГК — водогазовый контакт.
ВЗБТ — Волгоградский завод буровой техники.
ВЗД — винтовой забойный двигатель.
ВКР — высококальциевый раствор.
ВКГ — внутренний контур газоносности.
ВНКГ — внешний контур газоносности.
ВКН — внутренний контур нефтеносности.
ВНКН — внешний контур нефтеносности.
ВМЦ — вышкомонтажный цех.
ВНК — водонефтяной контакт.
ВПВ — влияние пневмовзрыва.
ВПЖ — вязкопластичная (бингамовская) жидкость.
ВРП — водораспределительный пункт.
ГГК — гамма-гамма-каротаж.
ГГРП — глубиннопроникающий гидравлический разрыв пласта.
ГДИ — гидродинамические исследования. Исследование состояния скважины.
ГЖС — газожидкостная смесь.
ГИВ — гидравлический индикатор веса.
ГИС — геофизическое исследование скважин.
ГЗНУ — групповая замерная насосная установка. Тоже, что и ГЗУ+ДНС. Сейчас от этого отходят, сохранились только старые.
ГЗУ — групповая замерная установка. Замер дебита жидкости, поступающей с усов.
ГК — гамма-каротаж.
ГКО — глинокислотная обработка.
ГНО — глубинное насосное оборудование. Оборудование, погруженное в скважину (насос, штанги, НКТ).
ГНС — головная нефтепрекачивающая станция.
ГПП — гидропескоструйная перфорация.
ГПЖ — газопромывочная жидкость.
ГПЗ — газоперерабатывающий завод.
ГПС — головная перекачивающая станция.
ГРП — гидравлический разрыв пласта.
ГСМ — горюче-смазочные материалы.
ГСП — групповой сборный пункт.
ГТМ — геолого-технические мероприятия. Мероприятия по увеличению производительности скважин.
ГТН — геолого-технологический наряд.
ГТУ — геолого-технологические условия.
ГЭР — гидрофобно-эмульсионный раствор.
ДНС — дожимная насосная станция. Поступление нефти со скважин через ГЗУ по усам на ДНС для дожимки в товарный парк. Может быть только дожим насосами жидкости или с частичной обработкой (сепарация воды и нефти).
ДУ — допустимый уровень.
ЕСГ — единая система газоснабжения.
ЖБР — железобетонный резервуар.
ЗСО — зона санитарной охраны.
ЗЦН — забойный центробежный насос.
КВД — кривая восстановления давления. Характеристика при выводе скважины на режим. Изменение давления в затрубном пространстве во времени.
КВУ — кривая восстановления уровня. Характеристика при выводе скважины на режим. Изменение уровня в затрубном пространстве во времени.
КИН — коэффициент извлечения нефти.
КИП — контрольно-измерительные приборы.
КМЦ — карбоксиметилцеллюлоза.
КНС — кустовая насосная станция.
К — капитальный ремонт.
КО — кислотная обработка.
КРБК — кабель резиновый бронированный круглый.
КРС — капитальный ремонт скважины. Ремонт после «полетов оборудования», нарушениях обсадной колонны, стоит на порядок дороже ПРС.
КССБ — конденсированная сульфит-спиртовая барда.
КССК — комплекс снарядов со съемным керноприемником.
ЛБТ — легкосплавные бурильные трубы.
ЛБТМ — легкосплавные бурильные трубы муфтового соединения.
ЛБТН — легкосплавные бурильные трубы ниппельного соединения.
МГР — малоглинистые растворы.
ММЦ — модифицированная метилцеллюлоза.
МНП — магистральный нефтепровод.
МНПП — магистральный нефтепродуктопровод.
МРП — межремонтный период.
МРС — механизм расстановки свечей.
МУН — метод увеличения нефтеизвлечения.
НБ — насос буровой.
НБТ — насос буровой трехпоршневой.
НГДУ — нефтегазодобывающее управление.
НГК — нейтронный гамма-каротаж.
НКТ — насосно-компрессорные трубы. Трубы, по которым на добывающих скважинах выкачивается нефть, на нагнетательных — закачивается вода.
НПП — нефтепродуктопровод.
НПС — нефтеперекачивающая станция.
ОА — очистительные агенты.
ОБР — обработанный буровой раствор.
ОГМ — отдел главного механика.
ОГЭ — отдел главного энергетика.
ООС — охрана окружающей среды.
ОЗЦ — ожидание затвердения цемента.
ОТ — обработка призабойной зоны.
ОТБ — отдел техники безопасности.
ОПРС — ожидание подземного ремонта скважины. Состояние скважины, в которое она переводится с момента обнаружения неисправности и остановки до начала ремонт.
Скважины из ОПРС в ПРС выбираются по приоритетам (обычно — дебит скважины).
ОПС — отстойник предварительного сброса.
ОРЗ(Э) — оборудование для раздельной закачки (эксплуатации).
ОТРС — ожидание текущего ремонта скважины.
ПАВ — поверхностно-активное вещество.
ПАА — полиакриламид.
ПАВ — поверхностно-активные вещества.
ПБР — полимер-бентонитовые растворы.
ПДВ — предельно-допустимый выброс.
ПДК — предельно-допустимая концентрация.
ПДС — предельно-допустимый сброс.
ПЖ — промывочная жидкость.
ПЗП — призабойная зона пласта.
ПНП — повышение нефтеотдачи пластов.
ПНС — промежуточная нефтепрекачивающая станция.
ППЖ — псевдопластичная (степенная) жидкость.
ППР — планово-предупредительные работы. Работы по профилактике неисправностей на скважинах.
ППС — промежуточная перекачивающая станция.
ППУ — паропередвижная установка.
ПРИ — породоразрушающий инструмент.
ПРС — подземный ремонт скважины. Ремонт подземного оборудования скважины при обнаружении неисправностей.
ПРЦБО — прокатно-ремонтный цех бурового оборудования.
ПСД — проектно-сметная документация.
РВС — вертикальный стальной цилиндрический резервуар.
РВСП — вертикальный стальной цилиндрический резервуар с понтоном.
РВСПК — вертикальный стальной цилиндрический резервуар с плавающей крышей.
РИР — ремонтно-изоляционные работы.
РИТС — ремонтная инженерно-техническая служба.
РНПП — разветвленный нефтепродуктопровод.
РПДЭ — регулятор подачи долота электрический.
РТБ — реактивно-турбинное бурение.
РЦ — ремонтный цикл.
СБТ — стальные бурильные трубы.
СБТН — стальные бурильные трубы ниппельного соединения.
СГ — смесь гудронов.
СДО — соляро-дистиллятная обработка. Обработка скважин.
Система ТО и ПР — система технического обслуживания и планового ремонта бурового оборудования.
СКЖ — счетчик количества жидкости. Счетчики для замеров жидкости непосредственно на скважинах для контроля замеров на ГЗУ.
СНС — статическое напряжение сдвига.
СПГ — сжиженный природный газ.
СПО — спуско-подъемные операции.
ССБ — сульфит-спиртовая барда.
ССК — снаряд со съемным керноприемником.
Т — текущий ремонт.
ТБО — твердые бытовые отходы.
ТГХВ — термогазохимическое воздействие.
ТДШ — торпеда с детонирующим шнуром.
ТК — тампонажная композиция.
ТКО — торпеда кумулятивная осевого действия.
ТО — техническое обслуживание.
ТП — товарный парк. Место сбора и переработки нефти (тоже, что и УКПН).
ТП — технологический процесс.
ТРС — текущий ремонт скважины.
ТЭП — технико-экономические показатели.
ЕЕДН — группа Техники и Технологии Добычи Нефти.
УБТ — утяжеленные бурильные трубы горячекатаные или фигурного сечения.
УБР — управление буровых работ.
УЗД — ультразвуковая дефектоскопия.
УКБ — установка колонкового бурения.
УКПН — установка комплексной подготовки нефти.
УСП — участковый сборный пункт.
УЦГ — утяжеленный тампонажный цемент.
УШЦ — утяжеленный шлаковый цемент.
УЩР — углещелочной реагент.
УПГ — установка подготовки газа.
УПНП — управление повышения нефтеотдачи пласта.
УПТО и КО — управление производственно-технического обеспечения и комплектации оборудования.
УТТ — управление технологического транспорта.
УШГН — установка штангового глубинного насоса.
УЭЦН — установка электроцентробежного насоса.
ХКР — хлоркальциевый раствор.
ЦА — цементировочный агрегат.
ЦДНГ — цех добычи нефти и газа. Промысел в рамках НГДУ.
ЦИТС — центральная инженерно-техническая служба.
ЦКПРС — цех капитального и подземного ремонта скважин. Цех в рамках НГДУ, выполняющий ПРС и КРС.
ЦКС — цех крепления скважин.
ЦНИПР — цех научно-исследовательских и производственных работ. Цех в рамках НГДУ.
ЦППД — цех поддержания пластового давления.
ЦС — циркуляционная система.
ЦСП — центральный сборный пункт.
ШГН — штанговый глубинный насос. С качалкой, для низкодебитных скважин.
ШПМ — шинно-пневматическая муфта.
ШПЦС — шлакопесчаный цемент совместного помола.
ЭГУ — электрогидравлический удар.
ЭРА — электрогидравлический ремонтный агрегат.
ЭХЗ — электрохимическая защита.
ЭЦН — электроцентробежный насос. Для высокодебитных скважин.
Поделитесь с друзьями:
Роль ТВО в нефтедобыче | Диплайн
В настоящее время, эффективность извлечения углеводородов из нефтяных пластов, промышленно освоенными методами во всех странах считается недостаточной.
Например, по статистике, в России и СНГ нефтеотдача пластов составляет до 40%, в Саудовской Аравии США и Канаде – 33-37%, в Странах Латинской Америки и Юго-Восточной Азии – 24-27%, в Иране – 16-17%.
В настоящее время из известных и промышленно освоенных методов увеличения нефтеотдачи пластов выделяют: водогазовые, физико-химические, микробиологические, волновые.
В нашей стране основным методом разработки месторождений является заводнение, что, естественно, со временем, приводит к высокой обводненности скважинной продукции. Увеличение количества добываемой эмульсии (система нефть-вода, в которой одна из жидкостей диспергирована в другую в виде мелких капель) приводит к резкому увеличению затрат, и на транспортировку добывающей жидкости до ППН (пунктов подготовки нефти) и на промысловую подготовку нефти, что составляет значительную часть расходов на добычу. Кроме того, пластовую воду необходимо вернуть на объекты добычи нефти для поддержания пластового давления, путем их закачки в нефтяные пласты.
Обычно предварительный сброс воды производится на ДНС (дожимных насосных скважинах) или на УПС (установках предварительного сброса), которые, как правило, удалены от добывающих скважин и представляют из себя большие площадочные объекты с набором технологического и емкостного оборудования. Это ведет к перегрузке промысловых трубопроводов, увеличении капиталоёмкости, затрат на встречные перекачки, затрат на борьбу с коррозией, затрат на эмульгирование смесей и к снижении экологической безопасности нефтедобывающих регионов. Поэтому задача организации предварительного сброса воды на непосредственно на кустах добывающих скважин особо злободневна.
Для обезвоживания и обессоливания нефти, это взаимосвязанный процесс, так как основная масса солей находится в пластовой воде и удаление воды приводит к обессоливанию нефти, используют следующие методы: гравитационный, термический, химический, электрический и комбинированный. Выбор метода зависит от физико-химического состава эмульсии и дебита скважин.
Как правило, на месторождениях с большим содержанием воды в нефти, на первой ступени обезвоживания нефти используется холодное гравитационное отстаивание – трубные водоотделители (ТВО), позволяющие осуществлять путевой сброс попутно–добываемой воды непосредственно в районах расположения объектов нефтедобычи.
Водоотделители (ТВО) могут размещаться в полевых условиях, вблизи расположения кустов добывающих скважин, в районах расположения блочных кустовых насосных станций (БКС) системы поддержания пластового давления, либо на площадках ДНС (дожимных насосных станций) или ЦПС (центральных пунктов сбора), не требуют дополнительного обслуживания, изготавливаются из обычных стальных труб диаметром от 1020 до 1420 мм. Трубные водоотделители позволяют значительно сократить протяженность водоводов в системе поддержания пластового давления и повысить качество сбрасываемой воды по количеству нефтепродуктов и механических примесей, так же сокращается необходимое количество вертикальных резервуаров (примерно на 70%).
Применение ТВО целесообразно на объектах добычи нефти с высокой обводнённостью. Давление в аппарате составляет до 2,0 МПа. ТВО проектируются таким образом, что линейная скорость движения водной фазы вниз не превышает 0,15 м/с, а время движения не менее 600 с. Согласно принятых схем угол наклона трубы ТВО составляет порядка 4°. Считается, что установки ТВО могут обеспечить остаточное содержание нефти в воде для угленосных и девонских нефтей не более 50 мг/л.
Гидравлическая схема ТВО обеспечивает движение предварительно расслоенных нефти и воды в противоположных направлениях, что позволяет разделить аппарат по длине на отдельные отстойные зоны и создать для каждой фазы благоприятные условия разделения.
Вместе с тем, как в горизонтальных, так и в наклонных разделителях обеспечивается неполный сброс воды из-за отсутствия регулирования в них межфазного уровня. В связи с этим отвод воды из трубных разделителей устанавливается по производительности откачивающих насосов КНС.
Оставшееся количество свободной воды вместе с отстоявшейся нефтью выводится в нефтепровод и транспортируется под собственным давлением или дожимными насосами на ЦПС для дальнейшей подготовки.
Для предотвращения попадания нефтяной фазы в водный коллектор, сбоя в работе системы поддержания пластового давления и потерь добытой нефти в последние годы разработаны регуляторы межфазного уровня, основанные на гидростатическом принципе поддержания одинакового водораздела в ТВО и регуляторе.
Трубный водоотделитель выполняет также функцию буфера, стабилизирующего поток, при неравномерном поступлении газоводонефтяного потока, свойственных рельефной местности.
Возможна работа трубного разделителя в двух вариантах с отводом отделившегося газа в сборный газопровод и с возвратом в поток нефти, транспортируемой в нефтесборный пункт. Для компенсации неравномерного поступления эмульсии в пункты сбора, вызванного расслоением фаз в рельефных трубопроводах, трубные разделители на входе оснащаются успокоительными коллекторами (депульсаторами) и устройствами предварительного отбора газа.
Частично обезвоженная нефть направляется на дожимную насосную станцию или УКПН (установка комплексной подготовки нефти). Пластовая вода после отвода из отстойника за счет избыточного давления направляется на БКНС (блочная кустовая насосная станция).
ООО «Диплайн» предлагает полный комплекс работ по строительству установки ТВО «под ключ» начиная с момента проектирования до пуска в работу: проектирование, изготовление и строительство, монтаж, пуско-наладку (отсыпка площадки, забивка свай, строительство установки, АСУ ТП, ограждения, видеонаблюдения – 2 мес. (в зависимости от сезона).
Блочная автоматизированная индивидуальная установка БИУС 40-50
Установки Биус 40-50 предназначены для определения количества жидкости и контроля за технологическими режимами нефтяных скважин. Измерение жидкости осуществляется счетчиком «ТОР». Данный метод измерения называется объемный. Установка Биус 40-50 состоит из технологического блока и блока малой автоматики (блок управления).
Технические характеристики
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Принцип работы установки Установки Биус 40-50:
Продукция скважин по трубопроводам, подключенным к установке, поступает в сепарационную емкость.
В сепарационной емкости происходит отделение газа от жидкости. Выделившийся газ при открытой заслонке поступает в общий трубопровод, а жидкость накапливается в нижней емкости сепаратора. При достижении жидкости определенного уровня, поплавок через систему рычагов перекрывает заслонку на газовой линии, и давление в сепараторе начинает повышаться. В момент когда давления между сепаратором и выходным трубопроводом достигает определенного предела (до 0,12 МПа) клапан регулятора расхода открывается и жидкость под избыточным давлением попадает в общий трубопровод. Вследствие понижения давления газа в сепараторе клапан регулятора расхода закрывается и вновь происходит накопление жидкости. Накопившаяся в сепарационной емкости жидкость проходит через турбинный счетчик жидкости ТОР, затем направляется в общий трубопровод. Устройство регулирования расхода (заслонка и клапан регулятора расхода) в замерном сепараторе обеспечивает циклическое прохождение жидкости через счетчик ТОР с постоянной скоростью, что позволяет осуществлять измерение в широком диапазоне дебита скважин с малой погрешностью.
Если заслонка и клапан регулятора расхода закрыты, а уровень жидкости в сепараторе высокий, то в данном случае идет дополнительное накопление жидкости и создание избыточного давления внутри сепаратора. Если заслонка закрыта, а клапан регулятора расхода открыт (при условии что уровень жидкости в сепараторе высокий) жидкость под воздействием избыточного давления внутри сепаратора пропускается через счетчики ТОР. При понижении уровня жидкости заслонка начинает открываться и пропускать накопившийся газ в общий коллектор. Время измерения устанавливается на промысле в зависимости от конкретных условий: дебита скважины, способов добычи, состояния разработки месторождения и других условий.
Как расшифровать масляные этикетки
Если вы посмотрите на этикетку моторного масла, обратите внимание на два объекта:
.
1. Класс SAE
.
2. Рейтинг API сервиса
Класс SAE
Общество автомобильных инженеров (SAE) создало числовую систему нумерации, которая преобразует общепринятые единицы вязкости (сантистоксы, сСт) в числовую систему, описывающую сорт масла.
Более густые масла имеют более высокие показатели вязкости.На практике, чем выше рейтинг вязкости, тем выше будет номер SAE для этого масла. Рейтинги SAE меняются ступенчато (а не линейно).
Емкости для масла могут выглядеть одинаково, но то, что находится внутри, сильно отличается от одного моторного масла к другому.
Вы можете легко найти оценку SAE на круглой эмблеме, которая обычно находится на обратной стороне этикетки контейнера. В центре эмблемы находится класс вязкости, который совпадает с числом, указанным на передней части емкости с маслом. На фотографии, представленной на этой странице, класс SAE — 5W-30.
Первую часть номера SAE (например, 5W) иногда называют передним номером. Буква W в переднем числе не означает «вес» (как это часто называют многие люди). Скорее W — это сокращение, обозначающее вязкость масла в зимний период.
Первое число в классе SAE (иногда называемое передним числом) не имеет ничего общего с тем, насколько плотен двигатель или допустимые отклонения.
Но обратное число имеет прямое отношение к обоим этим факторам. Первая цифра — это пусковая вязкость в холодную погоду.Как только термостат двигателя открывается, обратное число — это вязкость, которая защищает двигатель.
Первое число в классе SAE (иногда называемое передним числом) не имеет ничего общего с тем, насколько плотен двигатель или допустимые отклонения. Но обратное число имеет прямое отношение к обоим этим факторам. Первая цифра — это пусковая вязкость в холодную погоду. Как только термостат двигателя открывается, обратное число — это вязкость, которая защищает двигатель.
В номере SAE передний номер находится между 0W и 25W (OW, 5W, 10W, 15W, 20W и 25W).Чем меньше передний номер, тем тоньше масло при более низких температурах, что позволяет двигателю легче проворачиваться, а масло течет легче.
Часть номера SAE, следующая за буквой W, называется обратным номером. Задний номер — это класс вязкости по SAE при более высоких рабочих температурах (определяемых как 210 ° F).
Существует восемь значений вязкости масла для этих более высоких температур: 8, 12, 16, 20, 30, 40, 50, 60. Чем выше заднее число, тем гуще масло остается при более высоких температурах, что может защитить детали двигателя от износа. от трения.
Короче говоря, маслу часто приписывают две вязкости, которые зависят от температуры. Масла с этими двумя значениями вязкости называются «всесезонными» маслами. Масло будет иметь более низкий рейтинг вязкости при низких температурах (для запуска двигателя) и вести себя как масло с более высокой вязкостью при высоких температурах для лучшего покрытия и защиты движущихся частей двигателя.
Любое масло все равно будет течь легче при повышении температуры, даже если зимнее значение ниже, чем второе значение.Чтобы присвоить два значения (например, 5W-30), разработчики смазочных материалов тщательно тестируют масло, чтобы убедиться, что оно соответствует требованиям как 5W при более низких температурах, так и масла 30 при более высоких температурах.
Эти тесты выходят далеко за рамки обычных измерений вязкости.
А теперь сравним числа, следующие за буквой W (обратное число).
Теперь должно быть понятно, что моторное масло 5W-30 с рейтингом SAE имеет ту же вязкость, что и масло 10W-30 при более высоких температурах. Разница между этими двумя маслами заключается в том, что 5W-30 тоньше при более низких температурах, чем масло 10W-30.Масло 10W-30 будет работать как масло SAE 10W при более низких температурах, а масло 5W-30 будет работать как масло SAE 5W.
Для большинства двигателей требуется всесезонное масло из-за экстремальных температур двигателя (холодных или горячих). Однако во многих единицах оборудования (например, двигателях газонокосилок) можно легко использовать масло с одним сортом масла (например, SAE-30). Эти односортные масла рекомендуются, когда внутренние температуры не сильно различаются между самыми высокими и самыми низкими температурами, или когда двигатель в основном используется в теплую погоду, когда окружающие температуры не такие низкие.
Давайте посмотрим на реальный пример.
Скажем, вы водите пикап каждый день. В руководстве пользователя рекомендуется использовать масло 5W-20. Но начинаешь регулярно тянуть прицеп с большим грузом. В этих условиях в руководстве пользователя может быть рекомендовано масло 5W-30.
Теперь вы можете объяснить, почему?
Ответ заключается в том, что вам нужно тяжелое масло, когда двигатель работает с большей нагрузкой, что, в свою очередь, приведет к более высоким внутренним температурам двигателя.Многие руководства по эксплуатации как для транспортных средств, так и для небольших двигателей (например, газонокосилок) содержат таблицы, которые помогут вам выбрать правильный вес масла в зависимости от климата и ожидаемого использования.
| Что не так в этом заявлении? |
«Это масло 5W-30 слишком жидкое. Вместо этого давайте воспользуемся моторным маслом 10W-30 ». Задний номер (30) одинаков для обоих масел, что означает, что они имеют одинаковую вязкость при более высоких температурах, поскольку масла имеют тенденцию к разжижению. |
Неправильно то, что оба масла работают одинаково при высоких температурах.Генетический потенциал нефтедобывающих бактерий из разлива нефти BP Расшифровано
Микробиологи раскрыли генетический код того, как бактерии расщепляют нефть, чтобы помочь очистить разлив нефти Deepwater Horizon. Результаты, опубликованные в журнале Nature Microbiology, показывают, что некоторые бактерии имеют гораздо больший потенциал для употребления масла, чем было известно ранее.
Поверхностное нефтяное пятно от разлива нефти Deepwater Horizon. Теперь мы знаем, какие бактерии наиболее важны для расщепления масла. Предоставлено: Андреас Теске, Университет Северной Каролины, Чапел-Хилл.
В исследованиях, которые также используются для реагирования на будущие разливы нефти и другие экологические катастрофы, ученые из Института морских наук Техасского университета пролили свет на то, как крошечные микробы сыграли огромную роль в ограничении ущерба от разлива 2010 года, вызванного взрыв нефтяной вышки BP.
После разлива в Мексиканском заливе ученые изучали, как сообщества бактерий, которые экспоненциально росли после катастрофы, помогли уничтожить широкий спектр химических веществ, но мало что было известно о генетической основе этого процесса. Бретт Бейкер, доцент кафедры морских наук; Нина Домбровски, научный сотрудник своей лаборатории; и его коллеги секвенировали ДНК микробов, переедающих масло, чтобы выявить генетический потенциал различных видов бактерий, в том числе тех, которые недавно были определены как важные для задачи очистки.
«Нефть чрезвычайно сложна, но в ней есть два основных соединения: алканы, которые относительно легко разрушаются бактериями, и ароматические углеводороды, от которых гораздо сложнее избавиться», — сказал Домбровски.
«Мы обнаружили ряд бактерий, удивительно способных бороться с более опасными соединениями. Это имеет значение для будущих разливов нефти и того, как мы используем естественную реакцию окружающей среды».
Ранее считалось, что одна бактерия, обладающая способностью поедать масло, Alcanivorax, не способна потреблять более стабильные углеводороды, оставшиеся после разлива.Другие, такие как Neptuniibacter, не были причастны к деградации нефти в Персидском заливе. Секвенирование генов не только показало, что несколько бактерий могут расщеплять ароматические углеводороды, но и пролило свет на то, как различные виды работали вместе, чтобы максимизировать генетический потенциал всего микробного сообщества.
«Мы использовали новые методы для получения геномов бактерий, которые не выращивались в лаборатории, чтобы лучше понять, как бактерии потребляют масло в природе», — сказал Бейкер.
Ученые каталогизировали гены многочисленных бактерий из разлива нефти Deepwater Horizon, чтобы выяснить, как микробы поглощают сложную смесь, содержащуюся в нефти, которая состоит из более чем 1000 типов химических соединений.
Исследователи определили конкретные пути, по которым члены сложного сообщества местных бактерий работают вместе, чтобы потреблять масло.
«Это эквивалент концерта», — сказал Домбровски. «Все музыканты должны работать вместе, чтобы создать красивое музыкальное произведение. После разлива все бактерии должны работать вместе, чтобы эффективно разлагать нефть».
Ученые даже обнаружили, что некоторые бактерии могут помочь с «очисткой после очистки», то есть они также могут съесть то, что люди выливают в воду, чтобы очистить нефть.Эти диспергенты сами по себе могут вызвать экологические проблемы. Секвенирование ДНК выявило доказательства того, что некоторые бактерии могут разлагать серосодержащие соединения, такие как те, которые содержатся в диспергаторах, используемых после разлива Deepwater Horizon.
Однако не все бактерии хорошо реагируют на диспергенты, и Домбровски говорит, что важность «благоприятных для бактерий» диспергентов, которые не будут мешать совместной работе микробов, очевидна.
Понимание того, как бактерии генетически запрограммированы на употребление нефти, дает ученым подсказки о том, как создавать лучшие диспергенты и стратегии очистки океана.
«Бактериальные сообщества, уже присутствующие на месте разлива нефти, могут быстро и эффективно реагировать, становясь многочисленными во время разлива и активно разрушая нефтяные соединения», — сказал Домбровски. «Это иллюстрирует важность поддержания здорового и разнообразного бактериального сообщества, и почему мы должны быть осторожны, чтобы наша реакция на разлив не мешала этой естественной реакции».
Помимо Бейкера и Домбровски, авторами статьи были студент Университета Портленда Джон Донахо, аспирант Университета штата Остин Кили Зейтц, Тони Гутьеррес из Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге и Андреас Теске из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.
Исследование было поддержано Международной стипендией Марии Кюри и Национальным научным фондом.
Международные коды NOTAM (Q)
Приложение B.
Международные коды NOTAM (Q)
Это приложение должно использоваться для интерпретации содержания закодированных международных NOTAM. Группа кодов NOTAM состоит из пяти букв.
г. Первой буквой всегда является буква «Q», обозначающая сокращение кода для использования в составе NOTAM.
ч. Вторая и третья буквы идентифицируют объект сообщения. (См. Таблицы декодирования второй и третьей букв).
и. Четвертая и пятая буквы обозначают состояние работы объекта, о котором сообщается. (См. Таблицы декодирования четвертой и пятой букв).
Таблицы декодирования второй и третьей буквы
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
AA | Минимальная высота (указать в пути / на пересечении / в безопасном месте) | млн. |
переменного тока | Класс B, C, D или E Площадь поверхности | карат |
г. н.э. | Зона опознавания ПВО | адиз |
AE | Зона управления | кта |
AF | Район полетной информации | ель |
Ач | Верхняя контрольная зона | юта |
AL | Минимальный полезный эшелон полета | мм полезная площадь |
AN | Маршрут зональной навигации | rnav rte |
АО | Океанический контрольный район | oca |
AP | Пункт отчетности (указать название или кодовое обозначение) | представительств |
AR | ATS route (указать) | ats route |
AT | Терминал диспетчерской | ТМА |
AU | Верхний район полетной информации | uir |
AV | Верхняя консультативная зона | уда |
ТОПОР | Важная точка | сиг |
AZ | Зона движения аэродрома | атз |
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
CA | Воздушный / наземный объект (укажите услугу и частоту) | а / г фак |
CB | Автоматическое зависимое наблюдение — трансляция (подробности) | ADS-B |
CC | Автоматическое зависимое наблюдение — договор (подробности) | ADS-C |
CD | Связь по каналу передачи данных между диспетчером и пилотом (подробности) | cpdlc |
CE | РЛС наблюдения на маршруте | рср |
CG | Система наземного управляемого захода на посадку (GCA) | гка |
CL | Система избирательного вызова (SELCAL) | селкальный |
см | Радиолокатор наземного движения | смр |
CP | РЛС точного захода на посадку (PAR) (указать взлетно-посадочную полосу) | номинал |
CR | Элемент обзорной РЛС системы РЛС точного захода на посадку | sre |
КС | Вторичный обзорный радар (ВРЛС) | сср |
CT | РЛС наблюдения за территорией аэродрома (TAR) | деготь |
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
FA | Аэродром | н. |
FB | Устройство для измерения трения (указать тип) | Устройство для измерения трения |
FC | Оборудование для измерения потолка | обмер потолка |
FD | Система стыковки (указать AGNIS, BOLDS и т. Д.) | система dckg |
FE | Кислород (указать тип) | кислород |
FF | Пожарно-спасательные работы | пожарно-спасательная служба |
FG | Управление наземным движением | gnd mov ctl |
FH | Площадка / площадка для посадки вертолета | посадочная площадка |
FI | Противообледенительная обработка самолетов (указать) | акфутов для удаления льда |
FJ | Масла (указать тип) | масло |
FL | Указатель направления посадки | лди |
FM | Метеорологическая служба (указать вид) | встреч |
FO | Система рассеивания тумана | рассеивание тумана |
FP | Вертодром | вертодром |
ПС | Снегоуборочная техника | снегоуборочный комплекс |
футов | Трансмиссометр (укажите взлетно-посадочную полосу и, если применимо, обозначение (и) трансмиссометра (ов)) | Трансмиссометр |
FU | Наличие топлива | топливо авбл |
FW | Указатель направления ветра | wdi |
ФЗ | Таможня / иммиграционная служба | Cust / иммиграция |
э.Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
GA | GNSS для конкретных аэродромов (указать операцию) | аэродром гнсс |
ГВт | Глобальные операции GNSS (укажите операцию) | gnss площадь |
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
IC | Система посадки по приборам (указать ВПП) | шек |
ID | DME, связанный с ILS | ils dme |
IG | глиссада (ILS) (указать взлетно-посадочную полосу) | ils gp |
II | Внутренний маркер (ILS) (указать ВПП) | ils im |
IL | Курсор (ILS) (указать взлетно-посадочную полосу) | ils loc |
IM | Средний указатель (ILS) (указать взлетно-посадочную полосу) | ils мм |
В | Курсор (не связанный с ILS) | мест |
IO | Внешний маркер (ILS) (указать взлетно-посадочную полосу) | ils om |
IS | ILS категории I (указать взлетно-посадочную полосу) | ils cat I |
IT | ILS Категория II (указать ВПП) | ils cat II |
МЕ | ILS категории III (указать ВПП) | ils cat III |
IW | Микроволновая система посадки (MLS) (указать взлетно-посадочную полосу) | мл |
IX | Локатор, внешний (ILS) (указать взлетно-посадочную полосу) | ils lo |
IY | Локатор, средний (ILS) (указать взлетно-посадочную полосу) | ils lm |
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
LA | Система огней приближения (указать взлетно-посадочную полосу и тип) | als |
фунтов | Аэродромный маяк | abn |
LC | Огни осевой линии ВПП (указать ВПП) | RCLL |
ЛД | Индикаторы направления посадки | ldi lgt |
LE | Боковые огни ВПП (указать ВПП) | редл |
LF | Последовательные мигающие огни (указать ВПП) | секвенированный flg lgt |
LG | Освещение с пилотным управлением | шт. |
л / с | Огни ВПП высокой интенсивности (указать ВПП) | высокий intst rwy lgt |
LI | Огни опознавательных знаков конца ВПП (указать ВПП) | rwy конец id lgt |
LJ | Световые индикаторы выравнивания взлетно-посадочной полосы (укажите взлетно-посадочную полосу) | рай лгт |
LK | Компоненты системы огней приближения категории II (указать ВПП) | компоненты категории II как |
LL | Огни ВПП малой интенсивности (указать ВПП) | низкий intst rwy lgt |
лм | Огни ВПП средней интенсивности (указать ВПП) | средний intst rwy lgt |
LP | Указатель траектории точного захода на посадку (указать ВПП) | папи |
LR | Освещение всех площадок посадки | ldg area lgt fac |
LS | Огни остановки (указать взлетно-посадочную полосу) | stwl |
LT | Пороговые огни (указать ВПП) | th lgt |
LU | Указатель траектории подхода вертолета | гапи |
LV | Система визуального указателя уклона (указать тип и взлетно-посадочную полосу) | ваз |
LW | Освещение вертодрома | вертодром lgt |
LX | Огни осевой линии РД (указать РД) | twy cl lgt |
LY | Боковые огни РД (указать РД) | twy edge lgt |
ЛЗ | Огни зоны приземления на ВПП (указать ВПП) | РТЗЛ |
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
MA | Зона движения | мова площадь |
МБ | Несущая способность (укажите часть посадочной площадки или рабочей зоны) | несущая способность |
MC | Чистая полоса (указать взлетно-посадочную полосу) | по часам |
MD | Заявленные расстояния (указать взлетно-посадочную полосу) | объявленный расст |
мг | Система руления | тг |
MH | Тормозной механизм взлетно-посадочной полосы (указать ВПП) | тряпка |
МК | Парковка | пркг площади |
ММ | Разметка дневного света (укажите порог, центральную линию и т. | разметка дня |
МН | Фартук | фартук |
МО | Стоп-бар (указать взлетно-посадочную полосу) | тряпка |
МП | Стенды самолетов (указать) | Стенд acft |
MR | Взлетно-посадочная полоса (указать ВПП) | вл. |
мс | Стоп-путь (указать взлетно-посадочную полосу) | swy |
тонн | Порог (указать ВПП) | тр |
MU | Площадка для разворота на ВПП (указать ВПП) | Rwy поворотный участок |
МВт | Полоса / обочина (указать взлетно-посадочную полосу) | Полоса / плечо |
MX | РД (указать) | тви |
г. | РД быстрого выхода (указать) | Быстрый выход twy |
Д.)
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
NA | Все средства радионавигации (кроме…) | все rdo nav fac |
NB | Радиомаяк ненаправленный | ндб |
NC | ДЕККА | дека |
ND | Дистанционное измерительное оборудование (DME) | дмэ |
NF | Маркер вентилятора | вентилятор мкр |
NL | Локатор (указать идентификацию) | л |
Нм | VOR / DME | вор / дмэ |
NN | ТАКАН | такан |
НЕТ | ОМЕГА | омега |
NT | ВОРТАК | вортак |
NV | VOR | вор |
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
OA | Служба аэронавигационной информации | айс |
OB | Препятствие (укажите подробности) | обст |
OE | Требования к входу в самолет | входных площадей acft |
OL | Включены заградительные огни. | obst lgt |
ИЛИ | Координационный центр спасения | rcc |
.. (указать)Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
PA | Стандартное прибытие по приборам (указать обозначение маршрута) | звезд |
ПБ | Стандартное прибытие по ПВП | stc vfr обр. |
ПК | Процедуры на случай непредвиденных обстоятельств | на случай непредвиденных обстоятельств |
ПД | Стандартный вылет по приборам (указать обозначение маршрута) | сид |
PE | Стандарт VFR вылета | stf vfr dep |
ПФ | Процедура управления потоком | flow ctl proc |
PH | Порядок проведения | hldg proc |
PI | Схема захода на посадку по приборам (указать тип и взлетно-посадочную полосу) | instr apch proc |
ПК | Схема захода на посадку по ПВП | vfr apch proc |
PL | Обработка плана полета (подача и сопутствующие непредвиденные обстоятельства) | фпл |
вечера | Эксплуатационные минимумы аэродрома (указать процедуру и скорректированный минимум) | опр минимумов |
PN | Ограничение шума при работе | ограничения шума opr |
PO | Высота пролета препятствий и высота (указать процедуру) | ока оч |
PR | Процедура отказа радио | сбой rdo proc |
PT | Высота перехода или эшелон перехода (указать) | т / трлн |
УЕ | Схема ухода на второй круг (указать ВПП) | пропущено APCH Pro |
PX | Минимальная высота удержания (укажите исправление) | млн hldg alt |
ПЗ | ПВО порядка | adiz proc |
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
RA | Бронирование воздушного пространства (указать) | бронирование воздушного пространства |
РД | Опасная зона (указать) | . |
RM | Военный район | моа |
RO | Облет … (указать) | пролет |
RP | Запрещенная зона (указать) | ..п.. |
руб. | Зона ограниченного доступа (указать) | ..r .. |
РТ | Зона временного запрета (указать зону) | темповая ограниченная зона |
.d ..Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
SA | Автоматическая терминальная информационная служба | ATIS |
SB | Дежурная служба АТС | аро |
SC | Районный диспетчерский пункт | в соотв. |
SE | Полетно-информационная служба | fis |
SF | Аэродром Служба полетной информации | afis |
SL | Центр контроля потока | flow ctl center |
SO | Центр управления океанической зоной | oac |
SP | Служба контроля захода на посадку | приложение |
СС | Авиационная станция | фсс |
ST | Аэродромный диспетчерский пункт | twr |
SU | Верхний диспетчерский пункт | uac |
SV | ВОЛМЕТ трансляция | вольт |
SY | Верхняя консультационная служба (указать) | верхний консультативный сер |
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
WA | Воздушный дисплей | воздушный дисплей |
ВБ | Высший пилотаж | Высший пилотаж |
WC | Воздушный шар или воздушный змей в неволе | воздушный шар / воздушный змей в неволе |
WD | Подрыв взрывчатки | подрыв взрывчатки |
ВЭ | Упражнения (указать) | exer |
WF | Заправка в воздухе | дозаправка в воздухе |
WG | Полет на планере | gld летать |
Вт · ч | Взрывной | взрывных работ |
WJ | Буксировка баннера / цели | буксировка баннера / цели |
WL | Восхождение на свободном воздушном шаре | восхождение на свободном аэростате |
WM | Ракетные, артиллерийские или ракетные стрельбы | Ракета / пушка / ракета / фронта |
WP | Упражнения для прыжков с парашютом, полеты на параплане или дельтаплане | Pje / парапланеризм / дельтаплан |
WR | Радиоактивные материалы или токсичные химические вещества (указать) | pje |
WS | Горящий или выдувной газ | горящий или дующий газ |
Вт | Массовое движение самолетов | массовых перемещений АКФТ |
WU | Беспилотный самолет | формация flt |
WV | Строительный полёт | формация flt |
WW | Значительная вулканическая активность | формация flt |
WY | Аэросъемка | модель летающая |
WZ | Модель летающая | модель летающая |
Таблицы декодирования четвертой и пятой букв
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
переменного тока | Снято на техническое обслуживание | снято с обслуживания |
г. | Доступен для работы при дневном свете | avbl дневных операций |
AF | Рейс проверен и признан надежным | fltck в порядке |
AG | Эксплуатация, но только наземная проверка, ожидание летной проверки | opr, но только gnd ck, ожидает fltck |
Ач | Часы работы сейчас… (указать) | часов сер |
АК | Возобновление нормальной работы | хорошо |
AL | Действует (или повторно работает) с учетом ранее опубликованных ограничений / условий | Opr subj предыдущее усл. |
утра | Только военные операции | Только mil ops |
AN | Доступен для ночного режима | avbl ночные операции |
АО | Оперативный | опр |
AP | Доступно, требуется предварительное разрешение | авбл, ппр |
AR | По запросу | avbl o / r |
AS | Не обслуживается | об / с |
AU | Не доступен (при необходимости укажите причину) | не avbl |
AW | Полностью отозвано | отозвано |
ТОПОР | Ранее объявленное отключение было отменено | обнародована остановка cnl |
н.э.Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
CA | Активировано | акт |
CC | Завершен | смпл |
CD | Деактивировано | деактивировано |
CE | Возведен | возведено |
CF | Рабочая частота (и) изменена на | opr freq изменено на |
CG | Понижен до | понижен до |
CH | Изменено | изменено |
CI | Опознавательный или радиопозывной изменен на | Позывной Ident / rdo изменен на |
CL | Перестроено | перестроено |
см | перемещенных лиц | перемещенных |
CN | Отменено | cnl |
CO | Операционная | опр |
CP | Работа на пониженной мощности | opr пониженная мощность |
CR | Временно заменен на | tempo rplcd — пользователем |
КС | Установлено | инстл. |
CT | При тестировании не использовать | на тесте, не использовать |
Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
га 1) Плохо 2) Среднее / Плохое 3) Средний 4) Среднее / Хорошее 5) Хорошо | Тормозное действие есть… | ba — это… |
HB | Коэффициент трения … (указать используемое устройство измерения трения) | коэффициент трения составляет |
HC | Засыпано утрамбованным снегом на глубину | cov глубина уплотненного снежного покрова |
HD | Засыпано сухим снегом на глубину | cov глубина сухого снега |
HE | Залито водой на глубину | cov глубина воды |
ВЧ | Совершенно без снега и льда | без олова и льда |
HG | Выполняется скашивание травы | стрижка травы инпр |
HH | Опасность из-за (указать) | опасность из-за |
HI | Покрытый льдом | cov льда |
ГДж | Запуск запланирован. | План запуска |
гонконгских долларов | Выполняется миграция птиц | перелет птиц впр |
HL | Снежная уборка завершена | sn clr cmpl |
HM | Отмечено | с пометкой |
HN | Засыпано мокрым снегом или слякотью на глубину до | cov влажная sn / глубина слякоти |
HO | В снегу | затемнено sn |
л. | Выполняется уборка снега | sn clr inpr |
HQ | Операция отменена… (укажите идентификатор полета воздушного шара или кодовое название проекта) | opr cnl |
HR | Стоячая вода | стоячая вода |
HS | Идет шлифовка | шлифовальный инпр |
HT | Подход только по сигнальной зоне | APCH в соответствии с сигналом |
HU | Выполняется запуск… (укажите идентификатор полета аэростата или кодовое название проекта, место запуска, дату / время запуска (ы), расчетное время прохождения 18 000 м (60 000 футов) или достижения крейсерского эшелона, если на 18 000 м (60 000 футов) или ниже). | запуск инпр |
HV | Работа завершена | работы cmpl |
HW | Незавершенные работы | протирка |
HX | Концентрация птиц | концентрация птиц |
HY | Снежные сугробы существуют (указать высоту) | sn банков hgt |
Гц | Покрытый мерзлыми колеями и грядами | cov мерзлые колеи и гребни |
.. (укажите идентификацию полета аэростата или кодовое название проекта, место запуска, планируемый период запуска — дату / время, ожидаемое направление набора высоты, расчетное время для прохождения 18 000 м (60 000 футов) или достижения крейсерского эшелона, если или ниже 18 000 м (60 000 футов) вместе с предполагаемым местоположением)
с.
футов) вместе с предполагаемым местоположением, расчетной датой / временем прекращения полета и запланированным местом контакта с землей, если применимо)Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
LA | Работа от вспомогательного источника питания | opr доп. |
фунтов | Зарезервировано для самолетов, находящихся в нем. | зарезервировано для acft на его основе |
LC | Закрыто | clsd |
ЛД | Небезопасно | небезопасно |
LE | Работа без вспомогательного источника питания | opr wo aux pwr |
LF | Помехи от | интерференция fm |
LG | Работа без идентификации | опр без идент. |
л / с | Не подлежит эксплуатации для ВС тяжелее | u / s acft тяжелее, чем |
LI | Закрыт для операций по ППП | clsd ifr ops |
LK | Работает как фиксированный свет | opr as f lgt |
LL | Используется для длины. | полезная длина… / ширина… |
LN | Закрыт для работы в ночное время | clsd ко всем операциям ngt |
LP | Запрещено | запрещено |
LR | Воздушные суда ограничены взлетно-посадочными полосами и рулежными дорожками | ACFT ограничено RWY и TWY |
LS | Возможно прерывание | subj intrp |
LT | Ограничено | ООО в |
LV | Закрыт для полетов по ПВП | clsd vfr ops |
LW | состоится | состоится |
LX | Работает, но рекомендуется соблюдать осторожность из-за | опр но цтн адз в связи с |
Pwr
..и шириной …Код | Значение | Единая сокращенная фразеология |
ХХ | Если 4-я и 5-я буквы кода не охватывают ситуацию, используйте XX и дополните простым языком. | (простой язык после кода NOTAM) |
Обучение улучшает декодирование идентификации запаха с помощью фазовых колебаний в обонятельной луковице
Существенных изменений:
1) Недостаточная ясность в презентации.В целом организация рукописи и представление результатов не позволяют широким читателям следовать логике экспериментов и анализов. Описание результатов и панели рисунков прыгают, а не перетекают по рисунку. Кроме того, многие анализы не имеют достаточной мотивации и интерпретации в разделе «Результаты». Таким образом, часто бывает трудно понять, почему был проведен анализ и что означают его результаты. При редактировании рукописи следует учитывать эти общие моменты.
Мы переработали раздел «Результаты», чтобы обеспечить лучшую мотивацию и интерпретацию анализа. Кроме того, мы изменили текст и рисунки, чтобы обеспечить более плавное прохождение рисунков.
Конкретные комментарии, относящиеся к этому общему вопросу, перечислены ниже:
a) Раздел результатов: необходимо больше описать сходства и различия Exp1 и Exp2, чем просто электроды и глубину записи. Недостаточно информации, чтобы определить, следует ли одинаково интерпретировать результаты обоих исследований.Результаты Exp 2 кажутся сильнее, чем Exp1, но дальше это не обсуждается. Разница между Exp1 и Exp2 может возникать из-за того, что группа 1 состоит из мышей, несущих Cre-рекомбиназу, которая, вероятно, изменяет физиологию нейронов даже в отсутствие какой-либо рекомбинации. Об этой возможности следует упомянуть в обсуждении.
Мы ценим комментарий. Предложение в разделе «Результаты» заставило читателя подумать, что, по нашему мнению, различия между экспериментами связаны с расположением электродов.Это не было нашим намерением. Действительно, генотип может влиять на физиологические и поведенческие результаты, но основная истина — ни C57BL / 6, ни мыши Cre.
Важно отметить, что результаты статистически значимы как для Exp1, так и для Exp2. Хотя различия, как правило, больше для Exp2, мы считаем, что обсуждение того, связано ли это с количеством использованных животных, расположением электродов, используемыми парами одорантов или генотипами, не допускается, поскольку это было бы слишком умозрительно. Вместо этого мы заявляем в ходе обсуждения, что получение статистически значимых результатов для обоих экспериментов, несмотря на многочисленные экспериментальные различия, является сильной стороной исследования.
В текст внесены следующие изменения:
Мы обновили Дополнительный файл 1, включив в него генотип для каждого эксперимента, и заменили предложение на: «Как показано в Таблице S1, два эксперимента различались по расположению электродов, генотипу мыши, имплантации устройства (тетрод против оптетрода) и парам одорантов. (см. также «Методы»). »
Мы добавили предложение в раздел «Обсуждение»: «Важно отметить, что наши результаты были воспроизведены в двух разных экспериментах (Exp1 и Exp2), различающихся генотипом, расположением электродов, имплантированным устройством (тетрод или электрод) и используемыми парами одорантов (см.
Таблицу S1). .[…] Независимо от причины различий между экспериментами, для этого исследования важно, чтобы результаты PRP были получены для обоих экспериментов в существенно разных экспериментальных условиях ».
Мы добавили следующее предложение к легенде для Дополнительного файла 1: «Примечание: экспрессия Cre может влиять на физиологические параметры, и, следовательно, различия, обнаруженные между экспериментами в этой публикации, могут быть связаны с экспрессией Cre (Harno et al., 2013). Однако для нас не очевидно, какое из методологических различий между экспериментами способствует статистическим различиям в измеряемых параметрах.”
b) На рисунках много раз, когда выводы имеют значение, но это не обозначено на рисунке (т.е.символом), а только указано в подписи к рисунку или в основном тексте. Было бы полезно, если бы важные результаты были представлены единообразно повсюду.
Мы добавили звездочки ко всем гистограммам, когда обнаружили значимость в апостериорных тестах.
Мы не добавляли значимые звездочки к гистограммам совокупной вероятности или временным курсам, потому что это неудобно, когда у вас есть несколько гистограмм на графике.Значения p для гистограмм совокупной вероятности указаны как в легенде, так и в тексте результатов. В литературе мы не находим звездочек для гистограмм совокупной вероятности. Однако, если у обозревателей появятся предложения, как это сделать, мы будем рады доработать графики.
c) Более базовое объяснение «размерности» и того, как эта концепция применяется к обонятельной системе, вероятно, принесет пользу читателям, которые не знакомы с этой концепцией. Мы предлагаем обсудить это во Введении, а также в разделе «Результаты».
Мы добавили введение размерности во Вступление, и мы пересмотрели разделы результатов и обсуждения, чтобы читателям, незнакомым с этой концепцией, стало ясно определение размерности и значимость результатов для обработки обонятельных сигналов (см. Важный пункт пересмотра).
7 ниже).
d) В начале раздела «Результаты» укажите временное окно, относительно которого были проанализированы данные.
Мы добавили этот текст в начало раздела результатов:
«При выполнении непростых задач мыши начинают испытание спонтанно, сунув нос в носик для запаха и облизывая порт для лизания.Одорант доставляется в случайное время через 1–1,5 секунды после тычка в нос ».
И этот текст был добавлен в начало раздела результатов:
«Наконец, для оценки статистической значимости различий в колебательных параметрах, оцененных в этом исследовании, оценки были либо усреднены за период времени нанесения одоранта (от 0,5 до 2,5 секунд после отвода одоранта к носику доставки запаха), либо статистическая значимость была оценивается для всего временного курса с временными точками каждые 0.1 секунду с использованием обобщенной линейной модели (GLM, см. Методы). Кроме того, мы дополняем проверку статистической значимости с использованием значений p оценкой самонастраиваемых доверительных интервалов (Halsey et al.
, 2015) ».
e) Рисунок 1D: Данные представлены так, как будто оси x одинаковы, и все представленные данные соответствуют разложению, показанному от Di к Dii. Однако в Dii и Dv есть 16 циклов, которые не совпадают, и только 8 или 9 циклов в Diii и Div (они также не совпадают).Изменилась ли временная шкала оси?
Спасибо, что заметили это. Да, расширенный необработанный LFP (1-100 Гц) и огибающая для высокой гаммы были неправильно извлечены в течение двух секунд. Рисунок 1 был заменен, включая правильные трассы.
f) Рисунок 2H: Эта цифра слишком мала, и ее трудно обработать. Основной результат, по-видимому, связан с ИМ для S +> S- у дрессированных животных в разных наборах данных. Нет последовательного изменения MI для S + или S- с обучением.По мере обучения наблюдается постоянное увеличение дисперсии фаз для S-. Эти результаты должны быть кратко изложены в простой и понятной форме.
Мы заменили рисунок 2H анализом для каждого эксперимента, где мы использовали среднее значение MI и дисперсию пикового угла для каждой пары одорантов.
Это более консервативный подход, более простой для представления, который также обнаруживает изменение дисперсии пикового угла при обучении с использованием GLM. Однако более подробный анализ, представленный на рисунке 2H, действителен и предоставляет дополнительную релевантную информацию.Мы переместили старый рисунок 2H на рисунок 2 — дополнение к рисунку 2, где он показан в виде рисунка на всю страницу. Мы переместили текст, описывающий рисунок 2 — дополнение к рисунку 2, в раздел «Дополнительная информация».
g) В связи с вышеупомянутым пунктом на рисунке 2H кажется, что эволюция MI и пиковая дисперсия во время обучения различаются для тестового IAMO как для Exp1, так и для Exp2. Эта пара имеет особенность нахождения между одорантом и носителем, а не между двумя одорантами. Может ли разница быть связана с тем, что в этом случае мышь должна обнаруживать одорант, но не должна идентифицировать / различать его? Отличается ли PAC, когда S + представляет собой минеральное масло, по сравнению с изоамилацетатом?
К сожалению, у нас нет данных, где S + был минеральным маслом, а S- был изоамилацетатом.
Однако, глядя на данные на рис. 2 — приложение к рис. 2 (бывший рис. 2H), мы не обнаруживаем, что данные IAMO особенно отличаются от других пар одорантов.
Действительно, звездочки показывают, что для всех пар одорантов различия значительны.
h) Рисунок 5, особенно 5D, и его / их результаты трудно осмысленно проследить. Пожалуйста, расскажите подробнее о том, что показано. Возможно, более подходящее определение «времени принятия решения» будет полезным, поскольку, похоже, это относится к LDA по сравнению с фактическим решением животного.
Да, мы сравниваем время, когда животное решает прекратить лизать на S- (время принятия решения о лизании), со временем, когда разница между одорантами, использующими PRP LDA, становится статистически значимой (время принятия решения PRP LDA), и мы покажите, что эти два времени не отличаются. Мы тщательно отредактировали подраздел «Принятие решения происходит одновременно для пиковых PRP LDA и lic».
Этот раздел теперь начинается с определения того, что мы имеем в виду под этим временем принятия решения, и как оно рассчитывается для ликов и PRP LDA.Кроме того, мы упростили рисунок 6 — приложение к рисунку 1.
i) Подраздел « Отклонение угла пика уменьшается для S + и / или увеличивается для S-, когда животные учатся различать запахи в непроходимой задаче» : Дайте понять, что это PAC для тета-гамма в этом раздел. В целом, лечение тета-гамма по сравнению с тета-бета-PAC несовместимо. Похоже, что основное внимание уделяется тета-гамме, но иногда для сравнения добавляется бета. В настоящее время это скорее отвлекает, чем имеет значение.Изменения PAC в процессе обучения кажутся разными для тета / бета и тета / высокая гамма. В отличие от эффекта, наблюдаемого для высокой гаммы (рисунок 2 и рисунок 2 — приложение к рисунку 1), интересно видеть, что средний MI для тета / бета (рисунок 2Hi) увеличивается с обучением как для S +, так и для S-. Как интерпретировать эту разницу между ИМ для отношений тета / бета и тета / высокая гамма? Принимая во внимание два разных источника (ОВ или обратная связь) этих колебаний, их потенциальные различия фаз с тета и способность активности популяции, которая поддерживает их, по дифференцированной обработке информации, это могло бы усилить исследование, чтобы сравнить и обсудить тета-гамма по сравнению с тета-бета PAC более конкретно и ясно.
»Подраздел« Дисперсия угла пика для связи амплитуды тета / высокой гамма-фазы увеличивается для S-, когда животные учатся различать пахучие вещества в непреодолимой задаче ». Мы сделали явную ссылку на тета-гамма в начале этого раздела. .
У нас есть очень интересное открытие относительно тета-бета PRP, которому не было уделено должного внимания в разделе «Обсуждение» (оно было упомянуто в части предложения, скрытого в обсуждении тета / высокой гаммы). Мы обнаружили, что, в отличие от тета-гамма, тета-бета PRP не различается между пиком и минимумом.Постулируется, что BETA LFP передает центробежную модуляцию от нижележащих областей мозга к OB. Наши результаты показывают, что центробежная модуляция не различается по фазам тета-колебаний и, следовательно, будет зависеть от модуляции активности высокочастотного контура, происходящей в разных тета-фазах. Мы добавили параграф, посвященный тета / бета PRP. Мы не сосредотачивались на различиях PAC между тета / бета и тета / гамма, потому что они не так ясны, как разница между пиковыми и минимальными значениями PRP.
j) Подраздел «Размерность пространства PRP LFP уменьшается, когда животное учится различать запахи» «свидетельство усвоенного ужесточения размерности для многообразия представления запаха» Пожалуйста, поясните, что имеется в виду под многообразием представления запаха. Это интересно, но не очень понятно.
Мы изменили предложение следующим образом:
«Это свидетельство усвоенного ужесточения размерности многообразия представления запаха (определяемого как независимые нейронные компоненты, представляющие запах).”
k) В некоторых других случаях индикаторы текста / значимости на рисунках и самих графиках довольно маленькие и их трудно увидеть (например, рисунок 3D-F).
Мы увеличили размер слишком маленького подмножества графиков и увеличили размер шрифтов.
2 Некоторые части методологии описаны недостаточно подробно. Конкретные примеры таковы: a) Поведенческая методология неясна в отношении анализируемых данных.
Может быть, животные обучаются выполнению задачи, которая не годится, с запахом вместо холода, а затем переводится на S + / S-? Соответствует ли обучение части задачи или только новый запах, который возникает после изучения задачи? В разделе о методах эти детали неясны.Мы пересмотрели раздел «Материалы и методы», чтобы прояснить, что анализ данных проводился для сеансов, когда животное, хорошо разбирающееся в задаче облизывания, училось различать два стимула. Таким образом, обучение соответствует обучению различать два стимула (задание «идти-не-идти»), в отличие от обучения лизать, чтобы получить воду (задание «начать»).
б) Все статистические сравнения производятся с использованием GLM. Это нестандартно и требует большего количества объяснений и обоснований, чем предусмотрено. Было бы полезно указать, что означают в этом отношении значение и степени свободы.
Мы проконсультировались с биостатистом доктором Дугласом Карран-Эвереттом (Curran-Everett, 2000;
).
Halsey et al., 2015; Sharp et al., 2009), об использовании обобщенной линейной модели (GLM). Он указал, что наш подход с использованием GLM с последующим апостериорным t-тестом / ранжированной суммой, скорректированной для множественных сравнений с использованием коэффициента ложного обнаружения, подходит для нашего многомерного анализа.Он отметил, что GLM — это общий статистический метод, который включает в себя регрессию и дисперсионный анализ (ANOVA), методы, которые чаще используются в публикациях, и что степени свободы и статистическая значимость имеют то же значение в GLM, что и в анализе дисперсии и регрессии. .
Кроме того, мы хотели бы отметить, что на рисунках мы также отображаем загрузочные 95% доверительные интервалы, которые рекомендуются в качестве дополнения к «непостоянному» значению p при оценке значимости (Halsey et al., 2015).
В разделе «Материалы и методы» мы указываем:
«Статистическая значимость изменений измеренных параметров таких факторов, как обучение и идентичность одоранта, была оценена с использованием анализа обобщенной линейной модели (GLM) с апостериорными тестами для всех пар данных, скорректированными для множественных сравнений с использованием коэффициента ложного обнаружения (Curran-Everett, 2000). […] Кроме того, в качестве дополнительной оценки значимых различий (Halsey et al., 2015) мы отображаем 95% доверительные интервалы (ДИ), показанные на рисунках, поскольку вертикальные черные линии были оценены с помощью бутстрап-анализа среднего значения путем выборки с заменой 1000 раз.”
3) Часто утверждается, что декодирование «идентичности» запаха улучшается с обучением. Из данных не видно, что это правда. Есть свидетельства того, что случайность запаха (вознагражденный S + по сравнению с не вознагражденным S-) декодируется. Изменение PRP при представлении запаха напоминает двоичное изменение состояния (высокое для S + и низкое для S-). Однако неясно, действительно ли этот запах специфичен. Конкретные моменты, связанные с этой проблемой, перечислены ниже:
Правильно, мы не имели в виду, что термин «идентичность» был химической идентичностью одоранта, а скорее контекстуальной идентичностью (вознаграждается ли запах?).Мы добавили эти предложения в начале раздела результатов, чтобы прояснить этот момент:
«Важно отметить, что эксперименты по обратному развитию предыдущих исследований, в которых мы поменяли местами одоранты с вознаграждением и без вознаграждения, показали, что мощность LFP в OB и пика митральных / пучковых клеток кодирует контекстную идентичность одоранта (вознаграждается ли одорант? ) (Doucette et al., 2011; Doucette, Restrepo, 2008; Li et al., 2015; Ramirez-Gordillo et al., 2018). Поэтому, когда мы говорим об идентичности в этой публикации, мы не имеем в виду химическую идентичность одоранта, мы имеем в виду, является ли одорант вознагражденным или нет.”
Кроме того, теперь мы используем термин «контекстная идентичность» повсюду, включая Аннотация. Наконец, мы включаем новый рисунок 4, описанный в подразделе «Пиковая мощность, привязанная к фазе, увеличивается для S + и уменьшается для S- сверх обучения», показывающая, что, когда валентность одоранта меняется на противоположную, PRP переключает, указывая, что PRP кодирует контекстную идентичность.
a) Будет ли декодер, обученный на основе данных для одной пары запахов, уметь декодировать данные из другой пары запахов в той же самой мыши? Если это так, то передаваемая информация — это корреляция запаха с вознаграждением (или без него), а не с конкретным запахом.Это тоже было бы интересно, но сформулировано иначе.
Как показано на новом Рисунке 4, пик PRP переключается, когда полученный одорант меняет направление на противоположное. Таким образом, пиковый PRP кодирует контекстную идентичность (является ли это вознагражденным одорантом?). Как объяснялось в пункте 3 выше, в начале результатов мы поясняем, что когда мы говорим об идентичности, мы не имеем в виду химическую идентичность одоранта, мы имеем в виду контекстную идентичность (является ли это одорантом вознаграждением?).
b) Неясно, отражает ли PRP у опытных мышей идентичность одоранта, а не тот факт, что при нюхании одоранта животное занимается сфокусированной деятельностью, если облизывает за вознаграждение, независимо от идентичности одоранта, по следующим причинам. :
Как указано в пункте 3 выше, мы не подразумевали, что PRP отражает химическую идентичность.Мы добавили два предложения в раздел «Результаты», чтобы прояснить это в начале результатов.
i) Согласно примерам стимуляции S +, показанным на Рисунке 1 и Рисунке 3, до появления запаха сильной колебательной активности нет. Действия, которые начинаются, когда мышей просят ответить (лизать), по-видимому, продолжаются. Эта активность продолжается в течение нескольких секунд после того, как животное уже ответило на стимул (более 2 секунд после смещения запаха).
Верно, активность длится несколько секунд, и возникает вопрос, является ли это откликом на одорант по сравнению с отражением центробежного входа в OB. Как указано выше, наши данные показывают, что PRP кодирует контекстную идентичность одоранта.
Тем не менее, мы хотели бы отметить, что длительный временной ход осцилляторной активности не обязательно означает, что реакция не является реакцией на одорант, потому что: (1) Наш ольфактометр разработан для быстрого появления запаха (с постоянной времени 100 мсек). ), но уменьшение концентрации одоранта происходит за несколько секунд (см. новый рисунок 1 — приложение к рисунку 1).(2) Концентрация одоранта относительно высока, на несколько порядков выше порога обнаружения.
ii) Анализ охватывает длительный период времени (2,5 секунды), в течение которого животные демонстрируют очень разное поведение между S + и S- стимулами. Действительно, в случае стимула S + животные активно участвуют в процессе облизывания, чтобы получить вознаграждение. Это очень ясно видно из рисунков 5A, B и D у опытных животных: тот факт, что они начинают активно лизать уже в 0.5 секунд после появления запаха показывают, что дискриминация уже проведена. В то время как для S-стимула, как только они идентифицировали запах, они могут вести себя по-разному, и я предполагаю, что они могут исследовать комнату. Как долго мыши оставались в порту одоранта для запретных испытаний?
Для S-мышей носик вышел вскоре после последнего вылизывания. Как показано на Фигуре 5B, последний лизание происходит через 0,5-1,8 секунды после появления запаха. Теперь это находится в разделе «Материалы и методы».Мы согласны с рецензентом: в этой беспроигрышной задаче у животного нет мотивации покинуть порт сразу после обнаружения одоранта.
iii) Дыхание во время сосредоточенного действия лизания для получения награды сильно отличается от дыхания во время исследования. Может ли дыхание, связанное с облизыванием, само по себе изменить параметры, измеренные в исследовании. В частности, я думаю о тета-амплитуде (рис. 2D) и частоте, которая могла бы соответствовать частоте лизания.Если дыхательный ритм варьируется между испытаниями S + и S-, то это, вероятно, также изменит свойства высокого гамма-ритма и, следовательно, PRP, особенно для высокого гамма. Вы контролировали изменения дыхания?
Это интересный момент. Активное обнюхивание влияет на реакцию запаха через механизмы сверху вниз и снизу вверх, как показано, например, Джорданом и его коллегами в недавнем исследовании (Jordan et al., 2018), а облизывание и обнюхивание, вероятно, координируются у опытного животного с учетом тот факт, что существует координация оромоторных действий через цепи ствола мозга (Moore et al., 2014).
В этом исследовании мы не измеряли дыхание. Однако в прошлых исследованиях мы заметили близкое соответствие обнюхивания с тета-LFP у опытных животных в этом беспроигрышном задании (рис. 5 из (Li et al., 2015)). Что касается взаимосвязи мощности PRP и облизывания, это снова интересный вопрос. Учитывая тот факт, что существует координация оромоторных действий через цепи ствола мозга (Moore et al., 2014), вероятно, существует согласование облизывания, обнюхивания, движения усов и мощности тета-LFP, когда животное становится опытным.Действительно, исследования медиальной префронтальной коры показали, что LFP в полосе тета (6-12 Гц) синхронизированы по фазе для облизывания, даже когда животное выполняет сухие облизывания в задании, которое не может идти (Amarante et al., 2017). . Кроме того, в нашей прошлой публикации с использованием данных Exp1 мы провели тщательный анализ связанной с событием мощности LFP, привязанной к началу облизывания, и показали, что этот показатель изменяется по мере обучения животного и когда мы модулируем норадренергический вход в луковицу с помощью оптогенетики. (см. рисунок 7 в (Ramirez-Gordillo et al., 2018)). Этот опубликованный анализ мощности LFP, связанной с лизанием, имеет прямое отношение к вопросу рецензента о взаимосвязи лизания и колебаний. По нашему мнению, более тщательное изучение взаимосвязи облизывания и колебаний разрешено, но выходит за рамки данной рукописи.
iv) Идеальная корреляция между пиковым уровнем PRP и принятием решения также может означать, что PRP является результатом действия вылизывания или невылизывания у опытных мышей и того факта, что у опытных мышей почти все испытания даны правильно, что ограничивает вариабельность.
Да, мы согласны с тем, что это может иметь место (пункт iii выше).
4) Это усилило бы аргументы в пользу декодирования и принятия решений, если бы точность линейного декодирования и поведенческие характеристики на испытание были коррелированы. Точно так же для LDA и времени вылизывания на пробной основе.
Мы провели пробный анализ эффективности декодирования и отсортировали данные по различным поведенческим результатам. На рисунке 5E показан временной ход производительности декодирования, проанализированный на основе испытания за испытанием, отсортированный по поведенческим результатам (попадание, промах, CR и FA, а также в случайном порядке).Эти результаты представлены в подразделе «Линейный дискриминантный анализ классифицирует стимулы с помощью PRP». Интересно, что вскоре после добавления одоранта производительность декодирования FA снижается ниже 50%. Это еще одно свидетельство того, что PRP не кодирует химическую идентичность одоранта.
Мы не проводили анализ лизания / LDA, потому что мы не понимаем, что обозреватели подразумевают под «анализом времени LDA и лизания» «испытание за испытанием». Кроме того, мы опубликовали исследование мощности LFP, связанной с лизанием, с использованием данных в Exp2 (рисунок 7 из (Ramirez-Gordillo et al., 2018), см. Ответ на пункт 3.b.iii выше). Кроме того, мы хотели бы попросить рецензентов принять во внимание наше мнение о том, что, хотя и интересно, полное изучение связи лизания с колебаниями выходит за рамки данной рукописи (см. Ответ на пункт 3.b.iii выше).
5) Авторы четко заявляют тот факт, что данные были получены в двух отдельных экспериментах / группах мышей, каждая с разным дизайном зонда и разными координатами имплантации. Замечательно, что авторы радуются тому факту, что в некоторых случаях эти эксперименты давали разные результаты (т.е. более высокая сила PAC для тета / бета и тета / высокая гамма во втором эксперименте, как показано на рисунке 2). Было бы неплохо, если бы мы продолжили рассмотрение / обсуждение возможных причин, по которым могли возникнуть эти различия. Точно так же необходимо некоторое обсуждение того, почему для разных пар запахов были получены разные результаты.
См. Ответ на пункт 1а выше. Между экспериментами есть много различий: расположение электродов, генотип мыши, имплантация устройства (тетрод vs.optetrode) и пары одорантов. Таким образом, хотя, например, расположение электродов может объяснить различия в измеряемых величинах, мы считаем слишком умозрительным предположение, что различия связаны с одним параметром. Что еще более важно, ключевые результаты статистически значимы для обоих экспериментов, и это сильная сторона данного исследования.
В разделе «Обсуждение» мы заявляем: «Важно отметить, что наши результаты были воспроизведены в двух разных экспериментах (Exp1 и Exp2), различающихся генотипом, расположением электродов, имплантированным устройством (тетрод или электрод) и используемыми парами одорантов (см. Дополнительный файл 1).Мы обнаружили различия в измеренных параметрах между экспериментами, и они, вероятно, связаны с методологическими различиями между Exp1 и Exp2, такими как расположение электродов и генотип. Независимо от причины различий между экспериментами, для этого исследования важно, чтобы результаты по PRP были получены для обоих экспериментов в существенно разных экспериментальных условиях ».
6) Похоже, что тета-гамма PAC не постоянно изменяется для S +, хотя PRP действительно незначительно увеличивается.Напротив, потенциально более интересно, что PAC для S- может фактически снижаться в процессе обучения (рисунок 2 — рисунок в приложении 1) в соответствии с увеличением фазовой дисперсии. Это может быть более тесно связано с большим снижением PRP. Почему это не исследовали больше? Похоже, что акцент делается на «увеличенном» PAC и PRP для вознагражденных S + (то есть в разделе «Обсуждение»).
Мы не собирались сосредотачиваться на увеличении PRP для S +. Действительно, в предложении в разделе «Обсуждение» также упоминается снижение PRP для S-.Мы отредактировали предложение и выполнили поиск / редактирование слова «увеличение» в рукописи. Предложение было изменено на: «Мы предполагаем, что одновременное увеличение PRP для S + и уменьшение PRP для S- отражает адаптационные механизмы в OB для усиления контраста между похожими стимулами с разными ассоциированными значениями».
7) Выводы о снижении размерности неубедительны и, похоже, мало что добавляют к исследованию. Снижение значимо только при объединении животных и опыта 1 и опыта 2.Непонятно, как это следует интерпретировать.
В исходной версии рукописи мы не представили четко результаты по размерности, и была ошибка в статистической значимости данных по каждому эксперименту. Мы повторно проанализировали данные как для каждой мыши, так и для объединенных данных мыши, и получили новые цифры. Как описано в пересмотренном разделе «Результаты», увеличенное уменьшение размерности у опытных мышей является значимым как для каждой мыши, так и для объединенных данных по животным как для Exp1, так и для Exp2.Это вносит важный вклад в понимание сенсорной системы, которая имеет дело с входными данными большого размера, поскольку указывает на то, что обучение фокусирует обработку нейронной информации на контекстно релевантных входных данных. Мы пересмотрели разделы «Введение» и «Обсуждение», чтобы четко представить актуальность анализа размерности.
8) Возникают ли бета-колебания и высокие гамма-колебания одновременно в ходе эксперимента или происходит чередование двух ритмов?
Соответствует литературным сообщениям, например, из (Buonviso et al., 2003; Frederick et al., 2016), мы заметили небольшую задержку увеличения мощности бета по сравнению с гаммой. Однако эта задержка не была столь заметной, как сообщается в литературе, и в этом исследовании мы не фокусировались на времени бета / гамма-излучения.
https://doi.org/10.7554/eLife.52583.sa2
Расшифровка БАС: от генов к механизму
Природа. Авторская рукопись; доступно в PMC 2017, 10 ноября.
Опубликован в окончательной редакции как:
PMCID: PMC5585017
NIHMSID: NIHMS899465
J.Пол Тейлор
1 Медицинский институт Говарда Хьюза и отдел клеточной и молекулярной биологии, Детская исследовательская больница Св. Джуда, Мемфис, штат Теннесси, 38120 США
Роберт Х. Браун младший
2 Отделение неврологии Массачусетского университета, Вустер, Массачусетс 01655 США
Дон В. Кливленд
3 Людвиг по исследованию рака и Департамент клеточной и молекулярной медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния
1 Медицинский институт Говарда Хьюза и кафедра клеточной и молекулярной биологии, Санкт-Петербург.Детская исследовательская больница Джуда, Мемфис, TN 38120 США
2 Отделение неврологии Массачусетского университета, Вустер, Массачусетс 01655 США
3 Ludwig Cancer Research и Департамент клеточной и молекулярной медицины, Калифорнийский университет в Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния
Окончательная отредактированная версия этой статьи доступна на сайте Nature. См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.
Предисловие
Боковой амиотрофический склероз (БАС) — прогрессирующее и неизменно смертельное нейродегенеративное заболевание.В настоящее время выявлено множество генетических факторов, лежащих в основе БАС, которые вызывают дегенерацию двигательных нейронов, повышают восприимчивость к заболеванию или влияют на скорость прогрессирования. Возникающие темы включают дисфункцию в метаболизме РНК и гомеостаз белков, со специфическими дефектами ядерно-цитоплазматического переноса, индукцию стресса эндоплазматического ретикулума и нарушение динамики рибонуклеопротеидных тел, таких как гранулы РНК, которые собираются в процессе разделения жидкой и жидкой фаз.Необычайный недавний прогресс в понимании биологии БАС дает новые основания для оптимизма в отношении того, что будут найдены эффективные методы лечения БАС.
БАС — это прототипическое нейродегенеративное заболевание, характеризующееся прогрессирующей дегенерацией мотонейронов головного и спинного мозга. Название, впервые описанное неврологом Жаном-Мартеном Шарко, отражает как дегенерацию кортикоспинальных мотонейронов, чьи нисходящие аксоны в боковом спинном мозге выглядят покрытыми рубцами («боковой склероз»), так и гибель спинных мотонейронов со вторичной денервацией и истощение мышц («амиотрофия»).Кортикоспинальные нейроны напрямую или косвенно связываются с мотонейронами спинного мозга, которые, в свою очередь, иннервируют скелетные мышцы и вызывают их сокращения (). Этот обзор суммирует клинические и патологические особенности БАС и описывает, как открытия в генетике БАС пролили свет на основные темы молекулярной патофизиологии этого заболевания.
Компоненты нервной системы, пораженные БАС
(а) БАС в первую очередь воздействует на нисходящие кортикоспинальные мотонейроны ( верхних мотонейронов ), которые выступают из моторной коры в синапсы в стволе и спинном мозге, а также в бульбарные или спинномозговые моторы. нейроны ( нижних мотонейронов ), которые проецируются в скелетные мышцы.(б) Типичная патология различных подтипов БАС. По часовой стрелке сверху слева: SOD1 агрегируется в спинномозговых двигательных нейронах в SOD1-родственном семейном БАС; Перераспределение TDP-43 в цитоплазматические включения в мотонейронах спинного мозга при спорадическом БАС; Патология дипептидных повторов GR в зубчатом ядре C9-ALS / FTD; Патология дипептидных повторов GA в зубчатом ядре C9-ALS / FTD; Фокусы РНК в ядре (стрелки) и цитоплазме (наконечник стрелки) кортикального нейрона при C9-ALS / FTD.
БАС известен в США как болезнь Лу Герига и в Соединенном Королевстве как болезнь двигательных нейронов .Хотя начало обычно происходит в среднем возрасте (средний возраст 55 лет), БАС может начаться уже в первом или втором десятилетии или в более позднем возрасте. Как и большинство нейродегенеративных заболеваний, оно начинается очагово и распространяется: симптомы, которые начинаются как легкие судороги или слабость в конечностях или бульбарных мышцах, прогрессируют до паралича почти всех скелетных мышц. Некоторые подмножества мотонейронов, например те, которые иннервируют экстраокулярные мышцы или сфинктеры, сохраняются до поздних стадий заболевания. Однако болезнь неизменно приводит к летальному исходу.Смерть обычно наступает в течение 3-5 лет, хотя некоторые формы демонстрируют длительную выживаемость.
БАС — это орфанная болезнь, от которой ежегодно страдают 1-2 человека на 100 000 человек в большинстве стран; однако распространенность БАС намного ниже, что отражает быструю летальность болезни 1 . В Соединенных Штатах и Соединенном Королевстве БАС вызывает более 1 из 500 случаев смерти взрослого человека. По статистическим данным, более 15 миллионов человек, живущих в настоящее время во всем мире, умрут от этого заболевания.
Клинические проявления БАС
В пределах общей рубрики БАС существует значительная неоднородность. Четкие клинические подмножества различаются по вовлечению разных наборов двигательных нейронов или разных областей тела. В зависимости от локализации первичной патологии у пациентов может развиться слабость с вялостью и атрофией конечностей ( прогрессирующая мышечная атрофия , затрагивающая в основном спинномозговые или нижние двигательные нейроны), выраженная гиперрефлексия и спастичность с повышенным тонусом конечностей, но относительно небольшой атрофией мышц ( первичный боковой склероз , поражающий кортикоспинальные мотонейроны с ограниченным вовлечением моторных нейронов спинного мозга), атрофия языка с утолщением речи и затруднением глотания ( бульбарный ALS , поражающий мотонейроны ствола мозга, которые обслуживают мышцы движения языка, жевания, глотания и артикуляции ), или медленная и крайне дисфункциональная речь и глотание при отсутствии атрофии языка, часто сопровождающиеся усилением эмоциональных рефлексов (псевдобульбарный паралич , , поражающий корковые лобно-бульбарные мотонейроны).Важно отметить, что БАС клинически совпадает с несколькими другими дегенеративными расстройствами, начинающимися у взрослых, чаще всего лобно-височной деменцией (ЛВД), которые могут составлять клинический спектр (см. Вставку).
Box
БАС показывает частое клиническое и генетическое совпадение со связанными заболеваниями.
В то время как БАС исторически рассматривался как заболевание с чисто моторными проявлениями, тщательные наблюдения за пациентами с БАС в течение последних 30 лет показали, что БАС частично перекрывается клинически, патологически и генетически с некоторыми другими дегенеративными нарушениями.В частности, было принято во внимание, что потеря двигательных нейронов может сопровождаться потерей корковых нейронов лобной и височной коры. Клиническим коррелятом является лобно-височная деменция (ЛВД), заболевание, которое, в отличие от болезни Альцгеймера, не влечет за собой серьезную потерю памяти, а вместо этого ухудшает навыки суждения и исполнительные навыки, что часто приводит к поведенческим нарушениям. Около 20% пациентов с БАС соответствуют клиническим критериям сопутствующего диагноза ЛТД, хотя до 50% пациентов испытывают когнитивные нарушения.Реже БАС возникает одновременно с костной болезнью Педжета (PDB) или миопатией с тельцами включения (IBM). Подобно БАС, и FTD, и IBM характеризуются включениями TDP-43 и родственных РНК-связывающих белков. Связь между ALS, FTD, PDB и IBM была расширена за счет генетических данных, потенциально помещая их в континуум более широкого дегенеративного расстройства. Взаимосвязь между этими заболеваниями дополнительно подтверждается синдромной мультисистемной протеинопатией, генетически гетерогенным, доминантно наследуемым заболеванием, характеризующимся БАС / ЛТД, возникающим одновременно с IBM и / или PDB.
Генетический вклад в БАС
Около 10% случаев БАС передаются внутри семьи, почти всегда как доминирующие признаки, часто с высокой пенетрантностью. О первом гене БАС, цитозольной супероксиддисмутазе или SOD1 , было сообщено в 1993 г. 2 , с тех пор опубликовано более 50 дополнительных потенциальных генов БАС, хотя проверка причинности конкретных вариантов остается сложной задачей. Применяя относительно строгие критерии, можно составить список генов, мутации которых однозначно участвуют в патогенезе БАС ().Эти гены можно условно разделить на (1) те, которые изменяют протеостаз и контроль качества белка; (2) те, которые нарушают аспекты стабильности, функции и метаболизма РНК; и (3) те, которые нарушают динамику цитоскелета в аксоне мотонейрона и дистальном конце. Мутации, вызывающие нарушение, в основном представляют собой бессмысленные замены, хотя генетическое повреждение в C9ORF72 представляет собой огромное расширение интронного гексануклеотидного повтора.
Таблица 1
| Локус | Ген | Белок | Функция белка | Мутации | Доля ALS | Дата открытия | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| семейный | 5 спорадический | SOD1 | Cu / Zn супероксиддисмутаза | Супероксиддисмутаза | > 150 | 20% | 2% | 1993 2 |
| 2p13 | DCTN1 Компонент динеинового моторного комплекса | 10 | 1% | <1% | 2003 54 | ||
| 14q11 | ANG | Ангиогенин | Рибонуклеаза | 23> 1 | 2006 144 | ||
| q36 | TARDBP | TDP-43 | РНК-связывающий белок | > 40 | 5% | <1% | 2008 55 69,145 |
| 16п11.2 | FUS | FUS / TLS | РНК-связывающий белок | > 40 | 5% | <1% | 2009 70,71 |
| 9p13.3 | VCP | Валозин-содержащий белок | Убиквитин-сегрегаза | 5 | 1-2% | <1% | 2010 46 |
| 10p15-p14 | OPTN | 946 Адаптер Au | 1 | 4% | <1% | 2010 44 | |
| 9p21-22 | C9ORF72 | C9ORF72 | Возможный фактор обмена гуаниновых нуклеотидов% | 2011 8,79 | |||
| Xp11.23-Xp13.1 | UBQLN2 | Убиквилин 2 | Адаптер для аутофагии | 5 | <1% | <1% | 2011 42 |
| 5q35 | 1 SQ35 | Адаптер для аутофагии | 10 | <1% | 2011 43,146 | ||
| 17p13.2 | PFN1 | Профилин-1 | Актин-связывающий белок | 5 % | <1% | 2012 147 | |
| 12q13.1 | HNRNPA1 | hnRNPA1 | РНК-связывающий белок | 3 | <1% | <1% | 2013 72,73 |
| 5q31.2 | MAT Матрин 3 | РНК-связывающий белок | 4 | <1% | <1% | 2014 78 | |
| 2q36.1 | TUBA4A | α-тубулин 4a | Субъединица микротрубочки | 7 | <1% | <1% | 2014 148 |
| 22q11.23 | CHCHD10 | Домен Coiled-coil-helix-coiled-coil-helix, содержащий 10 | Митохондриальный белок неизвестной функции | 2 | <1% | <1% | 2014 149 |
| 12q14.1 | TBK1 | TANK-связывающая киназа 1 | Регулирует аутофагию и воспаление | 10 | ? | ? | 2015 150 |
Строго говоря, термин спорадический БАС относится к заболеванию, которое проявляется без семейной истории болезни, хотя иногда этот термин ошибочно считается относящимся к БАС, который возникает без генетической основы. .Технологические достижения позволили провести широкое секвенирование ДНК у пациентов со спорадическим БАС и показали, что генетические варианты в установленных генах БАС не редкость. Например, теперь очевидно, что 1–3% спорадических случаев БАС отражают миссенс-мутации в SOD1 3 ; еще 5% или более вызваны интронными расширениями в C9ORF72 4 . Патогенные мутации в других генах БАС (например, TARDBP , FUS , HNRNPA1 , SQSTM1 , VCP , OPTN , PFN1 ) также были идентифицированы в популяции спорадических БАС, хотя они редкий.
Огромный интерес представляют генетические варианты, которые повышают восприимчивость к БАС или модифицируют клинический фенотип, даже если сами варианты не вызывают БАС. Надежно подтверждено в этой категории ATXN2 . Расширения больших тринуклеотидных повторов (CAG) в кодирующей последовательности ATXN2 вызывают спиноцеребеллярную атаксию 2 типа, которая иногда проявляется моторной слабостью как раннее проявление. Поэтому поразительно, что расширения CAG среднего уровня ATXN2 увеличивают риск развития БАС 5 .Напротив, варианты, которые снижают экспрессию гена управления аксонами EPHA4 , улучшают общую выживаемость пациентов с БАС 6 .
Патология БАС
При вскрытии в случаях БАС выявляется дегенерация мотонейронов в моторной коре, моторных ядрах ствола мозга и передних рогах спинного мозга. На начальных этапах болезни БАС щадит двигательные нейроны, которые иннервируют экстраокулярные мышцы, а также те, которые контролируют функцию кишечника и мочевого пузыря. По мере дегенерации спинномозговых мотонейронов их целевые мышцы атрофируются.Дегенерация спинных отростков кортикоспинальных нейронов приводит к рубцеванию боковых трактов спинного мозга. По мере прогрессирования заболевания пораженные мотонейроны спинного мозга сжимаются и накапливают округлые или нитевидные отложения агрегированных белков, которые вместе называются включениями (). Цитоплазматические включения при БАС часто становятся убиквитинированными; теперь признано, что ранней мишенью для убиквитинирования является TAR-ДНК-связывающий белок (TDP43), который формирует основной компонент убиквитинированных включений в большинстве случаев ALS 7 .
Некоторые дополнительные патологические признаки связаны со специфическими генами. Например, случаи БАС, вызванного микросателлитными экспансиями в C9ORF72 , выявляют очаги внутриядерной РНК 8 , характерные цитоплазматические включения, происходящие из белков дипептидных повторов (DPR, обсуждаемые ниже) 9,10 , а также p62-положительные, в основном TDP43-отрицательные цитоплазматические включения нейронов преимущественно в мозжечке и гиппокампе 11 . Случаи БАС, вызванного мутациями в SOD1 и FUS , патологически различаются тем, что они не проявляют патологии TDP-43, а скорее включают аномальные белки SOD1 и FUS, соответственно.В дополнение к этим патологическим находкам в моторных нейронах, существует множество доказательств значительной патологии в типах ненейронных клеток (например, коварный астроглиоз и микроглиоз). Как рассмотрено ниже, вполне вероятно, что обе формы неавтономной клеточной реактивности отрицательно влияют на прогрессирование БАС.
Патогенетические механизмы БАС
Молекулярная эра открытий БАС началась в 1993 году с выявления доминантных мутаций в SOD1 , гене, кодирующем обильную, повсеместно экспрессируемую цитоплазматическую супероксиддисмутазу 2 .Являясь основным антиоксидантом, нормальная функция SOD1 заключается в каталитическом преобразовании высокореактивного супероксида (чаще всего вырабатываемого в результате ошибок в митохондриях) либо в перекись водорода, либо в кислород.
Важная начальная реализация возникла в результате экспрессии мутанта SOD1 у мышей, которая продемонстрировала, что дегенерация двигательных нейронов вызвана одной или несколькими приобретенными токсичностями мутантного белка 12,13 и не зависит от активности дисмутазы 14 . Выявлено> 170 мутаций, вызывающих БАС (http: // alsod.iop.kcl.ac.uk/) лежат практически в каждой области 153-аминокислотного полипептида SOD1. Более того, хотя многие варианты сохраняют частичную или полную активность дисмутазы, нет корреляции между снижением активности и возрастом начала заболевания или скоростью прогрессирования заболевания 15 . Эти данные привели к единому мнению, что заболевание возникает из-за одного или нескольких токсических свойств многих мутантов SOD1, а не из-за снижения активности дисмутазы.
Отрезвляющая реальность, однако, заключается в том, что через 23 года после первоначального открытия еще не появилось единого мнения относительно первичной токсичности мутантного SOD1.Вместо этого было предложено множество токсических механизмов, опосредующих дегенерацию и гибель мотонейронов (2). Одним из важных открытий является то, что часть каждого мутанта SOD1, вызывающего БАС, не может правильно сворачиваться, таким образом предполагая накопление неправильно свернутого SOD1 как возможного токсичного фактора в БАС (19). Неправильно свернутый SOD1 образует убиквитинированные цитоплазматические включения, которые могут возникать на ранних стадиях заболевания и увеличиваться по мере прогрессирования заболевания 16 .
Схематическое изображение основных механизмов клеточных заболеваний, вовлеченных в ALS
(a) Нарушения контроля качества белка и стресс ER.(б) Активация микроглии и выработка внеклеточного супероксида. (c) Снижение подачи энергии от олигодендроцитов к нижележащим моторным аксонам после снижения уровней транспортера лактата MCT1. (d) Высвобождение из астроцитов еще не идентифицированного вида, токсичного для мотонейронов. (e) Нарушение цитоскелета и нарушение аксонального транспорта. (е) Нарушение множества аспектов метаболизма РНК вовлечено в БАС.
Накопление убиквитинированных агрегатов SOD1 у пациентов с мутациями SOD1 происходит параллельно с накоплением убиквитинированных агрегатов TDP-43 у пациентов с мутациями TARDBP (и у подавляющего большинства пациентов со спорадическим БАС, как более подробно описано ниже) , подчеркивая корреляцию между агрегацией белков и заболеванием.Тем не менее, как было продемонстрировано при других нейродегенеративных заболеваниях, больших агрегатов болезнетворного мутанта SOD1 недостаточно, чтобы вызвать болезнь, так как их устранение не влияет ни на один аспект смертельной болезни, развивающейся у мышей 17 .
Неклеточно-автономная токсичность: соседство имеет значение
Как и при других основных нейродегенеративных заболеваниях, все гены, мутации которых вызывают БАС, экспрессируются во многих типах клеток. В самом деле, теперь ясно, что БАС возникает частично из-за не-клеточно-автономных механизмов.Другими словами, болезнь возникает из-за комбинации мутантного повреждения моторных нейронов и их глиальных партнеров, а не из-за повреждения исключительно нейронов.
Для мутантного SOD1 эта концепция подтверждается исследованиями на мышах, показывающими, что высокие уровни экспрессии мутантного SOD1 во всех моторных нейронах недостаточны для раннего начала заболевания 18 . Напротив, снижение синтеза мутантного SOD1 в двигательных нейронах не приносит пользы в замедлении скорости прогрессирования заболевания после начала, даже при пре-симптоматическом применении 19–21 .Таким образом, БАС — это заболевание не только двигательного нейрона, но и двигательной системы, которая состоит из двигательного нейрона и тесно связанных клеток нескольких типов.
Критическая роль глии в ALS
Важность глиальных клеток в дегенерации и гибели моторных нейронов выяснилась в исследованиях, в которых синтез мутантного SOD1 подавлялся в микроглии, астроцитах или предшественниках олигодендроцитов. Микроглия, врожденные иммунные клетки нервной системы, активируются во всех случаях БАС ().Синтез микроглией мутантной SOD1 является ключевой детерминантой быстрого прогрессирования заболевания, что определяется выборочным подавлением мутантного гена в микроглии 21 или использованием трансплантации клеток для замены экспрессирующей мутант микроглии на нормальные 22 . В соответствии с этими данными, ингибирование ядерного фактора каппа B (NFκB) подавляет этот нейровоспалительный компонент токсичности микроглии для совместно культивируемых мотонейронов 23 .
Дополнительный механизм повреждения мутантного SOD1, продуцируемого микроглией, противоречит интуиции: стимуляция избыточной внеклеточной продукции супероксида (O — 2 ) 24 .Неправильно уложенный мутант SOD1 может ассоциироваться с Rac1, небольшой GTPase, которая контролирует активацию NADPH оксидазы, комплекса, который продуцирует супероксид (). Таким образом, вместо своей нормальной функции удаления внутриклеточного супероксида мутантный SOD1 может управлять микроглией, чтобы производить высокие уровни внеклеточного супероксида.
Нарушение функции микроглии также недавно появилось как потенциальный участник подтипа БАС, связанного с мутациями в C9ORF72 . Признание того, что мутация C9ORF72 приводит к снижению уровней экспрессии у пациентов с БАС 8 , привело к предположению, что потеря функции белка C9ORF72 может способствовать развитию заболевания.Белок, кодируемый C9ORF72 , является вероятным фактором обмена гуанина для одного или нескольких еще не идентифицированных G-белков. Его инактивация у мышей приводит к аномальной микроглии и возрастному нейровоспалению, обеспечивая дополнительные доказательства того, что не клеточно-автономное, опосредованное микроглией воспаление может вносить вклад в ALS 25–27 .
Критический вклад в патогенез мутантной SOD1 осуществляется олигодендроцитами , клетками, которые миелинизируют аксоны верхних мотонейронов и начальные сегменты аксонов нижних мотонейронов.Снижение синтеза мутантного SOD1 на ранних стадиях созревания олигодендроцитов вызывает более заметную задержку начала заболевания 28 , чем аналогичное подавление синтеза мутантов моторными нейронами 18,21 . Олигодендроглии также поддерживают функцию двигательных нейронов, напрямую снабжая аксон лактатом энергетического метаболита за счет действия транспортера монокарбоксилата 1 (MCT1) (). Мутантный SOD1 нарушает экспрессию MCT1 олигодендроцитами в мышиных моделях ALS 29 . Сходное снижение накопления MCT1 обнаруживается при спорадическом БАС 29 , что согласуется с не клеточно-автономной ролью пониженного энергоснабжения олигодендроглии как общего компонента патогенеза БАС.
Третий тип глиальных клеток, астроцит , обеспечивает питательные вещества, буферные ионы, рециркуляцию глутамата нейротрансмиттера и последний слой гематоэнцефалического барьера. Селективное снижение у мышей синтеза мутантного SOD1 астроцитами замедлило начало заболевания 30 или прогрессирование 20 . Это замедленное прогрессирование сопровождалось отсроченной активацией микроглии, демонстрируя функциональные перекрестные помехи между мутантными астроцитами и микроглией.
Одним из ранее предложенных механизмов, лежащих в основе БАС, была эксайтотоксичность глутамата, чрезмерное возбуждение двигательных нейронов, вызванное неспособностью быстро удалить синаптический глутамат ().Астроциты ограничивают активацию мотонейронов за счет быстрого восстановления глутамата, функции, опосредованной транспортером глутамата EAAT2 (). Потеря EAAT2 наблюдалась как в моделях мутантных грызунов SOD1 16,31 , так и в образцах семейных и спорадических пациентов с БАС 32 . Возникающая в результате неспособность быстро очистить синаптический глутамат вызывает повторяющееся срабатывание потенциала действия, соответствующее увеличение притока кальция, эндоплазматический ретикулум (ER) и митохондриальный стресс, при котором способность к накоплению кальция становится чрезмерной.
Астроциты также защищают мотонейроны от эксайтотоксического повреждения посредством высвобождения неидентифицированного растворимого фактора (ов), который побуждает моторные нейроны активировать субъединицу рецептора глутамата GluR2 33 . Включение субъединиц GluR2 в рецепторы глутамата снижает их проницаемость для кальция, обеспечивая защиту от эксайтотоксичности за счет уменьшения притока кальция в нейроны. Астроциты, экспрессирующие мутантный SOD1, неспособны регулировать экспрессию GluR2 в совместно культивируемых нейронах, тем самым повышая их уязвимость к эксайтотоксическому повреждению 33 .
Помимо эксайтотоксичности, несколько команд использовали совместные культуры in vitro и моторных нейронов и астроцитов (или среды, кондиционированные астроцитами), чтобы показать, что астроциты, экспрессирующие мутации, связанные с БАС, вызывают диффузную токсичность для моторных нейронов 34–38 ( ). Однако нет единого мнения относительно идентичности токсичных видов. Еще более провокационно то, что астроциты от семейных или спорадических пациентов с БАС (полученные из образцов аутопсии путем прямого выделения астроцитов 38 или выделения клеток-предшественников нейронов, которые впоследствии могут быть преобразованы в предшественники астроцитов, а затем в астроциты 37 ) токсичны для -культурные нормальные двигательные нейроны.Последнее открытие 37 является особенно провокационным, поскольку оно указывает на то, что клетки-предшественники нейронов в пораженных участках спорадической ткани пациента с БАС уже получили повреждение, и это повреждение сохраняется после множественных делений в культуре клеток и последующей дифференцировки. Ключевой неурегулированный спор остается относительно того, является ли токсичность от спорадических астроцитов, полученных из БАС, 37 или 38 опосредованной изменениями в SOD1.
Три неисключительных механизма были предложены для C9-ALS / FTD
Вызывающая нарушение мутация — увеличение количества гексануклеотидного повтора (GGGGCC) с менее 23 до сотен или тысяч у пациентов с C9-ALS / FTD.Эта мутация приводит к умеренному снижению белка C9ORF72, которого недостаточно, чтобы вызвать заболевание, но может способствовать его прогрессированию. Экспрессия смысловых и антисмысловых транскриптов, содержащих расширенный повтор, вероятно, приводит к токсическому усилению функции. При этом задействованы два основных способа токсического усиления функции: (1) токсичность мутантного транскрипта, возможно, за счет секвестрации РНК-связывающих белков, и (2) нетрадиционная трансляция с образованием белков дипептидных повторов, некоторые из которых могут быть токсичными.
Возможно, наиболее важно то, что не клеточно-автономный вклад астроцитов в ALS-подобное заболевание был продемонстрирован у грызунов, экспрессирующих мутантный SOD1, у которых трансплантация шейки матки предшественников астроцитов с ограниченным клоном привела к замедленному прогрессированию заболевания 39 .
Множественные гены, связанные с БАС, вызывают стресс ER или нарушают механизм деградации белков.
Стресс ER широко вовлечен в БАС (). Первоначальные доказательства возникли в результате исследований мутантного SOD1 с доказательствами связывания неправильно свернутого SOD1 с цитоплазматической поверхностью интегрального мембранного ER белка derlin-1 40 .Это связывание привело к ингибированию ER-ассоциированной деградации (ERAD), пути деградации неправильно свернутых белков, экстрагированных из ER. Более того, снятие стресса ER задерживает прогрессирование заболевания на животной модели болезни 41 .
В настоящее время есть неопровержимые доказательства того, что нарушение двух основных путей клиренса белков, убиквитин-протеасомной системы и аутофагии, может быть центральным компонентом механизма болезни при БАС (). Множественные мутации, вызывающие БАС, присутствуют в генах, продукты которых непосредственно участвуют в деградации белков, включая убиквилин 2 42 и p62 (кодируется SQSTM1 ) 43 , оба из которых функционируют как адаптеры для доставки полиубиквитинированных белков в протеасому или аутофагосома для деградации.Сообщалось также о мутациях оптинейрина 44 , предполагаемого рецептора аутофагии 45 , и валозинсодержащего белка (VCP) 46 , который функционирует в ERAD и сортировке эндосомных белков. Дополнительные исследования сообщили о мутациях, связанных с FTD, в CHMP2B 47 , которые участвовали в созревании аутофагосом и / или сортировке / деградации эндосомных грузов. Мутации, связанные с ALS, также обнаруживаются в VAPB 48 , который функционирует в ответе развернутого белка для доставки ER-выброшенных субстратов в протеасому.Преобладающее количество биохимических данных от мышей, экспрессирующих мутантный SOD1, продемонстрировало снижение активности протеасомы до симптоматики в поясничном отделе спинного мозга 49 или после устойчивой экспрессии мутантного SOD1 в культивируемой нейрональной линии 50 .
Дезорганизация аксонов и нарушение транспорта при БАС
Дезорганизация аксонов цитоскелета, особенно нейрофиламентов, долгое время была заметной чертой как семейного, так и спорадического БАС (). Как наиболее асимметричные клетки в природе (с некоторыми аксонами длиной более метра), мотонейроны имеют решающее значение для аксонального транспорта, чтобы доставить компоненты, синтезированные в телах клеток, к аксонам и синапсам.Было продемонстрировано, что мутанты SOD1, связанные с БАС, замедляют как антероградный 51 , так и ретроградный 52,53 пути за несколько месяцев до нейродегенерации. Действительно, снижение ретроградного транспорта за счет мутации динактина 54 , активатора ретроградного моторного цитоплазматического динеина 55 , провоцирует заболевание двигательных нейронов человека.
Своеобразная архитектура нейронов также ставит перед этими клетками задачу изменить локальную экспрессию генов в синапсе в ответ на нейрональный ввод или изменение синаптической среды.Чтобы решить эту проблему, нейроны транспортируют все необходимые компоненты для трансляции (например, мРНК, рибосомы и факторы трансляции) к дистальным участкам для локального синтеза белка 56 . Пространственное распределение мРНК зависит от правильного микротрубочко-зависимого транспорта нейрональных транспортных гранул РНК и других факторов и регулируется несколькими РНК-связывающими белками, ассоциированными с БАС, включая TDP-43, FUS и hnRNPA1. Мутации, вызывающие БАС, в TDP-43 нарушают аксональный транспорт гранул РНК в Drosophila и культивируемых нейронах, включая двигательные нейроны, полученные от пациентов с БАС 57 .
Прионоподобное распространение в унаследованном ALS
Прионоподобное, шаблонное преобразование нативно свернутого белка в неправильно свернутую версию самого себя теперь признано важной особенностью распространения агрегатов от клетки к клетке при нейродегенеративном заболевании. Примеры включают шаблонное неправильное сворачивание α-синуклеина, Aβ и тау при болезнях Паркинсона и Альцгеймера и при хроническом повреждении головного мозга (см. Ссылку 58 ). Доказательства аналогичной шаблонной токсичности появились для неправильно свернутой SOD1 59,60 , причем SOD1 дикого типа усиливает токсичность от мутантной SOD1 у мышей 61 .Прионоподобное распространение и развитие заболевания, инициируемое очагами, было продемонстрировано после инъекции мутантных SOD1-содержащих лизатов мутантным SOD1-экспрессирующим мышам 62 . Это открытие повторяет корреляцию очагового инициирования и распространения как у семейных, так и у спорадических пациентов с БАС 63 .
На сегодняшний день прионоподобное размножение не было достигнуто у грызунов без сосуществования уже существующего слабоактивного мутантного гена БАС; неясно, ставит ли это под сомнение модель прионоподобного распространения спорадического БАС или повышает вероятность того, что у этих пациентов должна быть уже существующая чувствительность, чтобы способствовать такому распространению.В сочетании с признанием того, что неправильно свернутый мутант SOD1 может секретироваться моторными нейронами или астроцитами 64 , потенциально за счет недавно открытого пути нетрадиционной секреции неправильно свернутых белков в качестве адаптации к протеасомной дисфункции 65 , стохастическая фокальная инициация обеспечивает вероятный механизм для возраста -зависимое начало болезни и последующее распространение. Поскольку в большинстве случаев ALS отмечен агрегированным TDP-43, а не SOD1, нерешенным остается вопрос, демонстрирует ли TDP-43 шаблонное неправильное сворачивание, которое может распространяться от ячейки к ячейке.
Пересечение биологии РНК с патогенезом БАС
В 2006 году Вирджиния Ли и его коллеги сообщили о неправильной локализации РНК-связывающего белка TDP-43 из его преимущественно ядерного местоположения в убиквитин-положительные цитоплазматические включения в пораженных областях головного и спинного мозга. Пациенты с БАС 7 945 14. Всего за несколько лет неправильная локализация TDP-43 стала широко признанной отличительной особенностью спорадической и наиболее семейной патологии БАС. Это плодотворное открытие имеет последствия не только для БАС, поскольку неправильная локализация TDP-43 в цитоплазматические включения также является отличительной патологией тау-отрицательной ЛТД (примерно половина всех случаев ЛТД) и миопатии с тельцами включения (IBM) 7,66 , заболеваний, которые проявляются генетическое совпадение с БАС.Более того, патология TDP-43 также обнаруживается как вторичная патология у подгруппы пациентов с болезнями Альцгеймера и Паркинсона 67,68 . Важность TDP-43 в патогенезе была подтверждена идентификацией вызывающих БАС мутаций в этом РНК-связывающем белке 69 . Последующая идентификация вызывающих БАС мутаций в родственных РНК-связывающих белках, включая FUS и hnRNPA1, привлекла значительное внимание к роли биологии РНК в патогенезе 70–73 ().
TDP-43, FUS и hnRNPA1 — это гетерогенные ядерные рибонуклеопротеины (hnRNP), семейство белков, которые регулируют метаболизм РНК на каждой стадии жизненного цикла РНК. Эти три hnRNP связываются с тысячами РНК-мишеней 74–77 ; таким образом, нарушение функции одного или нескольких из этих белков может повлиять на метаболизм РНК в широком масштабе. Дальнейшие связи между патогенезом БАС и биологией РНК возникли благодаря идентификации вызывающих БАС мутаций в РНК-связывающем белке матрин-3 78 , оценке повышенного риска БАС в сочетании с определенными аллелями РНК-связывающего белка атаксина-2. 5 , и распознавание связанных с РНК механизмов заболевания, связанных с мутациями в C9ORF72 (см. Ниже) 8,79 .
Фазовое разделение РНК-связывающих белков приводит к появлению безмембранных органелл.
Метаболизм РНК осуществляется в виде сложных РНК-белковых ансамблей, которые сами по себе могут сливаться в различные безмембранные органеллы, такие как ядрышки и стрессовые гранулы. Интересно, что эти безмембранные органеллы ведут себя как сложные жидкости, которые возникают в результате разделения фаз, процесса, в котором насыщенные белком РНК отделяются от окружающей водной нуклеоплазмы или цитоплазмы аналогично разделению масла и уксуса 80 .Недавно было обнаружено, что разделение фаз опосредуется доменами последовательности низкой сложности (LCDs), присутствующими в РНК-связывающих белках, таких как TDP-43, FUS и hnRNPA1 81–83 (). В то время как сборка безмембранных органелл является биологически выгодной (например, образование стрессовых гранул), фазовый переход также представляет риск, поскольку РНК-связывающие белки в жидкой фазе имеют высокую концентрацию, а ЖК-дисплеи, склонные к фибрилляции, расположены в непосредственной близости. Действительно, мутации, вызывающие БАС, часто обнаруживаются в ЖК-дисплеях TDP-43 84 , FUS 85 и hnRNPA1 72 .Как следствие, эти мутации изменяют динамику безмембранных органелл, а также ускоряют фибрилляцию, приводя к образованию патологических амилоидоподобных фибрилл, которые откладываются в телах клеток и нейропиле 81–83,86 ().
Мутации ALS нарушают сборку, динамику и функцию безмембранных органелл, таких как гранулы РНК.
(a) Схематическое изображение шести hnRNPs, которые несут мутации, вызывающие спектр заболеваний, который варьируется от ALS / FTD до миопатии.(б) Фазовое разделение с помощью РНК-связывающего белка hnRNPA1. РНК-связывающие белки с ЖК-дисплеем могут переходить из одной смешанной фазы в две отдельные фазы, одна из которых представляет собой концентрированную жидкую каплю. (c) Разделение фаз способствует сборке, динамике и жидкостным свойствам безмембранных органелл, таких как гранулы РНК. Внутри гранул РНК высокая концентрация и близкое расположение ЖКД рискуют перейти в амилоидоподобные фибриллы, которые, вероятно, являются источником патологического отложения белков, особенно склонных к фибрилляции, таких как TDP-43.
Мутации ЖК-дисплеев по крайней мере шести различных hnRNP приводят к клинико-патологическому спектру, который варьируется от ALS / FTD до IBM (и вставка 1). Следует отметить, что некоторые болезнетворные мутации в РНК-связывающих белках не влияют на ЖКД. Например, некоторые мутации, вызывающие БАС, в FUS и hnRNPA1 нарушают последовательность ядерной локализации (NLS) и приводят к накоплению этих белков в цитоплазме 70,71,73 . Фазовый переход LCD-содержащих РНК-связывающих белков сильно зависит от концентрации 82 , и вполне вероятно, что повышенное накопление FUS и hnRNPA1 в цитоплазме в результате мутаций, влияющих на их соответствующие NLS, является достаточным, чтобы вызвать избыточное разделение фаз, поскольку о чем свидетельствует гиперассборка стрессовых гранул в клетках, полученных от пациентов с соответствующими мутациями 72,87 .
Дефекты метаболизма РНК в ALS
Существует множество потенциальных последствий нарушения фазовых переходов связанными с заболеванием РНК-связывающими белками, включая (1) изменение свойств материала гранул РНК, которые могут нарушать биологические процессы, обслуживаемые этими структурами; (2) образование олигомеров или амилоидоподобных фибрилл, обладающих токсическими свойствами; и (3) частичная или полная потеря нормальной функции ключевых РНК-связывающих белков 88 . Что касается этого последнего пункта, давно признанной особенностью гистопатологии БАС является перераспределение TDP-43 из ядра в цитоплазму 7 .Подобное перераспределение наблюдается для FUS и hnRNPA1 при возникновении болезненных мутаций в этих генах 70,71,73 . Это перераспределение может отражать сток цитоплазмы, продуцируемый плохо динамичными цитоплазматическими гранулами РНК, отложением амилоидоподобных фибрилл, дефектами ядерно-цитоплазматического переноса и потенциально другими механизмами.
Кульминацией этого перераспределения является истощение РНК-связывающих белков из ядра, что потенциально может вызвать относительную потерю ядерной функции.Давно признанная ядерная функция TDP-43 — регулирование альтернативного сплайсинга 89 . Экспериментальное истощение TDP-43 у грызунов, как было обнаружено, изменяет сотни событий сплайсинга в головном мозге, что приводит к истощению нескольких РНК, кодирующих синаптические белки 75 . Кроме того, потеря ядерного TDP-43 приводит к использованию криптических сайтов сплайсинга 90 , которые, как правило, могут снижать уровни правильно сплайсированных мРНК, кодирующих белок. Более того, тот факт, что TDP-43 саморегулирует свой синтез 75 , устанавливает возможность механизма прямой связи, усиливающего влияние частичной потери функции TDP-43.
Потеря FUS или hnRNPA1 из нервной системы взрослых вызывает дефекты, аналогичные дефектам потери TDP-43, хотя различные подмножества мРНК связаны с истощением каждого из этих РНК-связывающих белков 76,77 . Важный вопрос без ответа — в какой степени БАС, вызванный другими генетическими нарушениями, особенно БАС, связанным с C9ORF72 и (см. Ниже), также вызывает нарушения в биологии РНК, которые механистически пересекаются с мутациями в TDP-43, FUS и hnRNPA1.
Регуляторная РНК биогенез и функция в ALS
И TDP-43, и FUS являются компонентами макромолекулярных комплексов, которые генерируют небольшие некодирующие РНК (микроРНК), которые функционируют в молчании РНК. Потеря TDP-43 или FUS приводит к снижению экспрессии микроРНК в модельных системах, включая модели Drosophila и двигательные нейроны, полученные из iPS, от пациентов с мутациями TDP-43, предполагая возможную роль измененного молчания РНК в ALS 91 . микроРНК вносят вклад в поддержание нервно-мышечных соединений, предполагая, что мотонейроны могут быть особенно чувствительны к нарушениям биогенеза микроРНК 92,93 .Действительно, сообщалось о глобальном подавлении микроРНК в двигательных нейронах пациентов со спорадическим БАС 94 , хотя роль восстановленных микроРНК в патогенезе еще предстоит установить 94 . Тем не менее, экспрессия регуляторных РНК, по-видимому, сильно и постоянно изменяется в сыворотке пациентов с БАС, и это может предоставить возможность для развития биомаркеров 95 .
Любопытный случай связанного с C9ORF72 БАС / FTD
Хотя идентификация вызывающих БАС мутаций, влияющих на SOD1 и РНК-связывающие белки, высветила патофизиологические пути, по которым может возникать заболевание, большая часть генетического бремени БАС оставалась невыясненной до тех пор, пока 2011 г.Исследования генетической связи 96,97 с последующими несколькими крупными общегеномными исследованиями ассоциаций 98-101 определили местоположение в области хромосомы 9p21 для гена, мутации которого вызывают как ALS, так и FTD. В ходе секвенирования некодирующих областей генов-кандидатов в хромосоме 9p21 Роза Радемакерс и его коллеги идентифицировали экспансию патогенных повторов GGGGCC в C9ORF72 в качестве основы для C9-ALS / FTD 8 . У здоровых людей гексануклеотид GGGGCC присутствовал в 2-23 повторах, тогда как у пораженных людей количество повторов увеличивалось до сотен или тысяч.Работая параллельно, Брайан Трейнор и его коллеги независимо обнаружили экспансию патогенных повторов GGGGCC в C9ORF72 79 . Подобно многочисленным другим нейродегенеративным заболеваниям, вызываемым экспансией микросателлитов, по-видимому, существует обратная зависимость между длиной экспансии повторов и тяжестью заболевания 102,103 . Пораженные люди, по-видимому, наследуют сотни повторяющихся копий, но они подвергаются разрастанию до 3000–5000 копий в клетках нервной системы 104 .
Способствует заболеванию снижение функции C9ORF72?
Были предложены три неисключительных механизма, с помощью которых расширенные повторы GGGGCC могут вызывать C9-ALS / FTD (). Снижение уровней экспрессии C9ORF72 у пациентов с C9-ALS / FTD 104,105 привело к предположению, что потеря белка C9ORF72 может способствовать развитию болезни. Функция белка C9ORF72 плохо изучена, но он содержит консервативный домен DENN и может функционировать как фактор обмена гуаниновых нуклеотидов для нескольких белков Rab в экспериментальных системах 106 .В культивируемых клетках и у рыбок данио истощение эндогенного C9orf72 может усилить токсичность белков, склонных к агрегации, таких как атаксин-2 107 , расширенный полиглутамином. Однако нокдаун эндогенной мРНК C9orf72 антисмысловыми олигонуклеотидами хорошо переносился мышами и не приводил к поведенческим или моторным нарушениям 108 . Кроме того, условный нокаут C9orf72 в головном мозге мыши не вызывал заметных двигательных нейронов или других дегенеративных фенотипов, без признаков характерных патологий ALS / FTD 109 .Мыши с полным нокаутом C9orf72 во всех тканях также развиваются и стареют нормально без заболевания двигательных нейронов, но, что интересно, у них развилась прогрессирующая спленомегалия и лимфаденопатия 25–27,110 . Было обнаружено, что у этих мышей аномальные макрофаги и микроглия, а также возрастное нейровоспаление 25,110 и признаки аутоиммунитета 27 , что повышает вероятность не-клеточно-автономного воспалительного вклада в C9-ALS / FTD.
Тем не менее, доминантный паттерн наследования C9-ALS / FTD, отсутствие пациентов с ALS / FTD с нулевыми аллелями или миссенс-мутациями в C9ORF72 и отсутствие нейродегенерации у мышей с нокаутом C9orf72 свидетельствуют против потери функции C9ORF72 как единственный возбудитель болезней.Действительно, большинство эмпирических данных указывают на усиление токсической функции как на основной механизм нейродегенерации при C9-ALS / FTD. Например, AAV-опосредованная доставка в мозг конструкции, экспрессирующей увеличенные повторы GGGGCC, вызывает нейродегенерацию 111 , хотя природа токсичных видов в C9-ALS / FTD остается неясной.
Токсическое усиление функции от накопления РНК, содержащей повторы
Первоначальное описание мутации C9ORF72 включало доказательства того, что фокусы РНК, содержащие повтор GGGGCC, накапливаются в головном и спинном мозге пациентов с C9-ALS / FTD 8 ().Вскоре после этого стало понятно, что C9ORF72 транскрибируется двунаправленно и что в пораженных клетках накапливаются как смысловые (GGGGCC), так и антисмысловые (CCCCGG) фокусы. 112–114 . Нарастание патологических очагов РНК в C9-ALS / FTD напоминает патологические очаги РНК, наблюдаемые при миотонической дистрофии 1 и 2 типов и синдроме хрупкой X-тремор-атаксии, которые также вызваны расширением патологических повторов в некодирующих регионах 102 . При этих заболеваниях накопленная содержащая повторы РНК секвестрирует РНК-связывающие белки, участвующие в сплайсинге, что приводит к дефектам сплайсинга РНК, которые лежат в основе некоторых аспектов патогенеза 102 .Сходным образом ряд РНК-связывающих белков связываются с увеличенными GGGGCC и GGCCCC повторами in vitro , и редкая совместная локализация с фокусами РНК наблюдалась для некоторых из этих белков в ткани пациента 115–119 .
Простые модельные системы проиллюстрировали функциональные последствия секвестрации некоторых белков, связывающих гексануклеотидные повторы, например Purα и RANGAP, но вклад этих взаимодействий в заболевание остается неопределенным 118,120 .Примечательно, что повторы GGGGCC (но не CCCCGG) могут принимать стабильную вторичную структуру, известную как G-квадруплекс, что может способствовать сохранению этого вида РНК, а также его способности достигать дистальных нейритов и связываться с РНК-связывающими белками при транспортировке. гранулы и потенциально мешают локальной трансляции 121–123 .
Токсическое усиление функции из-за накопления дипептидных повторов
К настоящему времени накоплены существенные доказательства участия второго способа увеличения токсической функции при C9-ALS / FTD; в частности, токсичность белков DPR, продуцируемых повторной трансляцией не-AUG (RAN).Этот тип нетрадиционной трансляции происходит в отсутствие инициирующего кодона AUG 124 и может зависеть от вторичной структуры, образованной РНК с увеличенным повтором 124,125 . В C9-ALS / FTD эта нетрадиционная трансляция происходит во всех рамках считывания как смысловых, так и антисмысловых транскриптов и приводит к продукции пяти белков DPR: глицин-аланина (GA) и глицин-аргинина (GR) из смысловых транскриптов GGGGCC, пролин-аргинин (PR) и пролин-аланин (PA) из антисмысловых транскриптов GGCCCC и глицин-пролин (GP) из смысловых и антисмысловых транскриптов 112–114,126 .Теперь понятно, что все эти DPR продуцируются у пациентов с C9-ALS / FTD и составляют убиквитин- и p62-положительные, но TDP-43-отрицательные нейрональные цитоплазматические и внутриядерные включения, которые широко обнаруживаются в головном и спинном мозге. 112,114,117,126,127 ().
Вопросы о том, когда, где и в какой степени экспрессия каждого вида DPR происходит в мозге пациента, еще предстоит выяснить. Во многих сообщениях описывается отложение DPR в головном мозге пациентов с C9-ALS / FTD, а в некоторых случаях описана обратная зависимость между бременем DPR и нейродегенерацией 126,128,129 .Эти исследования были основаны на исследовании посмертного мозга на конечной стадии заболевания и основывались на обнаружении крупных включений с помощью иммуногистохимии, подхода, который, вероятно, недооценивает патологическое бремя растворимых DPR. Тем не менее, очевидное несоответствие между бременем отложения DPR (наибольшее в мозжечке) и тяжестью нейродегенерации (наибольшее в моторной коре и спинном мозге) необходимо разрешить, чтобы понять роль DPR в заболевании.
Эксперименты, проведенные в модельных системах, предоставили доказательства того, что по крайней мере некоторые виды DPR токсичны для культивируемых клеток и животных моделей болезни, хотя уровни экспрессии DPR, используемые для получения краткосрочной токсичности, иногда были довольно высокими. В частности, наиболее токсичными оказались аргининсодержащие пептиды (GR и PR). Например, добавление пептидов GR или PR к культивируемым клеткам приводит к их захвату и накоплению в ядрышках, дефектам процессинга РНК и последующей гибели клеток 130 .Точно так же независимая экспрессия каждого из пяти видов DPR в культивируемых нейронах показала, что GR и PR очень токсичны, тогда как аналогичные уровни PA, GA и PG хорошо переносятся. В соответствии с этими наблюдениями, Drosophila , сконструированные для экспрессии каждого из пяти видов DPR, последовательно показали, что GR и PR очень токсичны для нейрональной ткани, тогда как GA умеренно токсичен, а GP и PA, по-видимому, нетоксичны 131–133 . Тем не менее, в других исследованиях сообщалось о токсичности, связанной с экспрессией GA в клеточной культуре 134–136 и при AAV-опосредованной доставке в мозг мыши 136 , хотя в последнем случае опосредованная GA токсичность сопровождалась его накоплением до чуть менее 2 % от общего белка мозга.Кроме того, в описанных к настоящему времени попытках моделирования токсичности DPR использовались короткие (<100) длины повторов. Неясно также, как свойства этих коротких DPR сравниваются с продуктами трансляции RAN у пациентов, которые могут быть намного больше.
Дефект ядерно-цитоплазматического переноса
В то время как природа токсического усиления функции остается открытым вопросом, существуют сходные доказательства того, что одним из последующих последствий мутации C9ORF72 является нарушение ядерно-цитоплазматического переноса.Всесторонний, беспристрастный скрининг генетических модификаторов токсичности GGGGCC, увеличенной повторами, у Drosophila выявил 18 генов, сосредоточенных на комплексе ядерных пор и ядерно-цитоплазматическом перемещении 133 . Отдельный объективный скрининг генетических модификаторов токсичности PR у дрожжей также выявил многочисленные гены, кодирующие компоненты комплекса ядерных пор и эффекторы ядерно-цитоплазматического переноса 137 . Третье исследование было сфокусировано на ядерно-цитоплазматическом транспортном факторе RANGAP, который связывает GGGGCC РНК.В этих экспериментах гены, кодирующие RANGAP и другие факторы ядерно-цитоплазматического транспорта, были идентифицированы как модификаторы токсичности GGGGCC, усиленной повторами, у Drosophila 120 . В соответствии с этими результатами, морфологические аномалии были обнаружены в архитектуре ядерной оболочки на клеточных и животных моделях болезни, а также в головном мозге пациентов с C9-ALS / FTD. Более того, дефекты ядерно-цитоплазматического транспорта РНК и белков были обнаружены в нейронах, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) от пациентов с C9-ALS / FTD 120,133,137 .
Подходы к терапии C9-ALS / FTD
Относительный вклад различных предложенных режимов токсичности в возможное развитие C9-ALS / FTD остается важным безответным вопросом, который повлияет на стратегии терапевтического вмешательства. Например, предпринимаются попытки препятствовать трансляции RAN с помощью малых молекул, но успех такого подхода будет зависеть от роли DPRs в заболевании. Однако, независимо от первичной основы токсического усиления функции, сам мутантный ген C9ORF72 представляет собой привлекательную мишень для терапевтического вмешательства.Например, антисмысловые олигонуклеотиды способны обращать вспять патологические особенности, присутствующие в нейронах , 108, 138, 139, , полученных из ИПСК, или в фибробластах 108 пациентов с C9-ALS / FTD. Действительно, нейрональные и глиальные клетки, полученные из ИПСК, могут оказаться полезной модельной системой для разработки подходов к снижению токсичности, связанной с мутантом C9ORF72 , даже до того, как основа токсичности будет полностью выяснена.
Терапевтическим усилиям также будет способствовать недавняя разработка моделей трансгенных мышей, экспрессирующих человеческий C9ORF72 с ~ 450 гексануклеотидными повторами, которые повторяют аспекты молекулярной патологии 26,140–142 , нейропсихологические дефициты 142,26 и моторный фенотип. 142 из C9-ALS / FTD.Особенно многообещающим является открытие того, что патологические аномалии можно обратить, а развитие нейропсихологического дефицита можно отсрочить с помощью однократной инфузии антисмыслового олигонуклеотида, который вызывает каталитическую деградацию гексануклеотидсодержащих РНК, не усугубляя снижение количества РНК, кодирующих белок C9ORF7214 945 .
Взгляд в будущее
Очевидно, что в последнее время произошел значительный прогресс в определении генетической топографии и молекулярной биологии БАС.Нет никаких сомнений в том, что темпы открытий будут продолжаться или ускоряться как минимум в трех областях.
Во-первых, несомненно, что наше понимание генетической основы ALS будет продолжать развиваться. Уже существуют программы по накоплению тысяч полностью секвенированных полных геномов БАС. Вероятно, будет определено больше генов БАС, как с помощью традиционной менделевской генетики, так и с помощью расширенных ассоциативных исследований, которые выявляют повышенное бремя редких вариантов, в том числе в некодирующей ДНК.Параллельно улучшенная оценка и регистрация поддающихся количественной оценке клинических параметров позволит определять генетические варианты, которые изменяют фенотип БАС. Существование обширных баз данных генома БАС впервые позволит провести всесторонние исследования эпистаза, охарактеризовав взаимодействия нескольких генов с нарушением жизнеспособности мотонейронов.
Во-вторых, хотя за последние два десятилетия мы стали свидетелями выдающегося прогресса в понимании семейного БАС, вполне вероятно, что будет получено понимание, чтобы выявить спорадический БАС .Согласно одной точке зрения, в конечном итоге будет показано, что все спорадические БАС отражают несколько генетических детерминант. С другой стороны, растет интерес к экзогенным факторам, которые могут запускать спорадическую нейродегенерацию. Было высказано предположение, что атипичные инфекции или активация эндогенных ретровирусов 143 могут иметь решающее значение. Хотя внешние факторы окружающей среды при БАС неуловимы, возникает новый интерес к внутренней среде, представленной микробиомом.
В-третьих, и это, возможно, самое важное, будут достигнуты значительные успехи в разработке методов лечения БАС .Несмотря на то, что сложность молекулярной патологии БАС пугает, она является многообещающим ориентиром для определения терапевтических целей. Более того, для категорий БАС, возникающих в результате четко определенных генетических дефектов, достижения в технологиях подавления и редактирования генов позволят разработать персонализированные терапевтические программы. В сочетании с улучшенными методами лечения центральной нервной системы эти подходы приведут к стратегиям, направленным на ослабление смертельного течения этого заболевания.
Благодарности
Приносим извинения за многие прекрасные исследования, которые мы не смогли процитировать из-за нехватки места.Авторы выражают благодарность Наталье Недельски и Хон-Джу Ким за художественные работы и редакционную помощь, а также за предоставление изображений гистопатологии от Джона Равитса и Шахрама Сабери.
JPT получает поддержку от Медицинского института Говарда Хьюза, NINDS, ALSAC, Target ALS и Ассоциации ALS. RHB получает поддержку от NINDS, Ассоциации ALS, ALSFindingACure, ТАКЖЕ, Angel Fund и Project ALS. DWC получает зарплату от Ludwig Cancer Research и финансируется NINDS (R01 NS27036), Ассоциацией ALS и Target ALS.JPT — консультант Inception Biosciences. DWC — консультант Ionis Pharmaceuticals.
Ссылки
1. Аль-Чалаби А., Хардиман О. Эпидемиология БАС: заговор генов, окружающей среды и времени. Nat Rev Neurol. 2013; 9: 617–628. DOI: 10.1038 / nrneurol.2013.203. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 2. Rosen DR, et al. Мутации в гене супероксиддисмутазы Cu / Zn связаны с семейным боковым амиотрофическим склерозом. Природа. 1993; 362: 59–62. DOI: 10.1038 / 362059a0. Это первое сообщение о дефекте гена, вызывающем БАС.[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 3. Гамез Дж. И др. Мутационный анализ гена супероксиддисмутазы Cu / Zn в каталонской популяции БАС: следует ли проверять все спорадические случаи БАС на SOD1? J Neurol Sci. 2006; 247: 21–28. [PubMed] [Google Scholar] 4. Купер-Нок Дж. И др. Клинико-патологические особенности бокового амиотрофического склероза с расширениями в C9ORF72. Головной мозг. 2012; 135: 751–764. DOI: 10,1093 / мозг / awr365. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 5. Элден А.С. и др.Полиглутаминовые экспансии атаксина-2 средней длины связаны с повышенным риском БАС. Природа. 2010; 466: 1069–1075. DOI: 10,1038 / природа09320. Это первое сообщение о взаимосвязи между экспансией микросателлитов в ataxin-2 и восприимчивостью к БАС. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 6. Van Hoecke A, et al. EPHA4 является модификатором болезни бокового амиотрофического склероза на животных моделях и у людей. Nat Med. 2012; 18: 1418–1422. DOI: nm.2901 [pii] 10.1038 / нм. 2901. [PubMed] [Google Scholar] 7. Neumann M, et al. Убиквитинированный TDP-43 при лобно-височной долевой дегенерации и боковом амиотрофическом склерозе. Наука. 2006. 314: 130–133. DOI: 10.1126 / science.1134108. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 8. DeJesus-Hernandez M, et al. Расширенный гексануклеотидный повтор GGGGCC в некодирующей области C9ORF72 вызывает FTD и ALS, сцепленные с хромосомой 9p. Нейрон. 2011. 72: 245–256. DOI: 10.1016 / j.neuron.2011.09.011. Это один из двух отчетов (см. Также ссылку 79 ), в которых впервые описана патогенная экспансия микросателлитов в C9orf72.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 9. Ash PE, et al. Нетрадиционная трансляция экспансии C9ORF72 GGGGCC генерирует нерастворимые полипептиды, специфичные для c9FTD / ALS. Нейрон. 2013; 77: 639–646. DOI: S0896-6273 (13) 00135-9 [pii] 10.1016 / j.neuron.2013.02.004. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 10. Мори К. и др. Повтор C9orf72 GGGGCC транслируется в агрегированные белки дипептидных повторов в FTLD / ALS. Наука. 2013; 339: 1335–1338. DOI: 10.1126 / science.1232927. Это один из двух отчетов (см. Также ссылку 9 ), которые идентифицировали патологию DPR в ткани C9-ALS / FTD.[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 11. Аль-Саррадж С. и др. p62-положительный, TDP-43-отрицательный, нейрональные цитоплазматические и внутриядерные включения в мозжечке и гиппокампе определяют патологию C9orf72-сцепленного FTLD и MND / ALS. Acta Neuropathol. 2011; 122: 691–702. DOI: 10.1007 / s00401-011-0911-2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 12. Гурни М.Э. и др. Дегенерация двигательных нейронов у мышей, экспрессирующих мутацию супероксиддисмутазы Cu, Zn человека. Наука. 1994; 264: 1772–1775. [PubMed] [Google Scholar] 13.Wong PC и др. Неблагоприятное свойство семейной мутации SOD1, связанной с БАС, вызывает заболевание двигательных нейронов, характеризующееся вакуолярной дегенерацией митохондрий. Нейрон. 1995; 14: 1105–1116. [PubMed] [Google Scholar] 14. Bruijn LI, et al. Агрегация и токсичность на двигательные нейроны мутанта SOD1, связанного с БАС, не зависит от SOD1 дикого типа. Наука. 1998; 281: 1851–1854. Это исследование продемонстрировало, что мутант SOD1, вызывающий БАС, обладает токсичностью, не зависящей от его дисмутазной активности. [PubMed] [Google Scholar] 15.Cleveland DW, Laing N, Hurse PV, Brown RH., Jr. Токсичные мутанты при склерозе Шарко. Природа. 1995; 378: 342–343. DOI: 10.1038 / 378342a0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 16. Bruijn LI, et al. Связанный с БАС мутант SOD1 G85R опосредует повреждение астроцитов и способствует быстро прогрессирующему заболеванию с включениями, содержащими SOD1. Нейрон. 1997. 18: 327–338. DOI: S0896-6273 (00) 80272-X [pii] [PubMed] [Google Scholar] 17. Parone PA, et al. Повышение буферной способности митохондрий кальция снижает агрегацию неправильно свернутой SOD1 и гибель мотонейронных клеток без увеличения выживаемости на мышах с наследственным боковым амиотрофическим склерозом.J Neurosci. 2013; 33: 4657–4671. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.1119-12.2013. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 18. Яманака К. и др. Мутантный SOD1 в типах клеток, отличных от двигательных нейронов и олигодендроцитов, ускоряет начало заболевания у мышей с БАС. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2008; 105: 7594–7599. DOI: 0802556105 [pii] 10.1073 / pnas.0802556105. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 19. Ральф Г.С. и др. Молчащий мутант SOD1 с использованием РНКи защищает от нейродегенерации и увеличивает выживаемость в модели БАС.Nat Med. 2005; 11: 429–433. [PubMed] [Google Scholar] 20. Яманака К. и др. Астроциты как детерминанты прогрессирования заболевания при наследственном боковом амиотрофическом склерозе. Nat Neurosci. 2008. 11: 251–253. DOI: nn2047 [pii] 10.1038 / nn2047. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 21. Boillee S, et al. Возникновение и прогрессирование наследственного БАС определяется двигательными нейронами и микроглией. Наука. 2006; 312: 1389–1392. DOI: 312/5778/1389 [pii] 10.1126 / science.1123511. Этот отчет показал, что экспрессия мутантного SOD1 в микроглии ускоряет прогрессирование БАС, подтверждая роль неавтономных событий клетки в дегенерации двигательных нейронов при БАС.[PubMed] [Google Scholar] 22. Beers DR, et al. Микроглия дикого типа увеличивает выживаемость мышей с нокаутом по PU.1 с семейным боковым амиотрофическим склерозом. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2006; 103: 16021–16026. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 23. Frakes AE и др. Микроглия вызывает гибель мотонейронов посредством классического пути NF-kappaB при боковом амиотрофическом склерозе. Нейрон. 2014. 81: 1009–1023. DOI: 10.1016 / j.neuron.2014.01.013. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 24. Harraz MM, et al.Мутации SOD1 нарушают окислительно-восстановительную регуляцию НАДФН оксидазы Rac в семейной модели БАС. J Clin Invest. 2008. 118: 659–670. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 26. Цзян Дж. И др. Усиление токсичности от ALS / FTD-связанных экспансий повторов в C9ORF72 снижается за счет антисмысловых олигонуклеотидов, нацеленных на GGGGCC-содержащие РНК. Нейрон. 2016; 90: 535–550. DOI: 10.1016 / j.neuron.2016.04.006. Этот отчет показал, что экспрессия мутантного SOD1 в микроглии ускоряет прогрессирование БАС, подтверждая роль неавтономных событий клетки в дегенерации двигательных нейронов при БАС.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 27. Burberry A и др. Мутации потери функции в ортологе мышей C9ORF72 вызывают фатальное аутоиммунное заболевание. Sci Transl Med. 2016; 8: 347ra393. DOI: 10.1126 / scitranslmed.aaf6038. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 28. Канг Ш. и др. Дегенерация и нарушение регенерации олигодендроцитов серого вещества при боковом амиотрофическом склерозе. Nat Neurosci. 2013; 16: 571–579. DOI: 10,1038 / нн.3357. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30.Ван Л., Гутманн Д.Х., Роос Р.П. Потеря астроцитами мутантного SOD1 задерживает начало и прогрессирование болезни БАС у трансгенных мышей G85R. Hum Mol Genet. 2011; 20: 286–293. DOI: 10,1093 / hmg / ddq463. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 31. Хоуленд Д.С. и др. Очаговая потеря транспортера глутамата EAAT2 в модели трансгенных крыс с опосредованным мутантом SOD1 боковым амиотрофическим склерозом (БАС) Proc Natl Acad Sci U S. A. 2002; 99: 1604–1609. DOI: 10.1073 / pnas.032539299. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 32.Ротштейн Дж. Д., Ван Каммен М., Леви А. И., Мартин Л. Дж., Кункл Р. В.. Избирательная потеря глиального транспортера глутамата GLT-1 при боковом амиотрофическом склерозе. Энн Нейрол. 1995. 38: 73–84. DOI: 10.1002 / ana.410380114. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 33. Ван Дамм П. и др. Астроциты регулируют экспрессию GluR2 в двигательных нейронах и их уязвимость к эксайтотоксичности. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2007; 104: 14825–14830. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 34. Ди Джорджио Ф.П., Карраско М.А., Сиао М.С., Маниатис Т., Эгган К.Неклеточно-автономный эффект глии на двигательные нейроны в модели БАС на основе эмбриональных стволовых клеток. Nat Neurosci. 2007. 10: 608–614. DOI: 10,1038 / NN1885. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 35. Маркетто М.С. и др. Неклеточно-автономное действие астроцитов SOD1 G37R человека на двигательные нейроны, полученные из эмбриональных стволовых клеток человека. Стволовая клетка. 2008; 3: 649–657. DOI: 10.1016 / j.stem.2008.10.001. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 36. Nagai M, et al. Астроциты, экспрессирующие связанные с БАС мутантные факторы высвобождения SOD1, избирательно токсичны для двигательных нейронов.Nat Neurosci. 2007. 10: 615–622. DOI: 10,1038 / NN1876. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 37. Haidet-Phillips AM, et al. Астроциты от семейных и спорадических пациентов с БАС токсичны для мотонейронов. Nat Biotechnol. 2011; 29: 824–828. DOI: 10.1038 / NBT.1957. Этот отчет продемонстрировал, что жизнеспособность мотонейронов снижается из-за астроцитов, полученных при вскрытии как в семейных, так и в спорадических случаях БАС. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 38. Re DB, et al. Некроптоз вызывает гибель мотонейронов в моделях как спорадического, так и семейного БАС.Нейрон. 2014; 81: 1001–1008. DOI: 10.1016 / j.neuron.2014.01.011. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 39. Lepore AC, et al. Замена астроцитов на основе фокальной трансплантации является нейропротекторной в модели болезни двигательного нейрона. Nat Neurosci. 2008; 11: 1294–1301. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 40. Nishitoh H, et al. Связанный с БАС мутант SOD1 индуцирует ER-стресс и ASK1-зависимую гибель мотонейронов, воздействуя на Derlin-1. Genes Dev. 2008. 22: 1451–1464. DOI: 10.1101 / gad.1640108.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 41. Saxena S, Cabuy E, Caroni P. Роль стресса ER, селективного по подтипу мотонейронов, в проявлениях болезни у мышей FALS. Nat Neurosci. 2009; 12: 627–636. [PubMed] [Google Scholar] 42. Deng HX и др. Мутации в UBQLN2 вызывают доминантный Х-сцепленный ювенильный и взрослый БАС и БАС / деменцию. Природа. 2011; 477: 211–215. DOI: 10,1038 / природа10353. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 43. Fecto F и др. Мутации SQSTM1 при семейном и спорадическом боковом амиотрофическом склерозе.Arch Neurol. 2011; 68: 1440–1446. DOI: 10.1001 / archneurol.2011.250. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 44. Маруяма Х. и др. Мутации оптинейрина при боковом амиотрофическом склерозе. Природа. 2010; 465: 223–226. DOI: 10,1038 / природа08971. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 47. Паркинсон Н. и др. Фенотипы БАС с мутациями в CHMP2B (заряженный белок мультивезикулярного тела 2B) Неврология. 2006. 67: 1074–1077. DOI: 10.1212 / 01.wnl.0000231510.89311.8b. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 48. Chen HJ, et al.Характеристика свойств новой мутации VAPB при семейном боковом амиотрофическом склерозе. J Biol Chem. 2010; 285: 40266–40281. DOI: 10.1074 / jbc.M110.161398. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 49. Кабаши Э., Агар Дж. Н., Тейлор Д. М., Минотти С., Дарем HD. Очаговая дисфункция протеасомы: патогенный фактор в мышиной модели бокового амиотрофического склероза. J Neurochem. 2004. 89: 1325–1335. [PubMed] [Google Scholar] 50. Урушитани М., Курису Дж., Цукита К., Такахаши Р.Ингибирование протеасомы неправильно свернутой мутантной супероксиддисмутазой 1 вызывает селективную гибель мотонейронов при семейном боковом амиотрофическом склерозе. J Neurochem. 2002; 83: 1030–1042. DOI: 1211 [pii] [PubMed] [Google Scholar] 51. Уильямсон Т.Л., Кливленд Д.В. Замедление аксонального транспорта является очень ранним проявлением токсичности связанных с БАС мутантов SOD1 для двигательных нейронов. Nat Neurosci. 1999; 2: 50–56. DOI: 10,1038 / 4553. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 52. Чен XJ и др. Проприоцептивная сенсорная нейропатия у мышей с мутацией в цитоплазматическом гене тяжелой цепи 1 динеина.J Neurosci. 2007. 27: 14515–14524. DOI: 27/52/14515 [pii] 10.1523 / JNEUROSCI.4338-07.2007. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 53. Perlson E, et al. Переключение ретроградной передачи сигналов от выживания к стрессу при быстром начале нейродегенерации. J Neurosci. 2009; 29: 9903–9917. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 54. Puls I и др. Мутантный динактин при заболевании двигательных нейронов. Нат Жене. 2003. 33: 455–456. DOI: 10.1038 / ng1123ng1123 [pii] [PubMed] [Google Scholar] 55. Гилл С.Р. и др. Динактин, консервативный, повсеместно экспрессируемый компонент активатора подвижности везикул, опосредованный цитоплазматическим динеином.J Cell Biol. 1991; 115: 1639–1650. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 56. Саттон М.А., Шуман Э.М. Синтез дендритных белков, синаптическая пластичность и память. Клетка. 2006; 127: 49–58. DOI: 10.1016 / j.cell.2006.09.014. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 59. Град Л.И. и др. Межмолекулярная передача неправильного свертывания супероксиддисмутазы 1 в живых клетках. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2011; 108: 16398–16403. DOI: 10.1073 / pnas.1102645108. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 60. Мунк К., О’Брайен Дж., Бертолотти А.Прионоподобное распространение неправильной укладки мутантной супероксиддисмутазы-1 в нейрональных клетках. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2011; 108: 3548–3553. DOI: 10.1073 / pnas.1017275108. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 61. Deng HX и др. Преобразование в фенотип бокового амиотрофического склероза связано с межмолекулярными связями нерастворимых агрегатов SOD1 в митохондриях. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2006; 103: 7142–7147. DOI: 10.1073 / pnas.0602046103. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 62.Айерс Дж. И., Фромхольт С. Е., О’Нил В. М., Даймонд Дж. Х., Борчелт Д. Р.. Прионоподобное распространение неправильной укладки мутантного SOD1 и болезни двигательных нейронов распространяется по нейроанатомическим путям. Acta Neuropathol (Berl) 2016; 131: 103–114. DOI: 10.1007 / s00401-015-1514-0. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 63. Ravits JM, La Spada AR. Гетерогенность, локальность и распространение моторного фенотипа БАС: деконструкция дегенерации моторных нейронов. Неврология. 2009. 73: 805–811. DOI: 10.1212 / WNL.0b013e3181b6bbbd. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 64.Urushitani M, et al. Хромогранин-опосредованная секреция мутантных белков супероксиддисмутазы, связанная с боковым амиотрофическим склерозом. Nat Neurosci. 2006; 9: 108–118. [PubMed] [Google Scholar] 65. Lee JG, Takahama S, Zhang G, Tomarev SI, Ye Y. Нетрадиционная секреция неправильно свернутых белков способствует адаптации к дисфункции протеасом в клетках млекопитающих. Nat Cell Biol. DOI 2016: 10.1038 / ncb3372. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 67. Lippa CF, et al. Бремя трансактивного ответа ДНК-связывающего белка 43 при семейной болезни Альцгеймера и синдроме Дауна.Arch Neurol. 2009; 66: 1483–1488. DOI: 10.1001 / archneurol.2009.277. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 68. Шансон Дж. Б. и др. TDP43-положительные внутринейрональные включения у пациента с болезнью двигательных нейронов и болезнью Паркинсона. Neurodegener Dis. 2010. 7: 260–264. DOI: 10,1159 / 000273591. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 69. Sreedharan J, et al. Мутации TDP-43 при семейном и спорадическом боковом амиотрофическом склерозе. Наука. 2008; 319: 1668–1672. DOI: 10.1126 / science.1154584.Это первое сообщение о мутации TDP-43 в зародышевой линии как причине семейного БАС. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 70. Вэнс С. и др. Мутации в FUS, белке, обрабатывающем РНК, вызывают семейный боковой амиотрофический склероз 6 типа. Наука. 2009. 323: 1208–1211. DOI: 10.1126 / science.1165942. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 71. Kwiatkowski TJ, Jr, et al. Мутации в гене FUS / TLS на хромосоме 16 вызывают семейный боковой амиотрофический склероз. Наука.2009. 323: 1205–1208. DOI: 10.1126 / science.1166066. Это один из двух отчетов (см. Также ссылку 70 ), в которых впервые были идентифицированы мутации в гене FUS / TLS, вызывающие семейный БАС. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 72. Kim HJ, et al. Мутации в прионоподобных доменах в hnRNPA2B1 и hnRNPA1 вызывают мультисистемную протеинопатию и БАС. Природа. 2013; 495: 467–473. DOI: 10,1038 / природа11922. Это первое сообщение о мутации hnRNPA1 зародышевой линии как причины семейного БАС и первое сообщение о том, что следствием мутации в домене последовательности низкой сложности является стимулирование сборки белка более высокого порядка.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 73. Лю Кью и др. Секвенирование всего экзома выявляет миссенс-мутацию в hnRNPA1 в семье с БАС цепной руки. Неврология. 2016; 87 в печати. [PubMed] [Google Scholar] 74. Толлервей Дж. Р. и др. Характеристика мишеней РНК и позиционно-зависимой регуляции сплайсинга с помощью TDP-43. Nat Neurosci. 2011; 14: 452–458. DOI: 10,1038 / нн. 2778. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 75. Polymenidou M, et al. Истощение длинных пре-мРНК и неправильное определение РНК способствуют уязвимости нейронов из-за потери TDP-43.Nat Neurosci. 2011; 14: 459–468. DOI: 10.1038 / NN.2779. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 76. Lagier-Tourenne C, et al. Дивергентные роли ALS-связанных белков FUS / TLS и TDP-43 пересекаются в процессинге длинных пре-мРНК. Nat Neurosci. 2012; 15: 1488–1497. DOI: 10,1038 / нн.3230. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 77. Huelga SC и др. Интегративный полногеномный анализ показывает кооперативную регуляцию альтернативного сплайсинга белками hnRNP. Cell Rep. 2012; 1: 167–178.DOI: 10.1016 / j.celrep.2012.02.001. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 79. Рентон А.Е. и др. Экспансия гексануклеотидного повтора в C9ORF72 является причиной ALS-FTD, связанной с хромосомой 9p21. Нейрон. 2011. 72: 257–268. DOI: 10.1016 / j.neuron.2011.09.010. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 80. Хайман А.А., Вебер К.А., Джулихер Ф. Разделение жидкой и жидкой фаз в биологии. Annu Rev Cell Dev Biol. 2014; 30: 39–58. DOI: 10.1146 / annurev-cellbio-100913-013325. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 81.Патель А. и др. Переход от жидкости к твердой фазе белка ALS FUS, ускоренный мутацией при заболевании. Клетка. 2015; 162: 1066–1077. DOI: 10.1016 / j.cell.2015.07.047. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 82. Molliex A и др. Разделение фаз за счет доменов низкой сложности способствует сборке стрессовых гранул и вызывает патологическую фибрилляцию. Клетка. 2015; 163: 123–133. DOI: 10.1016 / j.cell.2015.09.015. Это исследование продемонстрировало, что домены последовательности низкой сложности подвергаются фазовому разделению и способствуют сборке безмембранных органелл.Это также один из двух отчетов (см. Также ссылку 81 ), впервые показывающих, что патологические фибриллы возникают из этих жидких скоплений. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 83. Лин И, Проттер Д.С., Розен М.К., Паркер Р. Формирование и созревание разделенных фазой жидких капель с помощью РНК-связывающих белков. Mol Cell. 2015; 60: 208–219. DOI: 10.1016 / j.molcel.2015.08.018. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 84. Лагье-Туренн С, Полимениду М, Кливленд Д.В. TDP-43 и FUS / TLS: новые роли в процессинге РНК и нейродегенерации.Hum Mol Genet. 2010; 19: R46–64. DOI: 10,1093 / hmg / ddq137. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 86. Мураками Т. и др. Вызванный мутацией ALS / FTD фазовый переход жидких капель FUS и обратимых гидрогелей в необратимые гидрогели ухудшает функцию гранул RNP. Нейрон. 2015; 88: 678–690. DOI: 10.1016 / j.neuron.2015.10.030. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 87. Лим С.М. и др. Непосредственно преобразованные специфичные для пациента индуцированные нейроны отражают невропатологию FUS с нарушенной ядерной локализацией при боковом амиотрофическом склерозе.Mol Neurodegener. 2016; 11: 8. DOI: 10.1186 / s13024-016-0075-6. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 88. Рамасвами М., Тейлор Дж. П., Паркер Р. Измененный рибостаз: гранулы РНК-белка при дегенеративных расстройствах. Клетка. 2013; 154: 727–736. DOI: 10.1016 / j.cell.2013.07.038. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 89. Buratti E, Baralle FE. Молекулярные связи между дисфункцией TDP-43 и нейродегенерацией. Adv Genet. 2009; 66: 1–34. DOI: 10.1016 / S0065-2660 (09) 66001-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 90.Линг Дж. П., Плетникова О., Тронкосо Дж. К., Вонг ПК. Репрессия TDP-43 неконсервативных криптических экзонов нарушена при ALS-FTD. Наука. 2015; 349: 650–655. DOI: 10.1126 / science.aab0983. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 91. Чжан З. и др. Подавление микроРНК-9 в нейронах, происходящих от ИПСК, у пациентов с FTD / ALS с мутациями TDP-43. PLoS ONE. 2013; 8: e76055. DOI: 10.1371 / journal.pone.0076055. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 92. Вальдес Дж., Хейер депутат, Фэн Дж., Санес-младший.Роль мышечных микроРНК в восстановлении нервно-мышечного соединения. PLoS ONE. 2014; 9: e
. DOI: 10.1371 / journal.pone.00
. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 93. Williams AH и др. МикроРНК-206 задерживает прогрессирование БАС и способствует регенерации нервно-мышечных синапсов у мышей. Наука. 2009; 326: 1549–1554. DOI: 10.1126 / science.1181046. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 94. Эмде А. и др. Нарушение регуляции биогенеза миРНК после клеточного стресса и мутаций, вызывающих БАС: новый механизм БАС.EMBO J. 2015; 34: 2633–2651. DOI: 10.15252 / embj.2014
. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 95. Cloutier F, Marrero A, O’Connell C, Morin P., Jr MicroRNAs как потенциальные циркулирующие биомаркеры бокового амиотрофического склероза. J Mol Neurosci. 2015; 56: 102–112. DOI: 10.1007 / s12031-014-0471-8. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 96. Морита М. и др. Локус на хромосоме 9p придает предрасположенность к БАС и лобно-височной деменции. Неврология. 2006; 66: 839–844. DOI: 10.1212 / 01.wnl.0000200048.53766.b4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 97. Вэнс С. и др. Семейный боковой амиотрофический склероз с лобно-височной деменцией связан с локусом на хромосоме 9p13.2-21.3. Головной мозг. 2006. 129: 868–876. DOI: 10,1093 / мозг / awl030. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 98. Шатунов А, и др. Хромосома 9p21 при спорадическом боковом амиотрофическом склерозе в Великобритании и семи других странах: исследование ассоциации на уровне всего генома. Lancet Neurol. 2010; 9: 986–994. DOI: 10.1016 / S1474-4422 (10) 70197-6. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 99.Лааксовирта Х. и др. Хромосома 9p21 при боковом амиотрофическом склерозе в Финляндии: исследование ассоциации на уровне всего генома. Lancet Neurol. 2010; 9: 978–985. DOI: 10.1016 / S1474-4422 (10) 70184-8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 100. Ван Дирлин В.М. и др. Общие варианты 7p21 связаны с лобно-височной долевой дегенерацией с включениями TDP-43. Нат Жене. 2010. 42: 234–239. DOI: 10,1038 / нг. 536. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 101. van Es MA, et al. Полногеномное ассоциативное исследование идентифицирует 19p13.3 (UNC13A) и 9p21.2 как локусы восприимчивости к спорадическому боковому амиотрофическому склерозу. Нат Жене. 2009. 41: 1083–1087. DOI: 10,1038 / нг. 442. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 103. Suh E, et al. Полуавтоматическая количественная оценка размера экспансии C9orf72 показывает обратную корреляцию между числом гексануклеотидных повторов и продолжительностью заболевания при лобно-височной дегенерации. Acta Neuropathol. 2015; 130: 363–372. DOI: 10.1007 / s00401-015-1445-9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 104. ван Блиттерсвейк М. и др.Связь между размерами повторов и клиническими и патологическими характеристиками у носителей расширений повторов C9ORF72 (Xpansize-72): поперечное когортное исследование. Ланцетная неврология. 2013; 12: 978–988. DOI: 10.1016 / S1474-4422 (13) 70210-2. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 105. Уэйт А.Дж. и др. Снижение уровня белка C9orf72 в лобной коре головного мозга при боковом амиотрофическом склерозе и лобно-височной дегенерации головного мозга с увеличением гексануклеотидных повторов C9ORF72. Neurobiol Aging.2014; 35: 1779 e1775–1779 e1713. DOI: 10.1016 / j.neurobiolaging.2014.01.016. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 106. Webster CP, et al. Белок C9orf72 взаимодействует с Rab1a и комплексом ULK1, регулируя инициирование аутофагии. EMBO J. 2016 doi: 10.15252 / embj.2016
. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 107. Sellier C, et al. Потеря C9ORF72 нарушает аутофагию и действует синергично с polyQ-атаксином-2, вызывая дисфункцию моторных нейронов и гибель клеток. EMBO J.2016; 35: 1276–1297. DOI: 10.15252 / embj.2015
. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 108. Lagier-Tourenne C, et al. Направленная деградация смысловых и антисмысловых фокусов РНК C9orf72 как терапия для лечения БАС и лобно-височной дегенерации. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2013; 110: E4530–4539. DOI: 10.1073 / pnas.1318835110. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 110. Атанасио А. и др. Удаление C9orf72 вызывает иммунную дисрегуляцию, характеризующуюся увеличением лейкоцитов, выработкой аутоантител и гломерулонефропатией у мышей.Научный доклад 2016; 6: 23204. DOI: 10,1038 / srep23204. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 111. Chew J, et al. Нейродегенерация. Расширения повторов C9ORF72 у мышей вызывают патологию TDP-43, потерю нейронов и поведенческие дефициты. Наука. 2015; 348: 1151–1154. DOI: 10.1126 / science.aaa9344. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 112. Гендрон Т.Ф. и др. Антисмысловые транскрипты расширенного гексануклеотидного повтора C9ORF72 образуют фокусы ядерной РНК и подвергаются связанной с повторами трансляции, не связанной с ATG, в c9FTD / ALS.Acta Neuropathol. 2013; 126: 829–844. DOI: 10.1007 / s00401-013-1192-8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 113. Мори К. и др. Двунаправленные транскрипты увеличенного гексануклеотидного повтора C9orf72 транслируются в агрегирующие белки дипептидного повтора. Acta Neuropathol. 2013; 126: 881–893. DOI: 10.1007 / s00401-013-1189-3. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 114. Зу Т. и др. Белки RAN и фокусы РНК из антисмысловых транскриптов при БАС C9ORF72 и лобно-височной деменции. Proc Natl Acad Sci U S A.2013; 110: E4968–4977. DOI: 10.1073 / pnas.1315438110. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 116. Ли YB и др. Гексануклеотидные повторы в ALS / FTD образуют зависящие от длины фокусы РНК, секвестрируют белки, связывающие РНК, и являются нейротоксичными. Cell Rep. 2013; 5: 1178–1186. DOI: 10.1016 / j.celrep.2013.10.049. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 117. Mackenzie IR, et al. Патология белков дипептидных повторов в случаях мутации C9ORF72: клинико-патологические корреляции. Acta Neuropathol.2013; 126: 859–879. DOI: 10.1007 / s00401-013-1181-у. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 118. Xu Z, et al. Расширенная РНК повторов GGGGCC, связанная с боковым амиотрофическим склерозом и лобно-височной деменцией, вызывает нейродегенерацию. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2013; 110: 7778–7783. DOI: 10.1073 / pnas.12110. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 119. Купер-Нок Дж. И др. Фокусы антисмысловой РНК в двигательных нейронах пациентов с C9ORF72-ALS связаны с протеинопатией TDP-43. Acta Neuropathol.2015; 130: 63–75. DOI: 10.1007 / s00401-015-1429-9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 121. Тейлор Дж. П. Нейродегенеративные заболевания: G-квадруплекс представляет четырехкратную угрозу. Природа. 2014; 507: 175–177. DOI: 10,1038 / природа13067. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 122. Schweizer Burguete A, et al. Микросателлитная РНК GGGGCC локализована в нейритах, вызывает дефекты ветвления и нарушает функцию транспортных гранул. Элиф. 2015; 4: e08881. DOI: 10.7554 / eLife.08881. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 123.Ishiguro A, Kimura N, Watanabe Y, Watanabe S, Ishihama A. TDP-43 связывает и транспортирует мРНК, содержащие G-квадруплекс, в нейриты для локальной трансляции. Гены Клетки. 2016; 21: 466–481. DOI: 10.1111 / gtc.12352. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 125. Кирс М.Г. и др. Трансляция без AUG, связанная с повторами CGG, использует зависящий от кэпа сканирующий механизм инициации для производства токсичных белков. Mol Cell. 2016; 62: 314–322. DOI: 10.1016 / j.molcel.2016.02.034. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 126.Дэвидсон Ю.С. и др. Распределение белков дипептидных повторов в головном мозге при лобно-височной долевой дегенерации и заболевании двигательных нейронов, связанном с экспансией C9ORF72. Acta Neuropathol Commun. 2014; 2: 70. DOI: 10.1186 / 2051-5960-2-70. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 127. Gomez-Deza J, et al. Белковые включения дипептидных повторов редки в спинном мозге и почти отсутствуют в мотонейронах при боковом амиотрофическом склерозе мутанта C9ORF72 и вряд ли могут вызвать их дегенерацию.Acta Neuropathol Commun. 2015; 3: 38. DOI: 10.1186 / s40478-015-0218-у. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 128. Mackenzie IR, et al. Количественный анализ и клинико-патологические корреляции патологий различных белков дипептидных повторов у носителей мутации C9ORF72. Acta Neuropathol. 2015; 130: 845–861. DOI: 10.1007 / s00401-015-1476-2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 129. Schludi MH, et al. Распределение белков дипептидных повторов в клеточных моделях и случаи мутации C9orf72 предполагают связь с подавлением транскрипции.Acta Neuropathol. 2015; 130: 537–555. DOI: 10.1007 / s00401-015-1450-z. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 130. Квон И. и др. Полидипептиды, кодируемые повторами C9orf72, связывают ядрышки, препятствуют биогенезу РНК и убивают клетки. Наука. 2014; 345: 1139–1145. DOI: 10.1126 / science.1254917. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 131. Mizielinska S, et al. Экспансии повторов C9orf72 вызывают нейродегенерацию у Drosophila посредством белков, богатых аргинином. Наука. 2014; 345: 1192–1194.DOI: 10.1126 / science.1256800. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 132. Вен X и др. Антисмысловые дипептиды пролин-аргинин RAN, связанные с C9ORF72-ALS / FTD, образуют токсичные ядерные агрегаты, которые инициируют гибель нейронов in vitro и in vivo. Нейрон. 2014; 84: 1213–1225. DOI: 10.1016 / j.neuron.2014.12.010. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 134. Ямакава М. и др. Характеристика белка дипептидного повтора в молекулярном патогенезе c9FTD / ALS. Hum Mol Genet.2015; 24: 1630–1645. DOI: 10,1093 / hmg / ddu576. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 135. Zhang YJ, et al. Склонные к агрегации c9FTD / ALS poly (GA) RAN-транслируемые белки вызывают нейротоксичность, индуцируя ER стресс. Acta Neuropathol. 2014; 128: 505–524. DOI: 10.1007 / s00401-014-1336-5. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 136. Zhang YJ, et al. C9ORF72 poly (GA) агрегирует секвестр и нарушает HR23 и ядерно-цитоплазматические транспортные белки. Nat Neurosci. 2016; 19: 668–677. DOI: 10,1038 / нн. 4272.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 137. Йовичич А. и др. Модификаторы токсичности дипептидных повторов C9orf72 связывают дефекты ядерно-цитоплазматического транспорта с FTD / ALS. Nat Neurosci. 2015; 18: 1226–1229. DOI: 10,1038 / нн. 4085. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 138. Доннелли С.Дж. и др. Токсичность РНК от экспансии ALS / FTD C9ORF72 смягчается антисмысловым вмешательством. Нейрон. 2013; 80: 415–428. DOI: 10.1016 / j.neuron.2013.10.015. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 139.Сарин Д. и др. Нацеливание на фокусы РНК в двигательных нейронах, происходящих от ИПСК, от пациентов с БАС с экспансией повторов C9ORF72. Sci Transl Med. 2013; 5: 208ra149. DOI: 10.1126 / scitranslmed.3007529. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 140. О’Рурк Дж. Г. и др. Трансгенные мыши C9orf72 ВАС демонстрируют типичные патологические признаки БАС / ЛТД. Нейрон. 2015; 88: 892–901. DOI: 10.1016 / j.neuron.2015.10.027. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 141. Петерс О.М. и др. Экспансия гексануклеотида C9ORF72 человека воспроизводит очаги РНК и белки дипептидных повторов, но не нейродегенерацию у трансгенных мышей ВАС.Нейрон. 2015; 88: 902–909. DOI: 10.1016 / j.neuron.2015.11.018. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 142. Лю Ю. и др. Модель мыши BAC C9orf72 с моторным дефицитом и нейродегенеративными особенностями ALS / FTD. Нейрон. 2016; 90: 521–534. DOI: 10.1016 / j.neuron.2016.04.005. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 143. Brown RH, Jr, Al-Chalabi A. Эндогенные ретровирусы при БАС: пробуждение? Sci Transl Med. 2015; 7: 307fs340. DOI: 10.1126 / scitranslmed.aad3533. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 144.Гринуэй М.Дж. и др. Мутации ANG разделяются с семейным и «спорадическим» боковым амиотрофическим склерозом. Нат Жене. 2006; 38: 411–413. DOI: 10,1038 / нг1742. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 145. Кабаши Э. и др. Мутации TARDBP у лиц со спорадическим и семейным боковым амиотрофическим склерозом. Нат Жене. 2008. 40: 572–574. DOI: 10,1038 / нг.132. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 146. Teyssou E, et al. Мутации в SQSTM1, кодирующем p62, при боковом амиотрофическом склерозе: генетика и невропатология.Acta Neuropathol. 2013; 125: 511–522. DOI: 10.1007 / s00401-013-1090-0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 148. Смит Б.Н. и др. Анализ редких вариантов в масштабе всего экзома выявляет мутации TUBA4A, связанные с семейным БАС. Нейрон. 2014; 84: 324–331. DOI: 10.1016 / j.neuron.2014.09.027. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 149. Bannwarth S, et al. Митохондриальное происхождение лобно-височной деменции и бокового амиотрофического склероза через поражение CHCHD10. Головной мозг. 2014; 137: 2329–2345. DOI: 10.1093 / мозг / аву138. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 150. Freischmidt A, et al. Гаплонедостаточность TBK1 вызывает семейный БАС и лобно-височную деменцию. Nat Neurosci. 2015; 18: 631–636. DOI: 10,1038 / нн.4000. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Расшифровка реакции микроглии на психосоциальный стресс выявляет нарушение гематоэнцефалического барьера, которое может повысить восприимчивость к стрессу
Аткинсон, П. А., Мартин, К. Р., Рэнкин, Дж. Повторное обращение к устойчивости. J Psychiatr Ment Health Nurs 16 , 137–145, https: // doi.org / 10.1111 / j.1365-2850.2008.01341.x (2009).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Саутвик, С. М., Витилингам, М. и Чарни, Д. С. Психобиология депрессии и устойчивость к стрессу: значение для профилактики и лечения. Annu Rev Clin Psychol 1 , 255–291, https://doi.org/10.1146/annurev.clinpsy.1.102803.143948 (2005).
Артикул
PubMed
Google ученый
Багот Р. К. и др. . Общеконтурное транскрипционное профилирование выявляет специфические для области мозга генные сети, регулирующие предрасположенность к депрессии. Neuron 90 , 969–983, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.04.015 (2016).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Куш, Ю. и др. . Активация микроглии, повышенная экспрессия TNF и SERT в префронтальной коре определяют стресс-измененное поведение у мышей, восприимчивых к ангедонии. Brain Behav Immun 29 , 136–146, https://doi.org/10.1016/j.bbi.2012.12.017 (2013).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Hodes, G.E. et al. . Индивидуальные различия в периферической иммунной системе способствуют сопротивлению по сравнению с восприимчивостью к социальному стрессу. Proc Natl Acad Sci USA 111 , 16136–16141, https://doi.org/10.1073/pnas.14151
(2014).
Артикул
PubMed
ОБЪЯВЛЕНИЯ
CAS
Google ученый
Isingrini, E. et al. . Устойчивость к хроническому стрессу опосредуется норадренергической регуляцией дофаминовых нейронов. Nat Neurosci 19 , 560–563, https://doi.org/10.1038/nn.4245 (2016).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Виалоу, В. и др. .DeltaFosB в цепях вознаграждения мозга обеспечивает устойчивость к стрессу и антидепрессивную реакцию. Nat Neurosci 13 , 745–752, https://doi.org/10.1038/nn.2551 (2010).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Вуд, С. К., Уокер, Х. Э., Валентино, Р. Дж. И Бхатнагар, С. Индивидуальные различия в реактивности на социальный стресс предсказывают восприимчивость и устойчивость к депрессивному фенотипу: роль высвобождающего фактора кортикотропина. Эндокринология 151 , 1795–1805, https://doi.org/10.1210/en.2009-1026 (2010).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Деак Т., Кудинова А., Лавлок Д. Ф., Гибб Б. Э. и Хеннесси М. Б. Многовидовой подход к пониманию нейроиммунных механизмов стресса. Dialogues Clin Neurosci 19 , 37–53 (2017).
PubMed
PubMed Central
Google ученый
Тиан Л. и Тремблей М. Е. Важность иммунной системы в опосредовании пластичности мозга и поведения. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 79 , 1-2, https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2017.06.004 (2017).
Артикул
PubMed
Google ученый
Wohleb, E. S., Franklin, T., Iwata, M. и Duman, R. S. Интеграция нейроиммунных систем в нейробиологию депрессии. Nat Rev Neurosci 17 , 497–511, https: // doi.org / 10.1038 / nrn.2016.69 (2016).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Сингхал Г. и Бауне Б. Т. Микроглия: граница между потерей нейропластичности и депрессией. Front Cell Neurosci 11 , 270, https://doi.org/10.3389/fncel.2017.00270 (2017).
Артикул
PubMed
PubMed Central
Google ученый
Ходес, Г. Э., Кана, В., Менар, К., Мерад, М. и Руссо, С. Дж. Нейроиммунные механизмы депрессии. Nat Neurosci 18 , 1386–1393, https://doi.org/10.1038/nn.4113 (2015).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Фелгер, Дж. К. и Лотрих, Ф. Е. Воспалительные цитокины при депрессии: нейробиологические механизмы и терапевтические последствия. Неврология 246 , 199–229, https: // doi.org / 10.1016 / j.neuroscience.2013.04.060 (2013).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Ван, Ю. Л. и др. . Активация микроглии опосредует хроническое вызываемое легким стрессом депрессивное и тревожное поведение у взрослых крыс. J Нейровоспаление 15 , 21, https://doi.org/10.1186/s12974-018-1054-3 (2018).
Артикул
PubMed
PubMed Central
Google ученый
Принц М. и Приллер Дж. Микроглия и макрофаги мозга в молекулярном возрасте: от происхождения до психоневрологического заболевания. Nat Rev Neurosci 15 , 300–312, https://doi.org/10.1038/nrn3722 (2014).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Lehmann, M. L., Cooper, H. A., Maric, D. & Herkenham, M. Социальное поражение вызывает депрессивные состояния и активацию микроглии без вовлечения периферических макрофагов. J Нейровоспаление 13 , 224, https://doi.org/10.1186/s12974-016-0672-x (2016).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Уокер, Ф. Р., Нильссон, М. и Джонс, К. Острые и хронические стрессовые нарушения пластичности, фенотипа и функции микроглии. Curr Drug Targets 14 , 1262–1276 (2013).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Wohleb, E. S. и др. . Антагонизм к β-адренергическим рецепторам предотвращает тревожное поведение и реактивность микроглии, вызванную повторным социальным поражением. Журнал нейробиологии: официальный журнал Общества нейробиологии 31 , 6277–6288, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0450-11.2011 (2011).
Артикул
CAS
Google ученый
Kreisel, T. et al. . Динамические изменения микроглии лежат в основе стресс-индуцированного депрессивно-подобного поведения и подавления нейрогенеза. Молекулярная психиатрия 19 , 699–709, https://doi.org/10.1038/mp.2013.155 (2014).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Tremblay, M. E. & Majewska, A. K. Роль микроглии в синаптической пластичности? Commun Integr Biol 4 , 220–222, https://doi.org/10.4161/cib.4.2.14506 (2011).
Артикул
PubMed
PubMed Central
Google ученый
Милиор, Г. и др. . Дефицит рецептора фракталкина снижает чувствительность микроглии и нейронов к хроническому стрессу. Brain Behav Immun 55 , 114–125, https://doi.org/10.1016/j.bbi.2015.07.024 (2016).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Кришнан В. и др. . Молекулярные адаптации, лежащие в основе восприимчивости и устойчивости к социальному поражению в областях вознаграждения мозга. Cell 131 , 391–404, https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.09.018 (2007).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Бутовский О. и др. . Идентификация уникальной TGFβ-зависимой молекулярной и функциональной сигнатуры в микроглии. Nat Neurosci 17 , 131–143, https://doi.org/10.1038/nn.3599 (2014).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Zhang, Y. и др. . База данных транскриптомов для секвенирования РНК и сплайсинга глии, нейронов и сосудистых клеток коры головного мозга. Журнал нейробиологии: официальный журнал Общества нейробиологии 34 , 11929–11947, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1860-14.2014 (2014).
Артикул
CAS
Google ученый
Freeman, T. C. et al. . Построение, визуализация и кластеризация сетей транскрипции из данных экспрессии микрочипов. PLoS Comput Biol 3 , 2032–2042, https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.0030206 (2007).
MathSciNet
Статья
PubMed
CAS
Google ученый
Альберт, Р., Чон, Х. и Барабаси, А. Л. Устойчивость к ошибкам и атакам сложных сетей. Nature 406 , 378–382, https://doi.org/10.1038/35019019 (2000).
Артикул
PubMed
ОБЪЯВЛЕНИЯ
CAS
Google ученый
Мирес, Г. П. и др. . PERK-зависимая активация JAK1 и STAT3 способствует воспалению, вызванному стрессом эндоплазматического ретикулума. Mol Cell Biol 34 , 3911–3925, https://doi.org/10.1128/MCB.00980-14 (2014).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Николас С. и др. . Роль передачи сигналов JAK-STAT в ЦНС. JAKSTAT 2 , e22925, https: // doi.org / 10.4161 / jkst.22925 (2013).
PubMed
PubMed Central
Статья
Google ученый
Wei, G. et al. . Активированный Ets2 необходим для стойких воспалительных реакций в жизнеспособной модели материнской породы. J Immunol 173 , 1374–1379 (2004).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Kelly, B. & O’Neill, L.А. Метаболическое перепрограммирование в макрофагах и дендритных клетках при врожденном иммунитете. Cell Res 25 , 771–784, https://doi.org/10.1038/cr.2015.68 (2015).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Szanto, A. et al. . Фактор транскрипции STAT6 является посредником в экспрессии гена, регулируемого PPARgamma ядерного рецептора, в макрофагах и дендритных клетках. Иммунитет 33 , 699–712, https: // doi.org / 10.1016 / j.immuni.2010.11.009 (2010).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Маккормик, С. М. и Хеллер, Н. М. Регулирование фенотипа и функции макрофагов, дендритных клеток и микроглии с помощью белков SOCS. Front Immunol 6 , 549, https://doi.org/10.3389/fimmu.2015.00549 (2015).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Тан, Х. и др. . Связанный с Runt фактор транскрипции 1 регулирует индуцированное LPS острое повреждение легких посредством передачи сигналов NF-κB. Am J Respir Cell Mol Biol 57 , 174–183, https://doi.org/10.1165/rcmb.2016-0319OC (2017).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Wang, J., Hu, Y., Deng, W. W. & Sun, B. Отрицательная регуляция пути передачи сигналов Toll-подобного рецептора. Микробы заражают 11 , 321–327, https: // doi.org / 10.1016 / j.micinf.2008.12.011 (2009).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Эллиотт, Э. и др. . Dnmt3a в медиальной префронтальной коре регулирует тревожное поведение у взрослых мышей. Журнал нейробиологии: официальный журнал Общества нейробиологии 36 , 730–740, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0971-15.2016 (2016).
Артикул
CAS
Google ученый
Галлитано-Мендель, А. и др. . Ген 3 немедленного раннего ответа на ранний рост опосредует адаптацию к стрессу и новизну. Neuroscience 148 , 633–643, https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2007.05.050 (2007).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Jiang, W. G. et al. . Хронический непредсказуемый стресс вызывает обратимое изменение ритма PER2 в супрахиазматическом ядре. Brain Res 1399 , 25–32, https://doi.org/10.1016/j.brainres.2011.05.001 (2011).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Zhu, W. L. et al. . Повышенная активность Cdk5 / p35 в зубчатой извилине опосредует депрессивное поведение у крыс. Int J Neuropsychopharmacol 15 , 795–809, https://doi.org/10.1017/S1461145711000915 (2012).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Думитриу, А. и др. . Интегративный анализ протеомики и транскриптомики РНК вовлекает митохондриальные процессы, пути сворачивания белков и локусы GWAS в болезнь Паркинсона. BMC Med Genomics 9 , 5, https://doi.org/10.1186/s12920-016-0164-y (2016).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Labadorf, A. et al. . Анализ последовательности РНК головного мозга человека при болезни Хантингтона показывает значительное увеличение экспрессии воспалительных генов и генов развития. PLoS One 10 , e0143563, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143563 (2015).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Crotti, A. et al. . Мутантный Хантингтин способствует автономной активации микроглии через факторы, определяющие миелоидный клон. Nat Neurosci 17 , 513–521, https://doi.org/10.1038/nn.3668 (2014).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Обермайер Б., Данеман Р. и Рансохофф Р. М. Развитие, поддержание и нарушение гематоэнцефалического барьера. Nat Med 19 , 1584–1596, https://doi.org/10.1038/nm.3407 (2013).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Hickman, S. E. et al. . Сенсома микроглии, выявленная прямым секвенированием РНК. Nat Neurosci 16 , 1896–1905, https: // doi.org / 10.1038 / nn.3554 (2013).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Санчес-Идальго, А.С. и др. . Хронический стресс изменяет уровни экспрессии генов, связанных с долголетием, в гиппокампе крыс. Neurochem Int 97 , 181–192, https://doi.org/10.1016/j.neuint.2016.04.009 (2016).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Фрейлих Р. В., Вудбери М. Э. и Икезу Т. Интегрированные профили экспрессии мРНК и миРНК в поляризованной первичной мышиной микроглии. PLoS One 8 , e79416, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079416 (2013).
Артикул
PubMed
PubMed Central
ОБЪЯВЛЕНИЯ
CAS
Google ученый
Bonnans, C., Chou, J. & Werb, Z. Ремоделирование внеклеточного матрикса в процессе развития и болезни. Nat Rev Mol Cell Biol 15 , 786–801, https://doi.org/10.1038/nrm3904 (2014).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Menard, C. et al. . Социальный стресс вызывает нервно-сосудистую патологию, способствующую депрессии. Nat Neurosci 20 , 1752–1760, https://doi.org/10.1038/s41593-017-0010-3 (2017).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Ши, А. Ю. и др. . Самый маленький инсульт: закупорка одного проникающего сосуда приводит к инфаркту и когнитивному дефициту. Nat Neurosci 16 , 55–63, https://doi.org/10.1038/nn.3278 (2013).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Minakami, R. & Sumimotoa, H. Фагоцитоз-связанная активация производящей супероксид фагоцитарной оксидазы, члена семейства НАДФН-оксидазы (nox). Int J Hematol 84 , 193–198, https://doi.org/10.1532/IJH97.06133 (2006).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Wang, X. et al. . Визуализация передачи сигналов АФК в клетках и животных. J Mol Med (Berl) 91 , 917–927, https://doi.org/10.1007/s00109-013-1067-4 (2013).
Артикул
CAS
Google ученый
МакИвен, Б.С. Физиология и нейробиология стресса и адаптации: центральная роль мозга. Physiol Rev 87 , 873–904, https://doi.org/10.1152/physrev.00041.2006 (2007).
Артикул
PubMed
Google ученый
Леманн, М. Л. и Херкенхэм, М. Обогащение окружающей среды придает стрессоустойчивость к социальному поражению через инфралимбический корковый нейроанатомический путь. Журнал неврологии: официальный журнал Общества нейробиологии 31 , 6159–6173, https: // doi.org / 10.1523 / JNEUROSCI.0577-11.2011 (2011).
Артикул
CAS
Google ученый
Jung, S. et al. . Анализ функции рецептора фракталкина CX 3 CR1 путем целенаправленной делеции и вставки репортерного гена зеленого флуоресцентного белка. Mol Cell Biol 20 , 4106–4114 (2000).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Корин Б. и др. . Высокомерная одноклеточная характеристика иммунного компартмента мозга. Nat Neurosci , https://doi.org/10.1038/nn.4610 (2017).
Наджар С., Перлман Д. М., Альпер К., Наджар А. и Девински О. Нейровоспаление и психические заболевания. J Нейровоспаление 10 , 43, https://doi.org/10.1186/1742-2094-10-43 (2013).
PubMed
PubMed Central
CAS
Статья
Google ученый
Сомински, Л., Уокер, А. К. и Ходжсон, Д. М. Редакция: Нейровоспаление и поведение. Front Neurosci 9 , 201, https://doi.org/10.3389/fnins.2015.00201 (2015).
Артикул
PubMed
PubMed Central
Google ученый
Ajami, B., Bennett, J. L., Krieger, C., McNagny, K. M. & Rossi, F. M. Проникающие моноциты вызывают прогрессирование EAE, но не вносят вклад в резидентный пул микроглии. Nat Neurosci 14 , 1142–1149, https://doi.org/10.1038/nn.2887 (2011).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
D’Mello, C., Le, T. & Swain, M.G. Церебральная микроглия привлекает моноциты в мозг в ответ на передачу сигналов фактооральной фазы некроза опухоли во время воспаления периферических органов. Журнал неврологии: официальный журнал Общества нейробиологии 29 , 2089–2102, https: // doi.org / 10.1523 / JNEUROSCI.3567-08.2009 (2009 г.).
Артикул
CAS
Google ученый
Вебер, М. Д., Годбаут, Дж. П. и Шеридан, Дж. Ф. Повторное социальное поражение, нейровоспаление и поведение: моноциты несут сигнал. Нейропсихофармакология 42 , 46–61, https://doi.org/10.1038/npp.2016.102 (2017).
Артикул
PubMed
Google ученый
Schallner, N. et al . Микроглия регулирует клиренс крови при субарахноидальном кровоизлиянии гемоксигеназой-1. Журнал клинических исследований 125 , 2609–2625, https://doi.org/10.1172/JCI78443 (2015).
Артикул
PubMed
PubMed Central
Google ученый
Чжао, Х. и др. . Нейропротекторная роль гаптоглобина после внутримозгового кровоизлияния. Журнал неврологии: официальный журнал Общества нейробиологии 29 , 15819–15827, https: // doi.org / 10.1523 / JNEUROSCI.3776-09.2009 (2009).
Артикул
CAS
Google ученый
Williams, K., Ulvestad, E., Waage, A., Antel, J. P. & McLaurin, J. Активация микроглии взрослого человека фагоцитозом миелина in vitro . J Neurosci Res 38 , 433–443, https://doi.org/10.1002/jnr.4
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Lehmann, M. L., Weigel, T. K., Elkahloun, A. G. и Herkenham, M. Хроническое социальное поражение снижает миелинизацию в медиальной префронтальной коре головного мозга мыши. Sci Rep 7 , 46548, https://doi.org/10.1038/srep46548 (2017).
Артикул
PubMed
PubMed Central
ОБЪЯВЛЕНИЯ
CAS
Google ученый
Шадель Г. С. и Хорват Т. Л. Передача сигналов митохондриальных АФК в гомеостазе организма. Ячейка 163 , 560–569, https: // doi.org / 10.1016 / j.cell.2015.10.001 (2015).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Миттал, М., Сиддики, М. Р., Тран, К., Редди, С. П. и Малик, А. Б. Реактивные формы кислорода при воспалении и повреждении тканей. Antioxid Redox Signal 20 , 1126–1167, https://doi.org/10.1089/ars.2012.5149 (2014).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Сьерра А., Абиега О., Шахраз А. и Нойманн Х. Микроглия с лицом Януса: положительные и отрицательные последствия микроглиального фагоцитоза. Front Cell Neurosci 7 , 6, https://doi.org/10.3389/fncel.2013.00006 (2013).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Пун, П. Б., Лу, Дж. И Мухала, С. Вовлечение АФК в дисфункцию ГЭБ. Free Radic Res 43 , 348–364, https: // doi.org / 10.1080 / 10715760
1902 (2009 г.).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
ЭлАли А. и Ривест С. Онтология и передача сигналов микроглии. Front Cell Dev Biol 4 , 72, https://doi.org/10.3389/fcell.2016.00072 (2016).
Артикул
PubMed
PubMed Central
Google ученый
Cheng, C. et al. .Ets2 определяет воспалительное состояние эндотелиальных клеток при запущенных атеросклеротических поражениях. Circ Res 109 , 382–395, https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.111.243444 (2011).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Ван, Н., Лян, Х. и Зен, К. Молекулярные механизмы, влияющие на баланс поляризации макрофагов m1-m2. Front Immunol 5 , 614, https: // doi.org / 10.3389 / fimmu.2014.00614 (2014).
PubMed
PubMed Central
CAS
Статья
Google ученый
Cordonnier, C., Al-Shahi Salman, R. & Wardlaw, J. Спонтанные микрокровоизлияния в мозг: систематический обзор, анализ подгрупп и стандарты для дизайна исследования и отчетности. Мозг 130 , 1988–2003 гг., Https://doi.org/10.1093/brain/awl387 (2007).
Артикул
PubMed
Google ученый
Шоаманеш, А. и др. . Воспалительные биомаркеры, церебральные микрокровотечения и заболевание мелких сосудов: Framingham Heart Study. Неврология 84 , 825–832, https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000001279 (2015).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Холтман И. Р. и др. . Индукция общей сигнатуры экспрессии гена микроглии старением и нейродегенеративными состояниями: метаанализ коэкспрессии. Acta Neuropathol Commun 3 , 31, https://doi.org/10.1186/s40478-015-0203-5 (2015).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Лопес-Рамирес, М.А. и др. . Цитокин-индуцированные изменения профиля экспрессии генов линии эндотелиальных клеток микрососудов головного мозга человека, hCMEC / D3. Барьеры для жидкостей CNS 10 , 27, https://doi.org/10.1186 / 2045-8118-10-27 (2013).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Родригес, С. Ф. и Грейнджер, Д. Н. Клетки крови и функция эндотелиального барьера. Тканевые барьеры 3 , e978720, https://doi.org/10.4161/21688370.2014.978720 (2015).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Arif, A., Jia, J., Moodt, R.A., DiCorleto, P.E. & Fox, P.L. Proc Natl Acad Sci USA 108 , 1415–1420, https://doi.org/10.1073/pnas.1011275108 (2011).
Артикул
PubMed
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Санг Ю., Бричалли В., Роуленд Р. Р. и Блеча Ф.Полногеномный анализ генов антивирусной сигнатуры в макрофагах свиней при различных состояниях активации. PLoS One 9 , e87613, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0087613 (2014).
Артикул
PubMed
PubMed Central
ОБЪЯВЛЕНИЯ
CAS
Google ученый
Леони К. и др. . Dnmt3a сдерживает воспалительные реакции тучных клеток. Proc Natl Acad Sci USA 114 , E1490 – E1499, https: // doi.org / 10.1073 / pnas.1616420114 (2017).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Леманн, М. Л., Брахман, Р. А., Мартинович, К., Шлессер, Р. Дж. И Херкенхэм, М. Глюкокортикоиды управляют различными эффектами на настроение через нейрогенез взрослых. Журнал нейробиологии: официальный журнал Общества нейробиологии 33 , 2961–2972, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3878-12.2013 (2013).
Артикул
CAS
Google ученый
Шлессер, Р. Дж., Леманн, М., Мартинович, К., Манджи, Х. К. и Херкенхэм, М. Обогащение окружающей среды требует нейрогенеза взрослых, чтобы облегчить восстановление после психосоциального стресса. Молекулярная психиатрия 15 , 1152–1163, https://doi.org/10.1038/mp.2010.34 (2010).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Авицур Р., Старк Дж. Л. и Шеридан Дж. Ф. Социальный стресс вызывает устойчивость к глюкокортикоидам у подчиненных животных. Horm Behav 39 , 247–257, https://doi.org/10.1006/hbeh.2001.1653 (2001).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Lehmann, M. L., Geddes, C. E., Lee, J. L. & Herkenham, M. Маркировка запаха мочи (USM): новый тест на депрессивное поведение и предиктор стрессоустойчивости у мышей. PLoS One 8 , e69822, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0069822 (2013).
Артикул
PubMed
PubMed Central
ОБЪЯВЛЕНИЯ
CAS
Google ученый
Шнайдер, К. А., Расбанд, В. С. и Элисейри, К. В. NIH Image to ImageJ: 25 лет анализа изображений. Nat Methods 9 , 671–675 (2012).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Хуанг да, В., Шерман, Б. Т. и Лемпицки, Р. А. Систематический и комплексный анализ больших списков генов с использованием ресурсов биоинформатики DAVID. Nat Protoc 4 , 44–57, https://doi.org/10.1038/nprot.2008.211 (2009).
Артикул
PubMed
CAS
PubMed Central
Google ученый
Supek, F., Bosnjak, M., Skunca, N. & Smuc, T. REVIGO обобщает и визуализирует длинные списки терминов генной онтологии. PLoS One 6 , e21800, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0021800 (2011).
Артикул
PubMed
PubMed Central
ОБЪЯВЛЕНИЯ
CAS
Google ученый
Subramanian, A. et al. . Анализ обогащения набора генов: основанный на знаниях подход к интерпретации профилей экспрессии в масштабе всего генома. Proc Natl Acad Sci USA 102 , 15545–15550, https://doi.org/10.1073/pnas.0506580102 (2005).
Артикул
PubMed
ОБЪЯВЛЕНИЯ
CAS
Google ученый
Elkahloun, A.G., Hafko, R. & Saavedra, J.M. Интегрирующий геномный транскриптом показывает, что кандесартан обладает нейропротективным действием и является кандидатом для лечения болезни Альцгеймера. Alzheimers Res Ther 8 , 5, https://doi.org/10.1186/s13195-015-0167-5 (2016).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Hornik, T.C., Vilalta, A. & Brown, G.C. Активированная микроглия вызывает обратимый апоптоз клеток феохромоцитомы, вызывая их гибель клеток в результате фагоцитоза. J Cell Sci 129 , 65–79, https://doi.org/10.1242/jcs.174631 (2016).
Артикул
PubMed
PubMed Central
CAS
Google ученый
Морри, Дж. Д. и др. . Повышенная проницаемость гематоэнцефалического барьера не является основным фактором летальности вирусной инфекции Западного Нила для грызунов. J Gen Virol 89 , 467–473, https://doi.org/10.1099/vir.0.83345-0 (2008).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Gomes, A., Fernandes, E. & Lima, J. L. Флуоресцентные зонды, используемые для обнаружения активных форм кислорода. J Biochem Biophys Methods 65 , 45–80, https://doi.org/10.1016/j.jbbm.2005.10.003 (2005).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Bucana, C., Saiki, I. & Nayar, R. Поглощение и накопление жизненно важного красителя гидроэтидина в неопластических клетках. J. Histochem Cytochem 34 , 1109–1115 (1986).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Дэвид Ю. и др. . Дисфункция астроцитов в эпилептогенезе: последствия изменения гомеостаза калия и глутамата? Журнал неврологии: официальный журнал Общества нейробиологии 29 , 10588–10599, https: // doi.org / 10.1523 / JNEUROSCI.2323-09.2009 (2009).
Артикул
CAS
Google ученый
Bonow, RH, Aid, S., Zhang, Y., Becker, KG & Bosetti, F. Экспрессия в мозге генов, участвующих в воспалительной реакции, рибосомы, обучения и памяти изменяется центральным введением липополисахарид у мышей. Pharmacogenomics J 9 , 116–126, https://doi.org/10.1038/tpj.2008.15 (2009).
Артикул
PubMed
CAS
Google ученый
Вудлинг, Н.С. и др. . Подавление воспаления, связанного с болезнью Альцгеймера, с помощью передачи сигналов рецептора простагландина-E2 EP4 микроглии. Журнал нейробиологии: официальный журнал Общества нейробиологии 34 , 5882–5894, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0410-14.2014 (2014).
Артикул
CAS
Google ученый
Hirbec, H. et al. . Сигнатура реакции микроглии, выявленная с помощью RNAseq у отдельных мышей. Glia 66 , 971–986, https://doi.org/10.1002/glia.23295 (2018).
Артикул
PubMed
Google ученый
Включает игнорируемые клетки в центральной нервной системе — ScienceDaily
Медицинский каннабис является предметом многочисленных споров. Мы еще многого не знаем о каннабисе, но исследователи из отдела нейробиологии факультета здравоохранения и медицинских наук сделали новое открытие, которое может оказаться жизненно важным для будущих исследований и лечения медицинской каннабиса.
Каннабиноиды — это соединения, обнаруженные в каннабисе и в центральной нервной системе. Используя модель на мышах, исследователи продемонстрировали, что определенный синтетический каннабиноид (каннабиноид WIN55,212-2) снижает эссенциальный тремор, активируя поддерживающие клетки спинного и головного мозга, известные как астроциты. Предыдущие исследования медицинского каннабиса были сосредоточены на нервных клетках, так называемых нейронах.
«Мы сделали акцент на болезни эссенциального тремора. Это вызывает непроизвольную дрожь, которая может быть чрезвычайно тормозящей и серьезно ухудшать качество жизни пациента.Однако каннабиноид может также благотворно влиять на склероз и травмы спинного мозга, например, которые также вызывают непроизвольную дрожь », — говорит доцент Жан-Франсуа Перье из отделения нейробиологии, возглавлявший исследовательский проект.
«Мы обнаружили, что инъекция каннабиноида WIN55,212-2 в спинной мозг включает астроциты в спинном мозге и побуждает их высвобождать аденозин, который впоследствии снижает нервную активность и, следовательно, нежелательную дрожь».
Целенаправленное лечение без проблемных побочных эффектов
То, что астроциты являются частью объяснения эффекта каннабиса, — это совершенно новый подход к пониманию медицинского эффекта каннабиса, который может помочь улучшить лечение пациентов, страдающих от непроизвольной тряски.
Спинной мозг отвечает за большинство наших движений. Как произвольные, так и спонтанные движения запускаются при активации мотонейронов спинного мозга.Моторные нейроны соединяют спинной мозг с мышцами, и каждый раз, когда мотонейрон посылает импульсы мышцам, это приводит к сокращению и, следовательно, движению. Непроизвольное дрожание возникает, когда мотонейроны одновременно посылают противоречивые сигналы. Вот почему исследователи сосредоточили свое внимание на спинном мозге.
‘Можно представить себе новый подход к медицинскому каннабису для лечения тряски, при котором вы — во время разработки лекарственных средств на основе каннабиса — нацеливаете лечение либо на спинной мозг, либо на астроциты — или, в лучшем случае, на астроциты спинной мозг », — говорит постдок Ева Карлсен, проводившая большинство тестов во время своих докторских и постдокторских проектов.
«Использование этого подхода позволит избежать воздействия на нейроны мозга, отвечающие за нашу память и когнитивные способности, и мы сможем предложить пациентам, страдающим от непроизвольной дрожи, эффективное лечение, не подвергая их каким-либо из наиболее проблемных побочных эффектов медицинской каннабиса» .
Следующим шагом будет проведение клинических испытаний на пациентах, страдающих эссенциальным тремором, чтобы определить, оказывает ли новый подход такой же эффект на людей.
.