Amyotrophic Lateral Sclerosis Pathoetiology and Pathophysiology: Roles of Astrocytes, Gut Microbiome, and Muscle Interactions via the Mitochondrial Melatonergic Pathway, with Disruption by Glyphosate-Based Herbicides.
Int J Mol Sci · 2022 · 24 · PMID 36614029 · 등급7 종설·논평 종설 · 비발암 건강영향 > 장내미생물 · 사람 · 직업 · 제형(GBH)
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
근위축성 측삭경화증(ALS)에서 운동 신경 손실의 병인과 병태생리는 아직 규명되지 않았으며, ALS 환자 중 알려진 유전적 위험 인자를 가진 비율은 적다. 본 논문은 ALS의 생물학적 근거에 대한 광범위한 데이터를 통합하여, ALS 병태생리의 여러 중요한 허브인 신경교세포(glia), 장(gut), 그리고 근육/신경근 접합부에서 이 경로를 조절하는 미토콘드리아 멜라토닌성 경로의 변화와 전신적 요인들의 통합적인 역할을 강조한다. 미토콘드리아 멜라토닌성 경로의 억제가 근육 뇌유래신경영양인자(BDNF)의 변화를 뒷받침하며, 그 멜라토닌성 경로 모방체인 N-아세틸세로토닌이 신경근 접합부에서 대사적 영양 지지 부족을 초래한다고 제안한다. 성상세포에서 멜라토닌성 경로가 약화되면, 톨 유사 수용체 작용제 유도성 염증성 전사 인자인 NF-$\kappa$B와 yin yang 1이 멜라토닌 방출의 동기화된 유도로 인해 발생하는 염증 유도의 내재적 제한을 막는다. 이러한 유지되는 성상세포 활성화는 미세아교세포 반응성 증가와 결합하여 ALS에서 운동 신경 취약성의 중요한 동인이다. 두 가지 중요한 전신 요인인 장내 세균 불균형/투과성과 송과체 멜라토닌은 중앙 및 전신 세포에서 미토콘드리아 멜라토닌성 경로를 상향 조절하는 능력을 통해 많은 유익한 효과를 매개한다. 미토콘드리아 멜라토닌성 경로는 세포 기능의 핵심 측면으로 간주될 수 있으며, 이 경로가 억제되면 활성 산소종(ROS)이 증가하고, 이는 ROS 유도 마이크로RNA로 이어져 유도된 유전자의 패턴을 변화시킨다. 농부, 원예가, 운동선수 등에서 ALS의 직업적 위험 증가가 광범위하게 사용되는 글리포세이트계 제초제에 노출되는 것과 밀접하게 연관되어 있다고 제안한다. 이는 수많은 연구 및 치료적 함의를 가진다.ORIGINAL ABSTRACT
The pathoetiology and pathophysiology of motor neuron loss in amyotrophic lateral sclerosis (ALS) are still to be determined, with only a small percentage of ALS patients having a known genetic risk factor. The article looks to integrate wider bodies of data on the biological underpinnings of ALS, highlighting the integrative role of alterations in the mitochondrial melatonergic pathways and systemic factors regulating this pathway across a number of crucial hubs in ALS pathophysiology, namely glia, gut, and the muscle/neuromuscular junction. It is proposed that suppression of the mitochondrial melatonergic pathway underpins changes in muscle brain-derived neurotrophic factor, and its melatonergic pathway mimic, N-acetylserotonin, leading to a lack of metabolic trophic support at the neuromuscular junction. The attenuation of the melatonergic pathway in astrocytes prevents activation of toll-like receptor agonists-induced pro-inflammatory transcription factors, NF-kB, and yin yang 1, from having a built-in limitation on inflammatory induction that arises from their synchronized induction of melatonin release. Such maintained astrocyte activation, coupled with heightened microglia reactivity, is an important driver of motor neuron susceptibility in ALS. Two important systemic factors, gut dysbiosis/permeability and pineal melatonin mediate many of their beneficial effects via their capacity to upregulate the mitochondrial melatonergic pathway in central and systemic cells. The mitochondrial melatonergic pathway may be seen as a core aspect of cellular function, with its suppression increasing reactive oxygen species (ROS), leading to ROS-induced microRNAs, thereby altering the patterning of genes induced. It is proposed that the increased occupational risk of ALS in farmers, gardeners, and sportsmen and women is intimately linked to exposure, whilst being physically active, to the widely used glyphosate-based herbicides. This has numerous research and treatment implications.| 저자 | Anderson, G. |
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| 저널 | International journal of molecular sciences |
| 권·호·쪽 | 24(1) |
| PMID | 36614029 |
| DOI | 10.1016/j.cbpc.2020.108845 |
| MeSH | Humans; Amyotrophic Lateral Sclerosis; Astrocytes; Gastrointestinal Microbiome; Melatonin; Muscles; Reactive Oxygen Species; Herbicides; Glyphosate |