동아대 / 김경화*
Abstract
Rationale: Mitochondrial dysfunction is a key factor in the pathogenesis of Parkinson's disease (PD). Accordingly, many aspects of mitochondrial function have been studied as a putative therapeutic target. Here we present a novel strategy to promote mitochondrial function and protect against Parkinson's disease by the peptide encoded within mitochondrial genome, mitochondria-derived peptide (MDP) humanin (HN). Methods: To test humanin as a potential biomarker in PD, we measured protein levels of circulating humanin from the plasma of PD patients and transgenic or neurotoxic mouse models of PD. Next, we aimed to identify whether HN peptide treatment can regulate its activity or expression. Using mouse models of PD, we assessed HN delivery to the brain via the nasal route of administration. We further revealed a possible mechanism underlying the therapeutic effectiveness of HN peptide for PD using in vitro and ex vivo model of PD. Results: Although the expression of intracellular HN was not correlated with PD, HN treatment itself could induce intracellular HN expression and enhance mitochondrial biogenesis inducing mitochondrial gene expression. After intranasal administration, HN peptide resulted in neuroprotection and behavioral recovery in an animal model of PD. Interestingly, HN peptide following intranasal delivery was found within the brain, mainly via the trigeminal pathways. Mechanistically, HN treatment induced activation of phosphatidylinositol-3-kinase/protein kinase B (PI3K/AKT) signaling pathway which led to enhanced mitochondrial biogenesis resulting in upregulation of mitochondrial gene including humanin. Conclusion: These data support a novel role of mitochondrial protein humanin in mitochondrial function and neuronal survival against Parkinson's disease, in which humanin treatment is sufficient for stimulating mitochondrial gene expression.
미토콘드리아 유래 펩타이드 Humanin 비강 투여시 혈액-뇌 장벽(BBB)통과 후, 신경세포 신호활성통한 미토콘드리아 기능 향상 및 신경세포 보호 효능
Affiliation
Kyung Hwa Kim 1
1Department of Health Sciences, The Graduate School of Dong-A University, 840 Hadan-dong, Saha-gu, Busan 49315, Korea.
편집위원
본 연구에서는 미토콘드리아 단백질 휴마닌(mitochondria-derived peptide humanin)의 비강 투여를 통한 뇌내 전달로, 파킨슨 동물모델에서 미토콘드리아 생합성 증진을 통한 신경보호 기능 및 Pole test를 통한 행동학적 회복을 관찰함. 발병요인이 다양한 파킨슨병의 병인학적 요인들 중, 최근 활발하게 기전연구가 이루어지고 있는 미토콘드리아의 기능장애(dysfunctional mitochondria) 관점으로 접근한 휴마닌 펩타이드를 활용한 치료제 개발은 매우 흥미로운 연구 분야로 생각됨.
2023-08-08 14:37:36
편집위원2
미토콘드리아 기능 장애는 파킨슨병 (PD) 발병의 핵심 요인으로 알려져 있기에 PD 치료 연구에 활용되고 있다. 본 논문은 PD 동물 모델에 비강 투여된 미토콘트리아 펩타이드 humanin (HN)이 미토콘드리아 유전자의 발현을 자극하여 PD 발병 억제에 관여한다는 실험 결과를 보여주었고, 결과적으로 HN 펩타이드가 미토콘드리아 기능을 향상시키는 과정을 통해 PD 치료가 가능할 수 있다는 것을 제시하고 있다.
2023-08-08 14:38:14
편집위원3
파킨슨병 치료를 위한 새로운 치료법으로 인간의 미토콘드리아 단백질 humanin을 비강내 전달 방법으로 뇌까지 전달하여 파킨슨병 동물모델에서 뇌의 미토콘드리아 기능을 회복시키는 것이 가능하다는 것이 입증하였음. 향후 파킨슨병 치료를 위한 새로운 치료법을 개발의 가능성을 제시하였음.
2023-08-08 15:45:54