Αυτοφαγία-Λυσοσωμική οδός ως δυνητικός θεραπευτικός στόχος στη νόσο του Πάρκινσον Μέρος 2

Παρακαλώ επικοινώνησεoscar.xiao@wecistanche.comΓια περισσότερες πληροφορίες

3.4.2. Ο ρόλος της Μακροαυτοφαγίας στην Π.Δ

Η εμπλοκή της μακροαυτοφαγίας και τα ελαττώματα της έχουν διερευνηθεί εκτενώς σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες και συνουκλεϊνοπάθεια, με ορισμένες μελέτες να αναφέρονται επίσης σε PD[141-144]. Τα συσσωρευμένα στοιχεία δείχνουν ότι πολλά στοιχεία της οδού μακροαυτοφαγίας εμπλέκονται στην PD (Εικόνα 3). Οι γενετικές αναλύσεις ασθενών με PD έχουν αποκαλύψει μη φυσιολογικά επίπεδα έκφρασης για τα γονίδια που κωδικοποιούν τα ATG5, ATG7, ATG12 και MAP1LC3B (Πίνακας 2). Δύο ανεξάρτητες μελέτες αλληλουχίας εξωμάτων [145,146] εντόπισαν επίσης σημειακές μεταλλάξεις στο γονίδιο ορθολόγου 35(VPS35) ταξινόμησης κενοτοπίων, προκαλώντας μια αυτοσωμική κυρίαρχη μορφή του PD(PARK17) (Πίνακας 2). Αυτός ο μονογονικός υπότυπος της PD είναι σπάνιος και ο ακριβής ρόλος των μεταλλάξεων του VPS35 (ειδικά του VPS35 D620N) δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητός (συζητείται στο[147I. Ωστόσο, αυτό το παθογόνο αποτέλεσμα υπογραμμίζει τον ρόλο του ρετρομερούς, ενός εξαιρετικά συντηρημένου μεμβράνης σύμπλεγμα πρωτεϊνών στο οποίο το VPS35 είναι ένα εγγενές συστατικό, στην οδό αποικοδόμησης -syn [148,149].οφέλη από το cistancheΜελέτες σε νευρώνες DA που δεν διαθέτουν το γονίδιο VPS35 δείχνουν συσσώρευση και τοξικότητα -syn, ιδιαίτερα απώλεια μιτοχονδριακής σύντηξης και λειτουργιών[150]. Τα ελαττώματα διακίνησης ATG9 (το σύστημα ATG9 απαιτείται για την επέκταση του φαγοφόρου) συσχετίστηκαν επίσης με το μεταλλαγμένο VPS35, οδηγώντας σε συσσώρευση -syn. Η αύξηση των επιπέδων VPS35 σε ποντίκια PD διέσωσε τη συσσώρευση-syn και προκάλεσε νευροπροστασία, αποδεικνύοντας ότι η ρύθμιση του VSP35 μπορεί να έχει ενδιαφέρον για τη θεραπεία της PD[147,151].

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα

Αν και εξακολουθεί να αποτελεί αντικείμενο συζήτησης, τα πρόσφατα δεδομένα υποδηλώνουν την εμπλοκή πιο εκλεκτικών μονοπατιών αυτοφαγίας που στοχεύουν ιδιαίτερα τη -syn, δηλαδή τη συννουκλειοφαγία (Πίνακας 1)[58]. Μελέτες in vitro και in vivo που διεξήχθησαν σε μικρογλοιακά κύτταρα κατέδειξαν ξεκάθαρα ότι το -syn αποικοδομήθηκε μέσω μακροαυτοφαγίας. Ο υποδοχέας τύπου Toll (TLR)-4 στη μικρογλοία αναγνωρίζει -syn και ενεργοποιεί τη σηματοδότηση NF-kB, η οποία με τη σειρά της μεταβάλλει τη μεταγραφή SQSTM1. Η παραγόμενη πρωτεΐνη, η οποία υπάρχει σε αυξημένα επίπεδα, δεσμεύεται επιλεκτικά στο εσωτερικοποιημένο -σύν οδηγώντας στον εντοπισμό της με αυτοφαγοσώματα. cistanche χοληστερόλη Η έλλειψη TLR-4 και SOSTM1 μεταβάλλει την υποβάθμιση-syn που προκαλείται από την αυτοφαγία [58]. Έτσι, το TLR-4 ή το SQSTM1 μπορεί να χρησιμεύουν ως σχετικοί δείκτες σε νευρώνες όπου έχει συσσωρευτεί το x-syn.

3.4.3.Ρόλος της CMA στην Π.Δ

Εκτός από τη μιτοφαγία και τη λυσοσωμική μακροαυτοφαγία, οι οποίες έχουν σχετικά καλά εδραιωμένο ρόλο στην υποβάθμιση του -syn, η CMA φαίνεται επίσης να εμπλέκεται σε αυτή τη ζωτική διαδικασία. Το CMA είναι μια κεντρική διαδικασία που αποικοδομεί πρωτεΐνες που φιλοξενούν έναν συγκεκριμένο συνδυασμό πέντε αμινοξέων—το «μοτίβο KFERQ» (Εικόνες 2 και 3). Αυτό το μοτίβο επιτρέπει στη συνοδευτική πρωτεΐνη θερμικού σοκ A8(HSPA8)/συγγενή πρωτεΐνη 70 kDa (HSC70) να δεσμεύσει την πρωτεΐνη υποστρώματος και να την κατευθύνει στη λυσοσωμική μεμβράνη, όπου συναντά την πρωτεΐνη μεμβράνης τύπου 2A (LAMP2A) που σχετίζεται με το λυσόσωμα, η οποία παίζει ένα ΚΑΘΟΡΙΣΤΙΚΟΣ ΡΟΛΟΣ. Η δέσμευση του συμπλόκου προάγει τον πολυμερισμό LAMP2A για να σχηματίσει ένα σύμπλοκο υψηλότερης μοριακής τάξης συνδεδεμένο με τη μεμβράνη. Η πρωτεΐνη υποστρώματος στη συνέχεια ξεδιπλώνεται μέσα σε αυτό το σύμπλοκο και μετατοπίζεται στο λυσόσωμα. Μια ισόμορφη HSPA8 που κατοικεί στο λυσόσωμα (Lys-HSPA8) συμβάλλει στη μετατόπιση της πρωτεΐνης υποστρώματος κατά μήκος της μεμβράνης προς τον αυλό του λυσοσωματίου, όπου αποικοδομείται από όξινες υδρολάσες [36,152-155]. Το -syn περιέχει ένα μοτίβο τύπου KFERO και η υποβάθμισή του με τη μεσολάβηση CMA μειώνεται σημαντικά για τις κατασκευές -syn που δεν έχουν το μοτίβο τύπου KFERQ, και με την ανατροπή LAMP2A [152,156].

Είναι ενδιαφέρον ότι μια άλλη πρωτεΐνη, η πλούσια σε λευκίνη επαναλαμβανόμενη κινάση 2 (LRRK2) - η οποία συνδέεται επίσης με οικογενείς μορφές PD (Πίνακας 2) - αποικοδομείται στα λυσοσώματα ως μέρος του CMA. Αντίθετα, η πιο κοινή παθογόνος μεταλλαγμένη μορφή του LRRK2, το G2019S, αποικοδομείται ελάχιστα από αυτή την οδό[154,157]. Η δραστηριότητα CMA μπορεί να διαμορφωθεί από τον ρυθμό συναρμολόγησης/αποσυναρμολόγησης του συμπλέγματος μετατόπισης [40]. Σε αυτό το πλαίσιο, ένα βασικό εύρημα για την PD ήταν η ανακάλυψη ότι η λυσοσωμική σύνδεση τόσο άγριου τύπου όσο και αρκετών παθογόνων μεταλλαγμένων μορφών LRRK2 αυξήθηκε παρουσία άλλων υποστρωμάτων CMA. Αυτά τα υποστρώματα παρεμβαίνουν στην οργάνωση του συμπλόκου μετατόπισης CMA καθώς η ενισχυμένη δέσμευση αναστέλλει τη συναρμολόγηση του συμπλόκου μετατόπισης CMA στη λυσοσωμική μεμβράνη. Σε απόκριση σε αυτή την αναστολή, τα προσβεβλημένα κύτταρα παρήγαγαν περισσότερο LAMP2A. Παρόμοιο χαρακτηριστικό έχει παρατηρηθεί στους εγκεφάλους ασθενών με PD με μεταλλάξεις LRRK2. Αυτός ο μηχανισμός οδηγεί στη συσσώρευση άλλων υποστρωμάτων CMA, συμπεριλαμβανομένου του -syn, που παραμένουν δεσμευμένα περισσότερο από το κανονικό στην επιφάνεια της λυσοσωμικής μεμβράνης εν αναμονή της μετατόπισης[157]. Έτσι, στην PD, το γονίδιο SCNA δεν είναι το μόνο που συμβάλλει στην παθολογία και μπορεί επίσης να εμπλέκονται γονίδια που εμπλέκονται στην κάθαρση του συσσωματωμένου -syn [154]. Αυτό το εύρημα είναι σημαντικό δεδομένου ότι τόσο το μεταλλαγμένο-syn όσο και το αθροιστικό-σύν που έχουν ξεφύγει από την αυτοφαγική αποικοδόμηση μπορούν να παρεμποδίσουν τη διαδικασία CMA στους νευρώνες, οδηγώντας σε θάνατο νευρωνικών κυττάρων [158].

Αρκετές μεταθανάτιες μελέτες έχουν αποκαλύψει ότι τα επίπεδα των συστατικών CMA LAMP2A και HSPA8 που περιορίζουν τον ρυθμό είναι μειωμένα σε ασθενείς με PD, ειδικά στο SNpc [156,159,160]. Είναι ενδιαφέρον ότι ο οξειδωμένος μιτοχονδριακός ρυθμιστής MEF2D που περιγράφεται παραπάνω συνδέεται επίσης με το HSPA8 και εμπλέκεται έμμεσα στο CMA [161]. Μελέτες σε περιφερικά λευκοκύτταρα από ασθενείς με σποραδική PD αποκάλυψαν ότι τα επίπεδα μεταγραφής και πρωτεΐνης LAMP2 μειώνονται σημαντικά σε σύγκριση με τα επίπεδα που μετρήθηκαν σε υγιή άτομα [162]. Αν και στην ίδια μελέτη φάνηκε να προκαλείται μακροαυτοφαγία (μετρούμενη με ανάλυση MAP1LC3I), αυτό το συμπέρασμα θα άξιζε πληρέστερη ανεξάρτητη επιβεβαίωση, με την προσθήκη μέτρησης της αυτοφαγικής ροής (δεν πραγματοποιήθηκε στην αρχική μελέτη).

Το Cistanche μπορεί να αντι-αερώσει

Μερικά άλλα γονίδια και πρωτεΐνες που σχετίζονται με την αυτοφαγία που εμπλέκονται στο CMA έχουν συσχετιστεί με την PD. Για παράδειγμα, ο αισθητήρας οξειδοαναγωγής τύπου υπεροξιρεδοξίνης DJ-1 ρυθμίζει τη δραστηριότητα του SQSTM1 και τη στόχευση των συζευγμένων με ουβικιτίνη πρωτεϊνών σε μακροαυτοφαγία υπό οξειδωτικό στρες που προκαλείται από υπεροικογένεια συνδέτη παράγοντα νέκρωσης όγκου, μέλος 10 (TNFSF10/TRAIL)[163] ]. Η επίπτωση του μεταλλαγμένου D-1 (PARK7) σε πρώιμης έναρξης οικογενούς PDI είναι πολύ γνωστή (Πίνακας 2). Ο DJ-1 εμπλέκεται σε μια ευρεία ποικιλία κυτταρικών λειτουργιών, συμπεριλαμβανομένου του ρόλου ως αντιοξειδωτικού, των λειτουργιών συνοδού, της μεταγραφικής ρύθμισης και του ελέγχου των παροδικών ασβεστίων του μιτοχονδρίου, μεταξύ άλλων. Αυτή η πρωτεΐνη ρυθμίζει τη μιτοχονδριακή δυσλειτουργία που προκαλείται από p{13}, σταθεροποιεί τις μεμβράνες ER που σχετίζονται με τα μιτοχόνδρια και αλληλεπιδρά με αντι-αποπτωτικές πρωτεΐνες [164]. Εκτός από τις επιδράσεις του στη μιτοφαγία και τη λυσοσωμική μακροαυτοφαγία, ο DJ-1 ρυθμίζει επίσης το CMA μέσω των αλληλεπιδράσεών του με το LAMP2A και το λυσοσωμικό HSPA8 [165]. Ειδικότερα, συνοδεύει άγριου τύπου -syn για αποικοδόμηση από CMA. Η έλλειψη του γονιδίου DJ-1 αναστέλλει τη δραστηριότητα του CMA και την αποικοδόμηση -syn τόσο in vitro όσο και in vivo. [166]. Είναι ενδιαφέρον ότι οι μεταλλαγμένες πρωτεΐνες-syn μπορούν να ξεφύγουν από την αποικοδόμηση που προκαλείται από CMA, η οποία για άλλη μια φορά υποστηρίζει τη διαδικασία εκλεκτικής αυτοφαγίας CMA.

Εκτός από την εξασθενημένη αυτοφαγία λόγω γονιδίων που σχετίζονται με CMA στην οικογενή PD, αλλοιώσεις στην CMA έχουν επίσης ενοχοποιηθεί στη σποραδική PD, η οποία αποτελεί την πλειοψηφία των περιπτώσεων PD. Η αιτιολογία είναι πιο περίπλοκο να οριστεί σε αυτό το πλαίσιο και μπορεί να σχετίζεται με διάφορους παράγοντες—συμπεριλαμβανομένων περιβαλλοντικών (π.χ. φυτοφάρμακα) και κυτταρικών (π.χ. οξειδωτικό στρες, βλέπε παραπάνω) στρεσογόνους παράγοντες. Η προτεινόμενη εμπλοκή της δυσλειτουργίας του CMA στην παθογένεση της PD υποστηρίζεται περαιτέρω από αλλαγές που σχετίζονται με την ηλικία στην ίδια την πρωτεΐνη LAMP2A, οι οποίες οδηγούν σε σταδιακή μείωση της CMA και επακόλουθη επιτάχυνση της νόσου σε ηλικιωμένους ασθενείς[154,156,157,167,168].

Πρόσφατα, αρκετά αξιοσημείωτα δεδομένα έχουν επισημάνει διάφορες ανοσολογικές αλλοιώσεις που υποκρύπτουν ότι η PD σχετίζεται με αυτοάνοσα χαρακτηριστικά και θα μπορούσε να θεωρηθεί αυτοάνοση νόσος [87]. Η παρουσία αυτοαντισωμάτων ορού που αντιδρούν με το LAMP2A δεν έχει ακόμη διερευνηθεί στην PD.παρενέργειες cistanche deserticolaΑυτά τα αυτοαντιδραστικά αντισώματα έχουν περιγραφεί πρόσφατα στον ορό αυτοάνοσων ασθενών με λύκο και στενά σχετιζόμενα συστηματικά αυτοάνοσα νοσήματα[169].

3.4.4.Ο ρόλος των Λυσοσωμάτων στην Π.Δ

Ανεξάρτητα από τους ρόλους που διαδραματίζουν οι διαφορετικοί τύποι αυτοφαγίας στην PD (μακροαυτοφαγία, CMA, ακόμη και ορισμένες μορφές εκκριτικής αυτοφαγίας[170]), τα λυσοσώματα παίζουν κεντρικό ρόλο στην αποικοδόμηση -syn. Αλλαγές στην περιεκτικότητα σε λυσοσωμικά ένζυμα (ιδιαίτερα υδρολάσες) επηρεάζουν τη διαδικασία αποδόμησης, οδηγώντας στη συσσώρευση πρωτεϊνικών συσσωματωμάτων που προκαλούν νευρωνική βλάβη [48]. Μελέτες έχουν αναφέρει μειωμένα επίπεδα λυσοσωμικών υδρολασών όπως ο-μαννοσιδάση, -μαννοσιδάση και -γλυκοκερεβροσιδάση (GBA) στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό (ΕΝΥ) από ασθενείς με FD.cistanche δοσολογία redditΑντίθετα, στον ορό του ίδιου ασθενούς, η δραστηριότητα αυτών των υδρολασών δεν μεταβλήθηκε σημαντικά [171]. Η διαφορά στα επίπεδα των υδρολασών στο ΕΝΥ χρησιμοποιείται τώρα για διαγνωστικούς σκοπούς [171]. Αντίθετα, το επίπεδο o-syn στο ΕΝΥ από ασθενείς με PD βρέθηκε να είναι πολύ μειωμένο [172]. Αυτά τα μειωμένα επίπεδα πιθανότατα οφείλονται στη συσσώρευση a-syn στα LBs[172]. Αρκετά γονίδια που σχετίζονται με την PD συνδέονται επίσης άμεσα με τις λυσοσωμικές λειτουργίες. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, όλα τα μονοπάτια της αυτοφαγίας σε κάποιο σημείο περιλαμβάνουν λυσοσώματα, ως το σημείο στο οποίο το υλικό παρέχεται για επεξεργασία από διάφορα ένζυμα[48]. Μεταξύ των ενζύμων που εμπλέκονται σε αυτές τις διεργασίες, η καθεψίνη D σχετίζεται με την αποικοδόμηση -syn. Μελέτες για τη Drosophila έχουν δείξει ότι η έλλειψη καθεψίνης D οδηγεί στη συσσώρευση μη επεξεργασμένων υποστρωμάτων στα λυσοσώματα και στα όψιμα ενδοσώματα[10,148].

Το GBA, που κωδικοποιείται από το GBAl, είναι ένα άλλο λυσοσωμικό ένζυμο που εμπλέκεται στην αποικοδόμηση του a-syn. Η έλλειψη λειτουργίας GBA ή τα χαμηλά επίπεδα GBA στον ανθρώπινο εγκέφαλο επάγουν τη συσσώρευση μιας ολιγομερούς μορφής o-syn [173-175], η οποία με τη σειρά της παρεμβαίνει στην ωρίμανση της GBA[173], οδηγώντας σε έναν φαύλο κύκλο . Ετεροζυγωτικές μεταλλάξεις στο ATP10B, το οποίο κωδικοποιεί το ATP10B (Πίνακας 2), μια όψιμη ενδολυσοσωμική λιπιδική flippase που μετατοπίζει τα λιπίδια glucosylceramide και φωσφατιδυλοχολίνη προς το φυλλάδιο της κυτταροπλασματικής μεμβράνης, έχουν εμπλακεί στην PD[13]. Αυτές οι μεταλλάξεις μεταβάλλουν τις λειτουργίες μετατόπισης του ATP10B, οδηγώντας σε συσσώρευση γλυκοσυλκεραμιδίου που μπορεί να οδηγήσει σε λυσοσωμική δυσλειτουργία [13]. Η ATP13A2 (PARK9) (Πίνακας 2) είναι μια άλλη λυσοσωμική πρωτεΐνη που είναι σημαντική στην PD. Είναι υπεύθυνο για τη μεταφορά κατιόντων σε κυστίδια που μοιάζουν με λυσοσώματα. Μεταλλάξεις στο ATP13A2 έχουν παρατηρηθεί σε PD πρώιμης έναρξης[12]. In vitro, μελέτες επιβεβαίωσαν ότι τα αυξημένα επίπεδα πρωτεΐνης ATP13A2 μειώνουν την επαγόμενη από το syn τοξικότητα [176,177]. Ομοίως, μειωμένα επίπεδα μεταγραφής -γαλακτοσιδάσης Α και πρωτεΐνης παρατηρήθηκαν σε μονοπύρηνα κύτταρα περιφερικού αίματος ασθενών με PD [178]. Επιπλέον, μελέτες στον εγκέφαλο ασθενών με PD αποκάλυψαν ότι οι νευρώνες DA περιείχαν πολυάριθμα κυστίδια και κοκκία που μοιάζουν με λυσοσώματα, υποδηλώνοντας ότι ακόμη και στα τελικά στάδια της νόσου, αυτοί οι νευρώνες υφίστανται ενεργή απόπτωση και εμπλέκονται σε διαδικασίες αυτοφαγίας[179].

Η ανθρώπινη διαμεμβρανική πρωτεΐνη 175 (TMEM175), ένα από τα υψηλά εκφρασμένα γονίδια που κωδικοποιούν τα δεσμευμένα σε λυσόσωμα κανάλια K plus, έχει επίσης συνδεθεί με την παθογένεση της PD. Τόσο in vitro όσο και in vivo μελέτες σε νευρώνες επιβεβαίωσαν ότι η ανεπάρκεια TMEM175 προκαλεί συσσώρευση ox-syn με ελαττώματα στη μακροαυτοφαγία, τη λυσοσωμική αποδόμηση και τις διεργασίες μιτοχονδριακής αναπνοής [117].

Μια άλλη λυσοσωμική πρωτεΐνη με σημαντικούς δεσμούς με την PD είναι ο μεταγραφικός παράγοντας EB (TFEB), ο οποίος συντονίζει την έκφραση λυσοσωμικών υδρολασών, πρωτεϊνών μεμβράνης και γονιδίων που εμπλέκονται στην αυτοφαγία. Αυτός ο κύριος ρυθμιστής της βιογένεσης των λυσοσωμάτων ρυθμίζεται από τον στόχο των θηλαστικών της ραπαμυκίνης (mTOR)C1 μέσω φωσφορυλίωσης συγκεκριμένων υπολειμμάτων σερίνης [180. Μια μελέτη βασισμένη σε ένα μοντέλο τρωκτικών επαγόμενης από το o-syn τοξικότητας επιβεβαίωσε ότι η αυτοφαγία-λυσοσωμική οδός είναι εξασθενημένη, με το TFEB να διατηρείται στο κυτταρόπλασμα. Επομένως, η αύξηση της αποικοδόμησης του SNCA που προκαλείται από την αυτοφαγία μέσω της ρύθμισης του TFEB θα μπορούσε να είναι μια πολλά υποσχόμενη στρατηγική για την πρόληψη και τη θεραπεία της PD [180-183]. Αρκετοί άμεσοι και έμμεσοι αγωνιστές TFEB έχουν περιγραφεί ως ισχυροί ρυθμιστές σε προκλινικές και κλινικές δοκιμές [183].

Συνολικά, αυτές οι παρατηρήσεις μας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι οποιαδήποτε φάρμακα αυξάνουν τις λειτουργικές ιδιότητες των λυσοσωμάτων θα πρέπει να έχουν ισχυρό αποτέλεσμα, αναστέλλοντας την εξέλιξη της PD.

3.5.Είναι τα Μηχανήματα Αυτοφαγίας Πιθανός Στόχος για Επιλεκτική Παρέμβαση στην Π.Δ.;

Η σχέση μεταξύ της PD και της δυσλειτουργίας της αυτοφαγίας παραμένει σε μεγάλο βαθμό άγνωστη. Έτσι, δεν υπάρχουν επαρκείς πληροφορίες για να απαντηθεί το ερώτημα εάν η αλλοίωση της αυτοφαγίας εμφανίζεται σε όλους τους ασθενείς με PD και δεν σχετίζεται μόνο με γονίδια κινδύνου για PD. Σε αυτό το πλαίσιο, θα είχε μεγάλο ενδιαφέρον να εξεταστεί η αυτοφαγική δραστηριότητα σε κυτταρικό επίπεδο σε ασθενείς με και χωρίς μεταλλάξεις σε γονίδια που συνδέονται με την αυτοφαγία. Παρά την πολυπλοκότητα των ελαττωμάτων της αυτοφαγίας στην PD, αυτό το ζωτικό κυτταρικό σύστημα θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει έναν στόχο μεγάλου ενδιαφέροντος για τη θεραπεία της νόσου. Πράγματι, μέχρι σήμερα, αν και η κατανόησή μας για τις μοριακές βάσεις της PD και τη διάγνωσή της [184,185] βελτιώνεται, οι θεραπευτικές πτυχές της PD παραμένουν κάτω από τις προσδοκίες, με περιορισμένο οπλοστάσιο αποτελεσματικών και ειδικών φαρμάκων. Έτσι, οι τρέχουσες θεραπείες είναι ουσιαστικά συμπτωματικές, με στόχο τη μερική διατήρηση των επιπέδων ντοπαμίνης περιορίζοντας την αποικοδόμησή της χρησιμοποιώντας αναστολείς μονοαμινοξειδάσης Β, παρέχοντας πρόδρομες ουσίες ντοπαμίνης χρησιμοποιώντας λεβοντόπα [186] ή αγωνιστές ντοπαμίνης όπως η ροπινιρόλη, η πραμιπεξόλη ή η ροτιγοτίνη (Εικόνα 14). ). Σήμερα, πολυάριθμες στρατηγικές, συμπεριλαμβανομένων λύσεων που βασίζονται σε αναγεννητική ιατρική —όπως εμφυτεύματα με βάση τα κύτταρα, εμβρυϊκά μοσχεύματα, κατασκευές κατασκευασμένες από ιστούς ειδικά για τον ασθενή—και ορισμένες τεχνολογικές προσεγγίσεις αιχμής που περιλαμβάνουν την παροχή εγγύς υπέρυθρου φωτός απευθείας στο SN. τον εγκέφαλο ασθενών με PD, έχουν χρησιμοποιηθεί ή διερευνώνται [188,189]. Τα βιολογικά φάρμακα, όπως τα αντισώματα στο a-syn (prasinezumab, που αναπτύχθηκε από τη Roche και την Prothena) έχουν αξιολογηθεί, αλλά δυστυχώς απέδειξαν περιορισμένη επιτυχία σε μια κλινική δοκιμή πρώτης φάσης ΙΙ. Άλλες εταιρείες επίσης διερευνούν την ίδια γραμμή πιθανής παρέμβασης με μονοκλωνικά αντισώματα στο -syn [190].οφέλη από το εκχύλισμα κιστάνςΩστόσο, αυτή η γραμμή θεραπείας παραμένει αβέβαιη. Τον Φεβρουάριο του 2021, ανακοινώθηκε η αποτυχία του Ipanema της Biogen - αυτό το μονοκλωνικό αντίσωμα έχει τρόπο δράσης παρόμοιο με το prasinezumab της Roche. Παράλληλα, νέες φαρμακολογικές παρεμβάσεις αξιολογούνται σε κλινικές δοκιμές. Ορισμένα από αυτά στοχεύουν επίσης -syn[191] ενώ άλλα στοχεύουν TNF, μεταγραφικούς παράγοντες, σχετιζόμενο με τον πυρηνικό παράγοντα ερυθροειδή 2-παράγοντα 2 (NRF2) και PPARy, υποδοχείς συζευγμένους με πρωτεΐνη G, υποδοχείς γλυκοκορτικοειδών, πεπτίδιο 1 που μοιάζει με γλυκαγόνη (GLP1) και 3(NLRP3)(βλ.[187,192-194]) που περιέχει τον τομέα πυρίνης οικογένειας φλεγμονώδους/NLR. Το μικρογλοιακό NLRP3 είναι μια πηγή παρατεταμένης νευροφλεγμονής που μπορεί να συμβάλει στην προοδευτική απώλεια νευρώνων DA [195]. Μόρια και βιολογικά που στοχεύουν τα Β και Τ λεμφοκύτταρα διερευνώνται επίσης. Σε αυτό το πλαίσιο, οι ενώσεις που στοχεύουν την αυτοφαγία παραμένουν μια ανεξερεύνητη οδός για την ανάπτυξη καινοτόμων θεραπειών για την PD.

Ένας αριθμός μελετών απόδειξης της ιδέας έχει πραγματοποιηθεί με ενώσεις που στοχεύουν την αυτοφαγία in vitro σε κύτταρα και in vivo, γενικά σε ζωικά μοντέλα με γενετική έλλειψη. Τα μόρια που δοκιμάστηκαν σχεδιάστηκαν για να στοχεύουν τη μιτοφαγία, τη μακροαυτοφαγία, το CMA ή τα λυσοσώματα (Πίνακας 3 [196]). Στο πλαίσιο της μιτοφαγίας, καθώς το οξειδωτικό στρες είναι μία από τις κύριες αιτίες της μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας, οι παράγοντες αξιολογούνται κυρίως για την προστασία από την παραγωγή ή την εξουδετέρωση των ελεύθερων ριζών. Επιπλέον, παράγοντες που στοχεύουν τη μιτοχονδριακή βιογένεση, όπως οι πυρηνικοί αναπνευστικοί παράγοντες 1 και 2 (NRF1, NRF2), TFAM και PGC1- (που περιγράφονται παραπάνω) έχουν διερευνηθεί (Πίνακας 3). Αυτή η διαδικασία θα μπορούσε επίσης να ελεγχθεί ρυθμίζοντας μερικές από τις κρίσιμες αλληλεπιδράσεις της. Για παράδειγμα, η ογκοκατασταλτική πρωτεΐνη p53 είναι ένας σχετικός στόχος καθώς αλληλεπιδρά με το PRKN, αναστέλλοντας τη μετατόπισή του στο κυτταρόπλασμα. Σε σύγκριση με υγιείς μάρτυρες, σημαντικά υψηλότερα επίπεδα πρωτεΐνης p53 έχουν μετρηθεί στον ουραίο πυρήνα σε ασθενείς με PD [197]. Πειράματα σε μοντέλα PD έδειξαν αποτελεσματικά ότι η αναστολή αυτής της αλληλεπίδρασης ενεργοποιεί τη μιτοφαγία που εξαρτάται από το PRKN και μειώνει τα συμπτώματα της PD[197]. Αρκετοί άλλοι στόχοι που συνδέονται με το μονοπάτι της μιτοφαγίας έχουν διερευνηθεί ή βρίσκονται επί του παρόντος, σε σχέση με την PD[197-199]. Τα αναδυόμενα πολλά υποσχόμενα μόρια περιλαμβάνουν εκλεκτικούς αναστολείς της μιτοχονδριακής δεουμπικουιτινάσης, USP30 που ρυθμίζει αρνητικά τη μιτοφαγία που προκαλείται από PRKN[132,200]. Επιπλέον, παράγοντες που στοχεύουν στη μιτοχονδριακή δυσλειτουργία και όχι στη μιτοφαγία καθεαυτή (π.χ. νιμοδιπίνη ή τετραϋδροϊσοκινολίνη, Πίνακας 3) βρέθηκε ότι έχουν προστατευτική δράση έναντι της PD [201,202].

Ανεξάρτητες μελέτες σε ζωικά μοντέλα έχουν επίσης δείξει ότι η ενίσχυση της μακροαυτοφαγίας με δράση στο TFEB ή το BECN1 μπορεί να προστατεύσει τους νευρώνες από την επαγόμενη από το syn τοξικότητα [180,275]. Η νικολίνη, η αμβροξόλη, η κουρκουμίνη, η σπερμιδίνη, το Torin1, η 2-υδροξυπροπυλ- -κυκλοδεξτρίνη (2-HP CD) ή το γνωστό έκδοχο τρεαλόζη είναι όλα αντιπροσωπευτικά αυτής της φαρμακολογικής κατηγορίας (Πίνακες 3 και 4 ) [196,276]. Ένα σημαντικό μόριο που πρέπει να αναφερθεί εδώ είναι το πεπτίδιο Tat-Beclin-1, ένα πεπτίδιο διαπερατό από κύτταρα που αποτελείται από BECN1 (υπολείμματα 267-284) συζευγμένα με την πρωτεΐνη HIV-1 Tat. Αυτό το πεπτιδικό κατασκεύασμα ενισχύει την έναρξη της αυτοφαγίας αλληλεπιδρώντας με την πρωτεΐνη 1 (GAPR-1/GLIPR2) που σχετίζεται με την παθογένεση των φυτών που σχετίζεται με τον αναστολέα αυτοφαγίας. Αυτή η αλληλεπίδραση οδηγεί σε κατανομή BECN1 σε όλο το κυτταρόπλασμα, ενώ επίσης αυξάνει τον σχηματισμό αυτοφαγοσωμάτων στους νευρώνες. Ανάλογα αυτού του πεπτιδίου διερευνώνται επί του παρόντος σε κλινικές δοκιμές.

Τα μόρια που στοχεύουν το CMA είναι επίσης πολύ σχετικά. Ο αποφασιστικός ρόλος του LAMP2A στην αποικοδόμηση o-syn έχει αποδειχθεί ξεκάθαρα (βλ. παραπάνω). Τα κύτταρα και η Drosophila που υπερεκφράζουν το LAMP2A εμφανίζουν την ικανότητα να αντιστέκονται στη νευροτοξικότητα που προκαλείται από a-syn ή στον εκφυλισμό των νευρώνων και στα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την PD [293,294]. Αυτά τα δεδομένα μαζί με τα δεδομένα που παρουσιάστηκαν παραπάνω, αναμφίβολα υποδεικνύουν ότι οι ρυθμιστές CMA LAMP2A και HSPA8 αντιπροσωπεύουν στόχους εκλογής για θεραπείες PD [192,295]. Γερανυλγερανυλακετόνη, μια μη τοξική άκυκλη ισοπρενοειδής ένωση που έχει εφαρμοστεί κλινικά ως φάρμακο κατά του έλκους στις ασιατικές χώρες και είναι γνωστός επαγωγέας των HSP που δρα μέσω της ενεργοποίησης του παράγοντα μεταγραφής θερμικού σοκ-1, φορβόλη 12-μυριστική { {15}}οξικό και άλλα, θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύουν διερευνητικά μόρια για τη θεραπεία της PD μέσω διαμόρφωσης της οδού CMA [296]. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, πολλά μόρια που στοχεύουν στη μιτοφαγία ή στα μονοπάτια της λυσοσωμικής αυτοφαγίας βρίσκονται υπό διερεύνηση σε προκλινικές ή κλινικές μελέτες (Πίνακες 3 και 4). Εξ όσων γνωρίζουμε, ωστόσο, κανένα από αυτά δεν έχει ακόμη εγκριθεί ή/και εφαρμόζεται ήδη στη θεραπεία της PD.

4. Αναμονή Ικανοποιητικών Απαντήσεων—Μελλοντική Έρευνα

Ένας σημαντικός αριθμός νέων ερευνητικών γραμμών προτείνει νέους δρόμους της έρευνας που επικεντρώνονται στην αυτοφαγία. Στο συγκεκριμένο πλαίσιο της PD, εξετάσαμε παραπάνω μερικά από τα βασικά αποτελέσματα που υποδεικνύουν ότι η στόχευση των οδών μιτοφαγίας και CMA θα μπορούσε να είναι ένα μέσο για την προστασία από την τοξικότητα που σχετίζεται με το -syn (το Παράρτημα Β παρέχει μια γενική δήλωση σημασίας). Ωστόσο, παραμένουν ορισμένοι περιορισμοί, που σχετίζονται τόσο με την ανάπτυξη αποτελεσματικών φαρμακολογικών μορίων, με τη χορήγησή τους, όσο και με ορισμένες θεωρητικές εκτιμήσεις.

Στην πραγματικότητα, πολύ λίγα μόρια είναι επιλεκτικά σε έναν τύπο αυτοφαγίας, ή ακόμα και αυτοφαγία σε αντίθεση με άλλες κυτταρικές οδούς, όπως η απόπτωση [48,271,297-301](Εικόνα 4). Κατά συνέπεια, τα περισσότερα μόρια μπορεί να εμφανίσουν ανεπιθύμητες παρενέργειες, ειδικά όταν χορηγούνται καθημερινά σε μεσοπρόθεσμα ή μακροπρόθεσμα σε ασθενείς με PD. Η σταθερότητα μιας ένωσης μπορεί επίσης να αντιπροσωπεύει έναν περιορισμό για τη χρήση της. Γενικά, ο χρόνος ημιζωής στο σώμα είναι περίπου 10-25 λεπτά, ειδικά στο ήπαρ. Πρέπει να αναφερθεί, ωστόσο, ότι στα περισσότερα όργανα και ιστούς, η πρόκληση σχηματισμού αυτοφαγοσωμάτων είναι πολύ γρήγορη. Επομένως, η ενεργοποίηση της αυτοφαγίας παραμένει μια λογική στρατηγική στόχος όταν συσσωρεύονται συσσωματωμένες πρωτεΐνες. Επιπλέον, τα αυτοφαγοσώματα γενικά ανακυκλώνονται γρήγορα. Αυτό αντιπροσωπεύει ένα πλεονέκτημα σε σχέση με πιθανά τοξικά συμβάντα που συνδέονται με τις συνέπειες της επαγόμενης/ενεργοποιημένης αυτοφαγίας. Ωστόσο, μπορεί να είναι και περιορισμός, με την έννοια ότι θα χρειαστεί παράταση των περιόδων θεραπείας. Στην πραγματικότητα, στη συγκεκριμένη περίπτωση των νευρώνων, η βιογένεση του αυτοφαγοσώματος είναι εξαιρετικά περίπλοκη και έχει περιγραφεί κάποια ετερογένεια ανάλογα με το νευρωνικό διαμέρισμα που εξετάζεται. Αυτή η πτυχή παραμένει θέμα συζήτησης. Απαιτούνται επίσης περαιτέρω in vivo πληροφορίες σχετικά με το σχηματισμό αυτοφαγοσωμάτων και τη δυναμική στα αναπτυσσόμενα έναντι των ώριμων συστημάτων [302].

Η αυτοφαγία είναι μια πολύ δυναμική διαμερισματοποιημένη διαδικασία. μπορεί να αυξηθεί σε ορισμένα όργανα και ιστούς αλλά να μειωθεί σε άλλα όργανα στο ίδιο θέμα. Αυτή η διαφορική ενεργοποίηση έχει περιγραφεί σε πολλά μοντέλα χρόνιας φλεγμονής και αυτοάνοσων ασθενειών, για παράδειγμα σε μοντέλα ποντικών με σύνδρομο Sjogren [303], χρόνια φλεγμονώδη απομυελινωτική πολυνευροπάθεια[304] και χρόνια φλεγμονή των αεραγωγών που προκαλείται από ακάρεα οικιακής σκόνης [305]. Όσον αφορά τους νευρώνες, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η αυτοφαγία είναι ακόμη πιο περίπλοκη, με συγκεκριμένα στάδια της οδού να συμβαίνουν σε διακριτά υποκυτταρικά διαμερίσματα. Κατά συνέπεια, η θεραπεία ενός ατόμου με μια ένωση για την πρόκληση ή την αναστολή της αυτοφαγίας μπορεί να έχει μια σειρά από μεμονωμένα αποτελέσματα. Λόγω αυτής της ποικιλίας επιδράσεων, η θεραπεία ενός ατόμου με έναν αναστολέα μπορεί να αποκαταστήσει ασυνήθιστα ασθενή επίπεδα αυτοφαγικής δραστηριότητας σε άλλο ιστό, όπως φαίνεται από την επίδραση του πεπτιδίου P140 του ρυθμιστή CMA [303-305]. Το P140 που στοχεύει το CMA και πιθανώς έμμεσα τη μακροαυτοφαγία έχει δείξει διορθωτική επίδραση στην αλλοιωμένη δραστηριότητα του CMA αλλά δεν εμφανίζει καμία επίδραση στη βασική, καλά ισορροπημένη και ζωτικής σημασίας διαδικασία αυτοφαγίας. Αυτό το θεραπευτικό πεπτίδιο αξιολογείται επί του παρόντος σε κλινικές δοκιμές φάσης III για λύκο.cistanche χοληστερόληΈνα άλλο κρίσιμο ερώτημα που τίθεται είναι η χρονική στιγμή της θεραπείας σε σχέση με την πορεία της νόσου. Πόσο νωρίς πρέπει να παρέμβουμε για να δούμε αποτελεσματικότητα; Αυτή η πτυχή δεν έχει πραγματικά λυθεί και εγείρει το γενικό ερώτημα του οφέλους-κινδύνου τέτοιων θεραπειών. Η λειτουργικότητα της αυτοφαγίας που μειώνεται με την ηλικία αντιπροσωπεύει επίσης μια πτυχή που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σε οποιαδήποτε θεραπεία της PD που βασίζεται στην αυτοφαγία.

5. Γενικά Συμπεράσματα

Αν και οι σκέψεις που περιγράφονται σε αυτήν την ανασκόπηση υπογραμμίζουν ορισμένα κενά στην κατανόηση και την εκτίμησή μας για τη δυνατότητα των ρυθμιστών αυτοφαγίας για τη θεραπεία της PD, αρκετά μόρια υπόσχονται για μελλοντική ειδική θεραπεία. Μια σημαντική πτυχή που πρέπει να υπογραμμιστεί εδώ είναι ότι αυτά τα μόρια δρουν σε έναν κυτταρικό μηχανισμό και όχι στην τελική βλάβη που προκαλείται. Θα μπορούσαν επομένως να συμπεριληφθούν στην έγκαιρη θεραπεία, ή ακόμη και ως μέρος προληπτικών στρατηγικών, για την αποφυγή ή την αναστολή της ανάπτυξης της νόσου.

Είναι ενδιαφέρον ότι, εκτός από τα μόρια που περιγράφονται παραπάνω στο πλαίσιο της PD, άλλα που στοχεύουν στην αυτοφαγία έχουν δείξει ευεργετικά αποτελέσματα έναντι νευροεκφυλιστικών ασθενειών [306-309] και θα μπορούσαν ενδεχομένως να εξεταστούν για επανεξέταση των ενδείξεών τους. Αυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, αναφορά, Lu AE58054/idalopirdine, SB-742457, latrepirdine, MCI-186/Edaravone, SAGE217, GSK621, AICAR, Propofol, A769662, RSVA314, RSVA405, AUTEN{9} }, κυστατίνη C, MSL, Διγοξίνη, FTY720, καρβαμαζεπίνη, σιμετιδίνη, κλονιδίνη, βεραπαμίλη, SMER28, BRD5631, και AUTEN-67, μεταξύ άλλων. Ωστόσο, η επιλεκτικότητα, η αποτελεσματικότητα και η ασφάλειά τους πρέπει να αποδεικνύονται στο πλαίσιο της PD. Εκτεταμένη εργασία αναλαμβάνεται για την ανακάλυψη νέων ισχυρών χημικών ενώσεων για τη θεραπεία της PD [308,310]. Νέοι στόχοι που συνδέονται στενά με μονοπάτια αυτοφαγίας θα μπορούσαν επίσης να αποδειχθούν σχετικοί με την PD, για παράδειγμα, Ν-ακετυλ- -D-γλυκοζαμινιδάση (O-GlcNAcase)[311,312].

Από τεχνική άποψη, αξίζει να υπενθυμίσουμε εδώ ότι συνιστάται ιδιαίτερα η μελέτη της αποτελεσματικότητας αυτών των νέων στρατηγικών σε πολλά ανεξάρτητα μοντέλα, τόσο in vitro όσο και in vivo, εάν ελπίζουμε να επιτύχουμε αναπαραγώγιμα αποτελέσματα και, στο πλαίσιο της αυτοφαγίας , για την παρακολούθηση αρκετών σχετικών βιοδεικτών [313-315], καθώς και για τη μέτρηση της αυτοφαγικής ροής [79,80].

Η PD επηρεάζει ανά πάσα στιγμή {{0}} άτομα ανά 1000 στο γενικό πληθυσμό. Ο επιπολασμός του αυξάνεται με την ηλικία. Στις βιομηχανικές χώρες, υπολογίζεται ότι η νόσος επηρεάζει το 0,6 τοις εκατό -0,8 τοις εκατό των ατόμων ηλικίας 65-69- ετών και το 2,6 τοις εκατό -3, το 5 τοις εκατό του 85-89-χρόνου γέροι. Επί του παρόντος, δεν υπάρχει ειδική εξέταση για τη διάγνωση της PD και δεν μπορεί να θεραπευτεί. Τα φάρμακα (ντοπαμινεργικά φάρμακα), καθώς και μόνο μια χειρουργική θεραπεία, δρουν στα συμπτώματα. Ο απώτερος στόχος των συνεχιζόμενων ερευνών είναι η ανάπτυξη, ιδανικά μη επεμβατικών, θεραπειών που θα μπορούσαν να επαναφέρουν τις οδούς κυτταρικής αποικοδόμησης που είναι υπεύθυνες για την εκκαθάριση μη φυσιολογικά διπλωμένων ή συσσωματωμένων πρωτεϊνών που είναι τοξικές για τους νευρώνες. Η στόχευση της αυτοφαγίας χωρίς αλλαγή άλλων ζωτικών κυτταρικών οδών είναι μια πρόκληση που μπορεί να επιτευχθεί σε PD και άλλες νευροεκφυλιστικές ασθένειες, εάν μπορούν να εφαρμοστούν και να χορηγηθούν κατάλληλα ασφαλή και εκλεκτικά μόρια.

Αυτό το άρθρο εξάγεται από το Cells 2021, 10, 3547. https://doi.org/10.3390/cells10123547 https://www.mdpi.com/journal/cells