Mozgový renín-angiotenzínový systém ako nový a potenciálny terapeutický cieľ pre Alzheimerovu chorobu

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Raúl Loera-Valencia 1,*, Francesca Eroli 1, Sara Garcia-Ptacek 2,3 a Silvia Maioli 1,*

1 Center for Alzheimer Research, Department of Neurobiology Care Sciences and Society, Division of neurogeriatrics, Karolinska Institutet, 171 64 Stockholm, Švédsko;

2 Center for Alzheimer Research, Department of Neurobiology Care Sciences and Society, Division of Clinical Geriatrics, Karolinska Institutet, 171 64 Stockholm, Švédsko;

3 Téma starnutia a zápalu, Téma starnutia mozgu, Karolinska University Hospital, 141 57 Štokholm, Švédsko

Abstraktné

Aktivácia mozgového renín-angiotenzínového systému (RAS) hrá kľúčovú úlohu v patofyziológii kognície. Zatiaľ čo mozgový RAS bol predtým študovaný v kontexte hypertenzie, je málo známe o jeho úlohe a regulácii vo vzťahu k neuronálnej funkcii a jej modulácii. Dostatočný prietok krvi do mozgu, ako aj správne čistenie metabolických vedľajších produktov sa stávajú kľúčovými v prítomnosti neurodegeneratívnych porúch, ako je Alzheimerova choroba (AD). Lieky na inhibíciu RAS (RASi), ktoré môžu prechádzať do centrálneho nervového systému, priniesli nejasné výsledky pri zlepšovaní kognície u pacientov s AD. V dôsledku toho sa v klinických štúdiách na modifikáciu AD zvažuje iba jedna liečba Rasi. Okrem toho, úloha negenetických faktorov, ako je hypercholesterolémia, v patofyziológii AD zostáva do značnej miery necharakterizovaná, aj keď existujú dôkazy, že môže viesť k zmene RAS a kognície na zvieracích modeloch. Tu revidujeme dôkazy o funkcii mozgového RAS v kognícii a patogenéze AD a sumarizujeme dôkazy, ktoré ho spájajú s hypercholesterolémiou a inými rizikovými faktormi. Preskúmame existujúce lieky na terapiu Rasi a ukážeme výskum nových liekov vrátane malých molekúl a stratégií nano dodávania, ktoré môžu zacieliť na mozgový RAS s potenciálne vysokou špecifickosťou. Dúfame, že ďalší výskum funkcie a modulácie mozgového RAS povedie k inovatívnym terapiám, ktoré môžu konečne zlepšiť neurodegeneráciu AD.

Kľúčové slová: Alzheimerova choroba; renín-angiotenzínový systém; modely myší; poznanie; hypertenzia

účinky extraktu z cistanche deserticola

1 Renín-angiotenzínový systém (RAS) v mozgu

Odkedy bol prvýkrát popísaný pred 120 rokmi, neustále sa objavujú nové zložky renín-angiotenzínového systému (RAS) v rôznych tkanivách a fyziologických stavoch, čo nás učí o jeho prirodzenej zložitosti [1], ktorá sa zvyšuje v mozgu, kde sa distribúcia medzi neurogliálnou sieťou a vaskulatúrou, homeostáza tekutín a metabolická cirkadiánna kontrola sťažili izoláciu a štúdium. Zatiaľ čo prebieha vášnivá diskusia o význame RAS v mozgu, pokiaľ ide o kontrolu kardiovaskulárnych funkcií a reguláciu krvného tlaku (BP) [2,3], najdôležitejšia vlastnosť systému RAS v mozgu sa prehliada, a to je jeho úloha v kognícii a neurodegenerácii. Aby sme rozvinuli túto dôležitú úlohu pre mozgový systém RAS, preskúmame niektoré dôkazy podporujúce existenciu mozgového systému RAS a potom budeme diskutovať o jeho význame pre kogníciu a týkajúce sa neurodegeneratívnych chorôb, ako je Alzheimerova choroba (AD). Okrem toho sa v minulom roku zistilo, že periférny RAS sa podieľa na patogenéze COVID{5}}, keďže SARS-CoV2 využíva a moduluje expresiu angiotenzínového enzýmu 2 (ACE2) na sprostredkovanie jeho vstupu do sliznice [4]. Objavili sa hlásenia neurologických symptómov a nedávna zobrazovacia štúdia z Biobank Spojeného kráľovstva (predbežne recenzovaná) preukázala stratu objemu v ľavej parahipokampálnej, orbitofrontálnej a ostrovnej oblasti, a to aj po miernej infekcii COVID{12}}, čo ukazuje, že centrálna COVID-19 ovplyvňuje aj nervový systém. Tieto neurologické účinky môžu zahŕňať RAS [5], najmä preto, že ACE2 je exprimovaný v neurónoch a mikrogliách (obrázky 1 a 2).

Obrázok 1. Gény systému RAS v mozgových bunkách myší. Obrázok ukazuje gény exprimované v hlavných typoch buniek myšacieho mozgu, získané jednobunkovým sekvenovaním. Gény v čiernej farbe vykazujú zvýšenú expresiu (počet kópií aj počet exprimujúcich jednotlivých buniek) v tomto bunkovom type. Agt-angiotenzinogén. Enzým konvertujúci ace-angiotenzín. Ace2 Angiotenzín-konvertujúci enzým 2. Agtr2-typ-2 receptor angiotenzínu II. Receptor angiotenzínu II typu Agtr1a-1. Receptor angiotenzínu II typu Agtr1b-1B. Proteín spojený s receptorom angiotenzínu II typu Agtrap{17}. Atp6ap{20}}Renínový receptor. Ren1-Renin-1. MasR-Mas-príbuzný receptor spojený s G-proteínom. AP-A-Aminopeptidáza A (tiež známa ako Enpep). AP-N-Aminopeptidáza N (tiež známa ako Anpep). Rnpep je gén pre aminopeptidázu B (známu tiež ako AP-B). Lnpep je gén kódujúci receptor angiotenzínu IV. Všimnite si, že údaje o expresii boli získané zo zvieraťa WT a nedostatok expresie génov v určitých typoch buniek by mohol znamenať, že takéto gény sú exprimované v konkrétnej situácii, ako je zápal alebo AD.

Obrázok 2. Komponenty RAS mozgu. Z bunkových typov v mozgu sú neuróny tie, ktoré exprimujú gény, ktoré tvoria klasickú angiotenzínovú dráhu, z tvorby angiotenzinogénu (AGT), ktorý sa renínom premieňa na angiotenzín I (AnGI), ktorý sa potom premieňa na angiotenzín. II (AngII) enzýmom konvertujúcim angiotenzín (ACE). Renín môže signalizovať renínové receptory (RENR), pre ktoré majú neuróny vysokú úroveň expresie (označené čiernou farbou). AngII môže signalizovať receptory AT1R a AT2R, ktoré sú prítomné v neurónoch. Väzba AngII na AT1R sa zvyčajne považuje za škodlivú (červené šípky), zatiaľ čo väzba na AT2R má neuroprotektívne účinky (modré šípky). AngII môže byť konvertovaný na Ang1-7 enzýmom konvertujúcim angiotenzín 2 (ACE2) a jeho väzba na Mas receptor (MASR) často súvisí s vazodilatáciou, protizápalovými účinkami a redukciou oxidácie (tiež modrá šípky). Pre nové dráhy RAS môžu aminopeptidázy A a B (AP-A/AP-B) konvertovať AngII na angiotenzín III (AngIII), ktorý je potom konvertovaný na angiotenzín IV (AngIV) aminopeptidázou B. Je pozoruhodné, že nasledujúci aminopeptidáza v dráhe, aminopeptidáza-N (AP-N) je exprimovaná iba v malej podskupine oligodendrocytov, čo vytvára otázku, či AngIII môže dosiahnuť oligodendrocyty na konverziu na AngIV, ktoré by potom viazali AT4R umiestnené vo všetkých typoch buniek. Rovnakým spôsobom oligodendrocyty a mikroglie exprimujú iba ACE a ACE2, čo vyvoláva otázku pôvodu ich kanonických substrátov. Okrem toho majú astrocyty vysoké hladiny expresie AGT, čo naznačuje, že by ho mohli transportovať do neurónov na metabolizmus. Nakoniec, AngII môže pochádzať aj z periférie, pretože endotelové bunky exprimujú ACE. Je pravdepodobné, že prerušenie BBB pri AD (hviezdicový tvar) uľahčuje infiltráciu AngII do mozgu a jeho väzbu na astrocyty a mikroglie, ktoré majú iba AT1R a môžu aktivovať zápalové kaskády, pričom súčasne vytvárajú vazokonstrikciu. AD môže zvýrazniť červené šípky a zároveň znížiť modré. Obrázok je založený na údajoch jednobunkovej expresie zobrazených na obrázku 1. Typy buniek nie sú v mierke a v tomto diagrame nie je zamýšľaná žiadna lokalizácia organel.

2. Všetci kľúčoví hráči RAS sú prítomní v mozgu

Existujú desiatky rokov trvajúce dôkazy o prítomnosti renínu a renínu podobnej aktivity v neurónových bunkách a mozgu všeobecne. Renín bol identifikovaný v primárnych neurónových a gliových bunkách potkanov [7] a imunohistochemické metódy ukazujú aktivitu podobnú renínu v mozgu potkanov a myší [8]. Vzostup molekulárnych metód ukazuje, že promótorové oblasti niekoľkých génov RAS sú aktívne v mozgu [9], ale v súčasnosti možno expresiu génov RAS konzultovať v jednobunkových sekvenčných knižniciach z myší a ľudských mozgov, kde je evidentné že mnohé zložky systému RAS, ako je renín, angiotenzinogén, aminopeptidázy a druhí poslovia špecifický pre RAS, sú exprimované v jednom alebo niekoľkých typoch mozgových buniek, ako je znázornené na obrázkoch 1 a 2 [6,10–12]. To potvrdzuje semenné nálezy, kde expresia mRNA angiotenzinogénu bola prvýkrát opísaná v astrocytoch [13] a neskôr opísaná aj v neurónoch [14]. Napokon existujú rozsiahle fyziologické dôkazy o funkcii mozgového systému RAS a jeho účinkoch, napríklad keď sa renín alebo angiotenzín II (Ang II) podáva centrálne do mozgu potkanov, čo vedie k zvýšeniu systémového krvného tlaku (BP) [15], alebo s použitím transgénnych potkanov s deficitom mozgového angiotenzinogénu, u ktorých sa rozvinie diabetes insipidus so systémovým znížením TK [16].

prínos cistanche deserticola

3. Prehľad signalizácie RAS

Klasická cesta RAS modulácie krvného tlaku na periférii začína uvoľňovaním renínu renálnymi arteriolami do krvného obehu. Renín potom konvertuje angiotenzinogén (Agt) na angiotenzín I (Ang I), ktorý sa potom transformuje na angiotenzín II (Ang II) enzýmom konvertujúcim angiotenzín (ACE). Väzba Ang II na receptory angiotenzínu 1 (AT1R) vedie k vazokonstrikcii, zatiaľ čo väzba na receptory angiotenzínu 2 (AT2R) vyvoláva vazodilatáciu [17]. V kontexte mozgu by renín aj angiotenzinogén produkovali astrocyty a iné bunky v oblastiach, ako je amygdala, retikulárna formácia, oblasti CA1 a CA3 hipokampu [9]. Potom modulačná aktivita BP závisí od endotelových buniek a buniek hladkého svalstva exprimujúcich ATR a MAS receptory spojené s G-proteínom (MasR), ktoré môžu indukovať vazokonstrikciu alebo vazodilatáciu. Vytvorili sme prehľad mozgovej RAS signalizácie v rôznych typoch buniek na základe údajov jednobunkovej expresie, znázornených na obrázku 2. V tomto rámci sa generovanie Ang II a AngIII všeobecne považuje za škodlivé pre funkciu neurónov, keďže väzba na AT1R vedie k vazokonstrikcii, ktorá by mohla vyvolať agregáciu proteínov a znížiť dostupnosť glukózy pre neuróny, ako bude diskutované neskôr v tejto práci. V rovnakom rámci väzba Ang 1–7 na MasR v gliových bunkách často vedie k vazodilatácii a protizápalovým účinkom [18]. Na obrázku 2 predpokladáme, že dráhy, ktoré sú škodlivé pre funkciu neurónov (označené červenou farbou), budú pri AD zosilnené, zatiaľ čo neuroprotektívne dráhy (modré šípky) budú znížené. Chceme zdôrazniť, že náš navrhovaný rámec je založený na profile expresie jednotlivých buniek v mozgu. Interakcie neurón-glia, modulácia a aktivita mozgových génov RAS teda musia byť úplne objasnené. Rovnakým spôsobom neprítomnosť určitých génov môže naznačovať, že by sa mohli exprimovať za rôznych fyziologických alebo patologických podmienok, ako je zápal alebo neurodegenerácia.

4. Význam mozgového RAS pri kognícii a Alzheimerovej chorobe

Vysoký TK je známym rizikovým faktorom AD [19,20]. Vysoký TK môže prispieť k rozvoju AD a iných typov demencie negatívnym ovplyvnením perfúzie mozgu, permeability hematoencefalickej bariéry a vaskulárneho klírensu beta amyloidu. Účinky RAS na dynamiku prietoku krvi mozgom nemožno prehliadnuť. Metabolické teórie pre neurodegeneráciu podporujú, že znížený prietok krvi mozgom so zníženým prísunom glukózy do neurónov je príčinou bunkovej smrti a môže zhoršiť neurozápal [21–23]. Okrem toho kardiovaskulárny rizikový faktor (CVD), ako je hypercholesterolémia, môže prispieť k tomuto účinku prostredníctvom zmeny aminopeptidáz A a N (AP-A a AP-N), ako už bolo uvedené na modeli transgénnej myši (CYP27Tg), nadprodukcie {{9 }}hydroxycholesterol (27-OH), metabolit cholesterolu, ktorý môže prechádzať hematoencefalickou bariérou (BBB). V tomto modeli je príjem glukózy znížený vo všetkých hlavných oblastiach mozgu v dôsledku zvýšených hladín 27-OH. Spolu so zmenami v AP-A a AP-N tieto zvieratá vykazovali zníženú priestorovú pamäť v Morrisovom vodnom bludisku vo veku 9 mesiacov [24]. Dôležité je, že nedávne celogenómové asociačné štúdie identifikovali ACE ako gén spojený s náchylnosťou na AD [25]. Jeden z týchto variantov kódovania ACE (ACE1 R1279Q) bol nedávno skúmaný na nových myšacích modeloch a zistilo sa, že vedie k hipokampálnej neurodegenerácii a zápalu. Táto neurodegenerácia bola výraznejšia u samíc myší, čo naznačuje možný mechanizmus vyššej náchylnosti na AD u žien [26].

Expresia ACE v mozgovom tkanive AD bola spojená so záťažou amyloid-beta (A) a závažnosťou AD. Hladiny ACE v mozgovomiechovom moku (CSF) súviseli s hladinami A [27] a rizikom neskorého nástupu AD [28]. Hladiny ACE v CSF boli zvýšené pri miernej kognitívnej poruche (MCI) a prípadoch AD [29] a bola zistená pozitívna korelácia cholesterolu a 27-OH s aktérmi systému RAS u pacientov s AD, čo spája metabolizmus cholesterolu s reguláciou RAS v mozgu. V inej štúdii bola aktivita ACE zvýšená v mozgoch s AD a korelovala s Braakovými štádiami, pričom sa zistilo, že hladiny ACE sa znížili v CSF u pacientov s AD [30]. Okrem toho analýzy z pitiev mozgu odhalili zvýšené hladiny Agt a Angi/II u pacientov s AD. Zvýšenie Agt sa zistilo hlavne v gliových bunkách [29], čo naznačuje možné prerušenie syntézy alebo štiepenia Agt v neskorých štádiách AD. Ang II sprostredkováva niekoľko neuropatologických procesov pri AD [31] a nedávno bol zameraný na intervenciu v klinických štúdiách fázy II s AD [32]. Nedávne dôkazy naznačujú, že angiotenzín IV (AngIV) a jeho receptor (AT4R) môžu byť potenciálnymi terapeutickými cieľmi [33,34], keďže intervencie na jeho signalizáciu zlepšili kogníciu a vaskulárny tok v mozgu u myší s Alzheimerovou chorobou [35,36]. Zdôraznili sme teda tvorbu AngIV a jeho väzbu na AT4R ako prospešnú dráhu (obrázok 2). Tieto výsledky je však potrebné preniesť na ľudí a široká aktivita a lokalizácia AT4R z nich robí ťažký farmakologický cieľ. Modulácia BP v mozgu je tiež priamo spojená s nedávno opísaným glymfatickým systémom. Lymfatický systém je komplexná sieť tvorená priestorom medzi vaskulatúrou v mozgu a koncovými výbežkami astroglií [37]. Tento systém dohliada na odstraňovanie toxických metabolitov produkovaných neurónovou aktivitou a je riadený cirkadiánnym rytmom.

Počas spánku je prietok CSF zvýšený v perivaskulárnom priestore a toxické proteíny, ako je amyloid-beta, sú odstraňované zvýšenou rýchlosťou v porovnaní so stavmi bdelosti [38]. Je zaujímavé, že hypertenzia znižuje prietok CSF lymfatickým systémom v dôsledku jej vzťahu s arteriálnym vstupom krvi do mozgu [39]. Bolo navrhnuté, že zmeny vo funkcii glymfatického systému môžu viesť k agregácii proteínov a prispieť k neurodegenerácii pri rôznych proteinopatiách, vrátane AD [39]. Keďže glymfatický systém je ťažké študovať, jeho odpoveď na terapiu inhibíciou RAS (RASi), systémovo alebo centrálne, nebola podľa našich vedomostí hlásená, avšak zmeny v lymfatickom systéme sú evidentné u spontánne hypertenzných potkanov [39] s dôsledkami pre zhoršený klírens A z mozgu. Preto je modulácia RAS vo vzťahu s vylučovaním CSF cez lymfatický systém mozgu veľmi novou a potenciálne sľubnou líniou výskumu.

protizápalový extrakt z cistanche deserticola

5. Lieky RAS pri AD

Vzhľadom na vzťah medzi rizikom KVO a AD bola skúmaná farmakologická regulácia systémového RAS vo vzťahu ku kognícii a AD. V posledných rokoch sa stále viac berie do úvahy zmena použitia antihypertenzív na liečbu AD [40]. Liečba RASi bola v niekoľkých epidemiologických štúdiách spojená s oneskorenou progresiou kognitívneho poklesu [20] a so zníženým rizikom výskytu demencie [41,42]. Ďalšie dôkazy ukázali koreláciu medzi kognitívnym poklesom starnutia a hypertenziou zistenou počas stredného veku u neliečených hypertonikov [43].

Iné štúdie však nezistili žiadnu jasnú súvislosť medzi terapiou RASi a kognitívnym poklesom [44–47]. Metaanalýza zistila, že terapia RASi významne nezlepšila kogníciu [48]. Dve observačné štúdie však zaznamenali zlepšenie kognitívnych funkcií a zlepšenie parametrov prietoku krvi pomocou blokátorov receptorov angiotenzínu (ARB) ako terapie RASi [49,50]. Blokátory angiotenzínových receptorov (ARB) boli spojené so zníženou retenciou amyloidu u pacientov v neurozobrazovacích štúdiách [51] a s menšou patológiou AD v post-mortem štúdii [52]. Ramipril nezmenil hladiny A v CSF [53], zatiaľ čo ARB preukázali významné zníženie tau a p-tau u pacientov s miernou kognitívnou poruchou (MCI) [54] a znížené zníženie CSF A súvisiace s vekom -42 u zdravých pacientov po 24 mesiacoch liečby v porovnaní s inými antihypertenzívami [51]. Niekoľko štúdií o liekoch RAS na myších modeloch pomáha objasniť mechanizmy a úlohy RAS v mozgu a AD, ktoré popisujeme v časti nižšie a zhrňujeme v tabuľke 1.

6. Lieky RAS v modeloch myší AD

6.1. ACE inhibítory

V poslednom desaťročí sa uskutočnilo niekoľko štúdií na myšacích modeloch demencie, aby sa zistilo, či antihypertenzíva zamerané na systém RAS môžu mať priaznivé účinky na kogníciu a mechanizmy, ktoré sú za tým (pozri tabuľku 1). Perorálne podanie centrálne aktívneho ACE inhibítora perindoprilu zabránilo a zlepšilo kognitívne poškodenie u AD myších modelov prostredníctvom inhibície mozgovej ACE aktivity [55,56]. Uvádza sa, že kaptopril, ďalší BBB-permeantný ACE inhibítor, oneskoruje rozvoj symptómov neurodegenerácie u starších myší Tg2576 znížením aktivity hipokampálneho ACE a súvisiacej produkcie ROS [57]. Naopak, tie isté štúdie citované vyššie [55,56] uvádzajú, že ACE inhibítory enalapril a imidapril, ktoré neprenikajú do mozgu, významne neovplyvňujú kognitívne deficity vyvolané A. Štúdie in vitro zistili, že expresia ACE podporuje klírens A40 a A42 a že inhibícia ACE antihypertenzívami môže zvýšiť ukladanie A (tabuľka 1) [65–67]. Na rozdiel od týchto pozorovaní in vitro väčšina zistení in vivo nepodporuje fyziologickú úlohu ACE pri regulácii hladín proteínu A v mozgu. V skutočnosti ACE-deficientné myši nevykazovali zmeny v koncentrácii A [68] a inhibícia ACE perindoprilom a kaptoprilom zrejme neovplyvňovala cerebrálnu akumuláciu A a distribúciu plakov v modeloch myší s AD [55,56,69]. Potenciálny neuroprotektívny účinok BBB-crossing ACE inhibítorov pozorovaný u myší možno preto pripísať skôr zníženiu zápalu a oxidačného stresu [56] vyvolanému A než zmene jeho hladín alebo tvorbe plakov. Na druhej strane, novšia štúdia na APP transgénnych myšiach namiesto toho zistila, že inhibícia ACE kaptoprilom významne zvýšila ukladanie A a že myši s deficitom ACE mali zvýšený pomer A42/A40 [70]. Zistilo sa, že farmakologická aktivácia ACE2 u symptomatických myší Tg2576 znižuje hladiny A42 a IL1- v hipokampe a chráni pred kognitívnym poklesom, čo naznačuje, že expresia ACE2 môže mať pozitívnu funkciu pri kognitívnych poruchách súvisiacich s A [71]. Okrem toho Kehoe a kol. predtým sa zistilo, že aktivita ACE2 je v ľudských mozgoch AD znížená [72]. Na rozdiel od toho novšia štúdia uvádza, že ACE2 bol upregulovaný v mozgu pacientov s AD [73]. Tieto kontroverzné pozorovania naznačujú, že je potrebný ďalší výskum na objasnenie korelácie medzi expresiou génu ACE2 a jeho enzymatickou aktivitou v osi RAS. Existujú teda kontroverzné výsledky o úlohe ACE pri ukladaní A v mozgu a zdá sa, že je potrebné ďalšie skúmanie na identifikáciu cieľov sprostredkujúcich priaznivé účinky súvisiace s moduláciou ACE.

6.2. ACE inhibítory u starých myší

Priaznivé účinky ACE inhibítorov tiež súvisia s krehkosťou a fyzickými funkciami počas starnutia, ktoré presahujú hranice poznania. Nedávna štúdia na starých samcoch a samiciach myší divokého typu bola vykonaná pozdĺžne s cieľom posúdiť účinok enalaprilu na krehkosť [74]. Chronická liečba enalaprilom zmiernila krehkosť u samíc myší viac ako u starších samcov myší, bez vplyvu na krvný tlak. Okrem toho liečba enalaprilom viedla k zníženiu hladín prozápalových cytokínov v sére s vyšším priaznivým účinkom u samíc ako u samcov v porovnaní s kontrolnými zvieratami [74]. Tieto pohlavne špecifické a systémové protizápalové účinky, ktoré má ACEi neprepúšťajúca BBB, môžu hrať úlohu v pozitívnych výsledkoch ACEi pri vyšších mozgových funkciách. Aby sa veci ešte viac skomplikovali, mozgová permeabilita mnohých liekov RAS nie je stanovená, najmä pokiaľ ide o chronické užívanie alebo u starších pacientov s vyššou permeabilitou BBB [40].

6.3. Blokátory angiotenzínových receptorov

Ukázalo sa tiež, že blokátory receptora angiotenzínu (ARB), a najmä antagonisty receptora angiotenzínu II typu 1 (AT1R), sprostredkúvajú pozitívne účinky na kogníciu na zvieracích modeloch AD. Existujú rozsiahle štúdie uvádzajúce dôkazy, že blokátory AT1R, ako sú losartan, valsartan, telmisartan a olmesartan, môžu zachrániť alebo zlepšiť kognitívnu poruchu u myší s AD [59–62,75]. Mechanizmus súvisiaci s neuroprotektívnymi účinkami ARB však zostáva nejasný. Ako napríklad lieky na báze ACE inhibítorov, existujú protichodné údaje o tom, či sú pozitívne účinky ARB na kognitívne funkcie sprostredkované zmenou amyloidnej patológie alebo nie. Valsartan preukázal schopnosť znižovať hladiny mozgu A v primárnych kultúrach kortiko-hipokampálnych neurónov [61]. Naopak, losartan nezmenil ani rôzne množstvá A-druhov, ani plakovú záťaž u APP transgénnych myší [59,60]. Namiesto toho sa uvádza, že losartan významne znižuje markery oxidačného stresu v kôre a hipokampe myší s AD na úroveň divokého typu [75]. Študovali sa ďalšie podtypy receptorov angiotenzínu, aby sa objasnili mechanizmy, ktoré sú základom výhod antagonizmu AT1R. Blokáda receptorov angiotenzínu II typu 2 (AT2R) vedie k odstráneniu neuroprotektívnych udalostí produkovaných blokátormi AT1R, čo naznačuje, že AT2R sú potenciálnymi prispievateľmi k niektorým výhodám indukovaným ARB. Napriek tomu priama aktivácia AT2R nedokázala zachrániť symptómy súvisiace s AD a neuropatológiu u myší [75]. To naznačuje, že AT2R hrajú úlohu v účinkoch indukovaných ARB, hoci samotný agonizmus AT2R nemusí byť dostatočný ako kandidátna liečba na obnovenie AD kognitívnych porúch. Ukázalo sa, že funkcia receptora angiotenzínu IV (AT4R) je nevyhnutná na udržanie kapacity losartanu na záchranu priestorového učenia a pamäte u mladých zvierat s APP [35], čo ďalej naznačuje implikáciu rôznych kaskád angiotenzínových/angiotenzínových receptorov. Nedávna štúdia na rovnakom myšom modeli APP skutočne zistila, že podávanie angiotenzínu IV bolo schopné obnoviť kognitívne poruchy súvisiace s A spolu so znížením oxidačného stresu, nezávisle od patológie A [36]. Toto pozorovanie bolo podporené zvýšením bunkovej proliferácie, počtu novorodených buniek a dendritickou arborizáciou hipokampálnych neurónov u AD myší liečených angiotenzínom IV. Zlepšenie kognitívnych funkcií bolo sprevádzané aj obnovenou cerebrovaskulárnou funkciou. Tieto zistenia navrhujú ARB, a najmä zložky kaskády angiotenzínu IV/AT4R, ako sľubné terapeutické ciele na prevenciu a liečbu neuronálnych a vaskulárnych deficitov súvisiacich s AD [33,34].

6.4. Modulácia neuroinflamácie liekmi RAS

Pribúdajúce dôkazy z posledných rokov naznačujú úlohu RAS pri neurozápale spojenom s AD [76,77] a navrhujú lieky RASi ako neuroprotektívne, a teda potenciálne terapeutické látky pri poruchách mozgu. V poslednom desaťročí niekoľko štúdií na myšom modeli demencie a AD naznačuje moduláciu aktivácie glií ako jeden z možných mechanizmov sprostredkujúcich pozitívne účinky inhibítorov RAS na kogníciu.

ACE inhibítory perindopril a kaptopril môžu zabrániť aktivácii mikroglií a astrocytov v hipokampe a kortexe myších modelov AD [56,58]. Podobné zníženie aktivácie mikroglií sa pozorovalo aj na myšom modeli Parkinsonovej choroby po chronickej liečbe kaptoprilom [78]. Účasť RAS na aktivite gliovej funkcie v rámci AD sa ďalej skúmala po podaní ARB. Ukázalo sa, že telmisartan významne znižuje produkciu prozápalových mediátorov a ROS myšacími mikrogliálnymi bunkami in vitro [63]. Okrem toho rovnaká štúdia pozorovala zníženie aktivácie hipokampálnych / kortikálnych mikroglií a makrofágov in vivo u myší 5XFAD. Tieto zistenia naznačujú hlavnú úlohu mikroglií za priaznivými účinkami vyvolanými RASi v mozgu. Centrálne aktívne blokátory/inhibítory RAS môžu preto predstavovať sľubnú liečbu popri štandardných terapiách AD, ako sú inhibítory cholínesterázy. Na podporu tohto názoru sa zistilo, že inhibícia RAS zlepšuje kognitívne poruchy znížením neurozápalu súvisiaceho s mikrogliami aj na iných zvieracích modeloch mozgových porúch, ako je neuropsychiatrický lupus a depresia [79–81].

cistanche deserticola benefit: protizápalový

7. Nové lieky proti RAS

Modulácia aminopeptidázy-A (AP-A) a aminopeptidázy-N (AP-N) v mozgu preukázala účinné zmeny v systémovom BP prostredníctvom intracerebroventrikulárnych injekcií u potkanov [82,83]. Mechanizmy regulácie BP navrhované v týchto prácach sú buď produkcia AngIII [82] alebo jeho zvýšený metabolizmus [83]. Ďalšia štúdia zistila, že aktivita aminopeptidázy v hipokampe by mohla hydrolyzovať neuroprotektívne peptidy, ako je enkefalín, čo ukazuje, že liečba bestatínom je neuroprotektívna proti smrti neurónov CA1 vyvolanej nedostatkom kyslíka a glukózy [84]. Okrem svojej aktivity v mozgovom RAS sa AP-A nedávno podieľal na agregácii amyloidu prostredníctvom N-koncového skrátenia A . V tejto štúdii inhibícia AP-A pomocou RB150 (opísaná nižšie) obnovila hustotu hubových dendritických tŕňov a znížila nezrelé tŕne podobné filopódiám v hipokampálnych organotypických rezoch. Okrem toho práca ukázala zvýšenú aktivitu AP-A v skorých prípadoch AD [85]. Ako bolo uvedené vyššie v tomto prehľade, ukázalo sa, že environmentálne rizikové faktory pre AD, ako sú metabolity cholesterolu, menia expresiu AP-A a AP-N a korelujú so zníženou priestorovou pamäťou u myší [24]. AP-A a AP-N teda predstavujú farmakologické ciele s preukázanou účinnosťou pri regulácii krvného tlaku. Účinok ich modulácie v kognícii a ako preventívna stratégia pre AD sa však len začal charakterizovať. Na zmenu expresie AP-A a AP-N v mozgu sa vyvíjajú rôzne lieky a vypracujeme novú triedu malých molekúl, ktoré sú schopné prejsť cez BBB, a nanočasticové vektory, ktoré tiež dokážu prekonať bariérové ​​problémy. dodanie mozgu.

7.1. Malé molekuly pre moduláciu APA a APN.

EC33 a jeho proliečivo RB150/Firibastat EC33 (kyselina (S)-3-amino-4-merkapto-butylsulfónová) je perorálne podávaný inhibítor AP-A, ktorý nemôže prejsť cez BBB [86]. Napriek tomu pri intracerebrálnej injekcii do komôr (až do 100 mikrogramov) EC33 inhiboval mozgovú aktivitu AP-A v rozsahu 12 až 50 mikrogramov u myší pri vedomí [87] a v inej štúdii inhiboval produkciu AngIII, ako bolo pozorované. rádioaktívne značenie [3H]Ang III [88]. Keďže EC33 nemôže vstúpiť do mozgu, vyvinul sa proliečivo RB150, tiež známy ako firibastat. Firibastat môže prechádzať cez BBB pri perorálnom podávaní a nemení BP u normotenzných potkanov. Tento prekurzor môže prechádzať cez BBB a vstúpiť do mozgu, kde štiepenie jeho centrálneho disulfidového mostíka mozgovými reduktázami uvoľňuje dve molekuly EC33. U potkanov vykazovala aktivitu zníženia BP od 2 do 15 hodín po podaní [89]. Ako už bolo spomenuté v tejto práci, preukázaná aktivita firibastatu na neurodegeneráciu je založená na inhibícii aktivity aminopeptidázy oproti A, čo znižuje početnosť toxických druhov A a jej účinok na neuronálnu fyziológiu [85].

Tiež sme spomenuli, že vazokonstrikcia a redukcia glymfatického toku by mohla podporiť agregáciu proteínov v mozgu; preto by firibastat prostredníctvom aktivity EC33 v mozgu mohol potenciálne zlepšiť tieto rizikové faktory, ktoré ovplyvňujú kogníciu priamo znížením aktivity AP-A a hladín AngIII. Firibastat dosiahol fázu IIb klinickej štúdie s názvom NEW-HOPE (NCT03198793), v ktorej preukázal bezpečnosť a účinnosť znižovania TK u vysokorizikových populácií [90].

7.2. NI929 a NI956/QGC006

EC33 bol najprv navrhnutý ako systémový inhibítor AP-A a ukázalo sa, že väzba AP-A bola dostatočná na zníženie jeho aktivity [86]. Nepeptidová NI929 (kyselina [3S,4S]-3-amino- 4-merkapto-6-fenyl-hexán-1-sulfónová) je malá molekula so silnou aktivitou ako AP-A inhibítor, 10-krát účinnejší ako EC33 in vitro (Ki=30 nmol) a schopný prejsť cez BBB do mozgu [91]. Keď je NI929 dimerizovaný disulfidovým mostíkom, tvorí dimér označený ako NI956, ktorého hlavnou výhodou je schopnosť prechádzať cez BBB pri orálnom podaní. Okrem toho by NI956 účinne znižoval aktivitu AP-A bez zmeny plazmatických koncentrácií sodíka a draslíka pri 10-násobku dávky frakcie, ktorá je potrebná pre RB150. Žiaľ, tento liek bol testovaný iba na zvieratách a klinická štúdia nebola zaznamenaná.

7.3. Viacstupňové dodávacie vektory (MDV) a nanočastice pre terapiu RASi

Vývoj MDV sa riadi potrebou aplikačného systému, ktorý môže aktívne využívať transportéry v BBB, ako je transferín [92,93]. Z toho vyplýva aj potreba zamerať sa na špecifický cieľ alebo skupinu cieľov prítomných v bunkách, čo možno použiť aj ako cielenie špecifické pre bunky [94]. MDV boli pôvodne vyvinuté na liečbu určitých typov nádorov, ktoré vo svojom jadre ukrývajú rakovinové kmeňové bunky a produkujú rozsiahle vrstvy spojivového a vaskulárneho tkaniva [92]. V týchto nádoroch majú MDV počiatočný povlak, ktorý umožní vektoru vstúpiť do prvej vrstvy (vrstiev) tkaniva, čím sa uvoľní vektor potiahnutý ligandom, ktorý poskytuje cieľovú špecifickosť. Po väzbe ligand-receptor je vektor internalizovaný do buniek a uvoľňuje liečivo, ktoré má terapeutické účinky. Avšak vizualizácia nádorovej vrstvy ako BBB dala podnet na myšlienku použiť viacstupňový povlak na dodanie priamo do mozgu [95,96].

MDV sa už nezdajú byť novým nápadom, avšak nedávne objavy lyzozomálnej signalizácie otvárajú cestu novým aplikáciám, ktoré môžu ťažiť z poskytovania MDV. Pri určitých typoch rakoviny je signalizácia bolesti transdukovaná receptormi spojenými s G (GPCR), ktoré sa po aktivácii internalizujú do vezikúl v nervových bunkách [97]. Normálne tento mechanizmus vedie k zníženiu signalizácie bolesti v dôsledku nedostupnosti GPCR viazať svoje ligandy, avšak pri rakovine môžu internalizované GPCR pokračovať v signalizácii zvnútra internalizovaných lyzozómov, čo sa premieta do chronickej bolesti, ktorá nereaguje. na liečbu opioidmi [98]. Na vyriešenie tohto problému Jimenez-Vargas a spolupracovníci navrhli systém nanočastíc, ktorý využíva kyslé pH prítomné vo vnútri lyzozómov, kde sú GPCR internalizované. Tieto nanočastice majú ligand, ktorý inaktivuje signalizáciu G proteínu downstream od GPCR a uvoľňuje sa iba v kyslých podmienkach lyzozómov, čím sa vyhýba nešpecifickej väzbe spojenej s inhibítormi GPCR a znižuje efektívnu dávku o rády [99].

Angiotenzínová signalizácia závisí, aspoň čiastočne, od GPCR, ktoré získavajú arestíny na internalizáciu angiotenzínových receptorov ako spôsob desenzibilizácie [1100]. Komplexy angiotenzínový receptor-arestín sú nasmerované na endozóm, aby napomáhali recyklácii alebo degradácii receptorov [101]. Napriek tomu môže po vytvorení komplexov zastavujúcich ATR nastať alternatívna signalizácia a lešenie, pretože arestináty môžu prijímať niekoľko signálnych molekúl do receptorov, ktoré už sú zakotvené v endozómoch [100]. To predstavuje možnú signalizačnú cestu pre mozgový RAS, ktorý pretrváva aj po absencii angiotenzínových peptidov, čo potenciálne bráni terapiám RASi. Bolo by teda možné nasmerovať blokátory angiotenzínového receptora, ktoré sa budú viazať iba za kyslých endozomálnych podmienok, čo umožní regulovať signalizáciu krvného tlaku bez ohľadu na množstvo izoforiem angiotenzínu prítomných v mozgu. To by znamenalo zmeny v endozomálnej recyklácii ATR, pretože ich blokovanie v endozómoch by mohlo zvýšiť jeho degradáciu proteazómovými alebo autofagickými mechanizmami. Okrem toho, keďže blokátory ATR môžu byť malé molekuly, sú vhodné na naviazanie na MDV a potenciálne na systémové podávanie [101,102]. Navrhujeme, že celkový účinok blokovania signalizácie angiotenzínu v mozgu môže pôsobiť tak, že zabráni aktivácii glií (vzhľadom na ich expresiu iba AT1R) a možno aj vazokonstrikcii, čím sa zlepší prietok krvi a dostupnosť glukózy pre funkciu neurónov. Dôkaz koncepčných terapií na zvieracích modeloch ukázal, že je možné viazať inhibítory RAS na nanočastice na báze polymérov s účinkami na zníženie BP [103]. Okrem toho lipidové nanočastice obsahujúce siRNA pre angiotenzinogén vykazovali účinky na zníženie BP u potkanov [104], hoci táto terapia je umiestnená pred signálnou dráhou, zatiaľ čo my navrhujeme regulovať signalizáciu po aktivácii ATR, čím sa zabezpečí špecifickejšia terapia že napríklad inhibujú RAS signalizáciu v astrocytoch, ale nie vo vaskulárnych bunkách bez zmeny globálnych hladín Ang.

účinky cistanche deserticola

8. Budúce perspektívy

Zo štúdií, ktoré sú tu uvedené, možno identifikovať niekoľko spôsobov výskumu mozgového RAS. Spomenuli sme použitie nanočastíc na inhibíciu signalizácie RAS po aktivácii ATR, avšak mechanizmy zahŕňajúce lyzozomálnu signalizáciu a lešenie v mozgovom RAS zostávajú do značnej miery nepreskúmané. Napríklad aktivácia AT1R vedie k signalizácii druhého posla, ktorá stimuluje membránové proteázy, ako je ADAM, ktoré zase môžu aktivovať iné receptory tyrozínkinázy [105]. Podľa našich vedomostí nie je jasné, či sa tento jav vyskytuje v astrocytoch alebo vaskulárnych bunkách v mozgu.

24-S-hydroxycholesterol (24-OH) a 27-OH sú metabolity cholesterolu, ktoré môžu aktivovať RAS v neurónových bunkách in vitro [24,106]. Okrem toho majú tieto oxysteroly jasné modulačné účinky na synaptickú funkciu, pričom aktivácia CYP46A1 je neuroprotektívna [107–111] a vysoká hladina 27-OH je škodlivá [24,112–114]. Pokiaľ ide o zvieracie modely pre AD, existuje len veľmi málo príkladov, ktoré kombinujú rizikové faktory, ako je hypercholesterolémia, so známymi genetickými zmenami vedúcimi k amyloidóze. Myši CYP27Tg nemajú neurodegeneráciu samy o sebe, nie je však známe, ako by tieto fenotypy synergizovali s genetickými modelmi, ktoré nadmerne produkujú amyloid beta na podporu smrti neurónov. Naopak, aktivácia CYP46A1 bola študovaná ako farmakologický cieľ pre Alzheimerovu chorobu a Huntingtonovu chorobu [107,109,110], ale mechanizmy ponúkajúce neuroprotekciu ešte nie sú dobre známe. CYP46Tg, myšací model nadmerne exprimujúci CYP46A1 s vysokými hladinami 24-OH [115], sa neskúmal v kontexte neurodegenerácie AD, kde by mohol podporovať neuroprotekciu a udržiavať kogníciu počas starnutia, ako naznačujú behaviorálne štúdie na CYP46Tg sám [107].

Nedávne objavy o cirkadiánnej modulácii čistiaceho systému mozgu otvárajú cestu k štúdiu nových terapií proteinopatií. Terapeutické prístupy k liečbe amyloidózy nikdy neuvažovali o tom, že vyššia miera klírensu prebieha v mozgu počas spánku [116], čo okamžite naznačuje, že medzi terapiou melatonínom a RASi u pacientov možno nájsť určitú súvislosť. U potkanov melatonín vykazoval moduláciu inzulínom regulovanej aminopeptidázy (IRAP) v epifýze [117] a predtým sa predpokladalo, že inhibícia IRAP môže zlepšiť kogníciu [118]. Vzťah medzi týmito molekulami je však potrebné študovať na ľuďoch.

Napokon existujú silné dôkazy, že AD môže byť multifaktoriálna [119–122], čo poukazuje na dôležitosť stratifikácie kohorty pre študijné intervencie v neurodegenerácii. Veková stratifikácia zlepšuje analýzu kohort na odhad rizika genotypu APOE [123]. Okrem toho sa študovalo správne profilovanie zápalových biomarkerov špecifické pre pacienta ako stratégia na zlepšenie diagnostiky a prognózy pri AD a Parkinsonovej chorobe [124]. Štúdie zamerané na použitie terapií RASi u ľudí je preto potrebné posilniť primeranou a relevantnou stratifikáciou pacienta, aby sa našli jasnejšie súvislosti medzi funkciou RAS mozgu a kogníciou. To s najväčšou pravdepodobnosťou povedie k objaveniu lepších cieľov na zlepšenie kognitívnych funkcií prostredníctvom modulácie mozgového RAS a k zvýšeniu alternatív liečby AD a iných neurodegeneratívnych ochorení.