Vývoj terapie pre spinálnu svalovú atrofiu: Perspektívy pre svalové dystrofie a neurodegeneratívne poruchy, časť 7.

Prístupy bez SMN

Zlepšená syntéza funkčného proteínu SMN prostredníctvom ASO, malých molekúl alebo vektorov AAV9 sú aktuálne možnosti liečby pre pacientov so SMA.

SMN proteín je dôležitý neurónový proteín, ktorý hrá veľmi dôležitú úlohu pri raste a vývoji neurónov. Výskum ukazuje, že proteín SMN úzko súvisí s ľudskou pamäťou.

Proteín SMN hrá dôležitú úlohu pri vytváraní a uchovávaní dlhodobej pamäte tým, že sa zúčastňuje procesov neuronálneho endokrinného prenosu a synaptického prenosu. Niektoré štúdie tiež ukázali, že proteín SMN úzko súvisí s kognitívnymi funkciami, ako je priestorová pamäť, kognitívna citlivosť a schopnosť učiť sa.

Okrem toho proteín SMN môže tiež podporovať proliferáciu a regeneráciu neurónov a chrániť neuróny pred rôznymi zraneniami a patologickými stavmi, čím zlepšuje pamäť a kognitívne schopnosti ľudí.

Preto je udržiavanie dostatočných hladín proteínu SMN prospešné pre udržanie normálneho rastu a vývoja neurónov a podporu zlepšenia schopností učenia a pamäte. Aj keď je SMN proteín nedostatočný pri niektorých neurologických ochoreniach, ako je spinálna svalová atrofia, hladinu proteínu SMN môžeme zvýšiť zdravým životným štýlom a vhodným cvičením.

Preto by sme mali aktívne venovať pozornosť hladinám nášho proteínu SMN, prijať príslušné opatrenia na zlepšenie našej pamäte a kognitívnych schopností, udržať si zdravý nervový systém a užívať si lepší život. Je vidieť, že potrebujeme zlepšiť pamäť a Cistanche deserticola môže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche deserticola má antioxidačné, protizápalové účinky a účinky proti starnutiu, čo môže pomôcť znížiť oxidačné a zápalové reakcie v mozgu, a tým chrániť zdravie nervového systému. Okrem toho môže Cistanche deserticola tiež podporovať rast a opravu nervových buniek, čím zvyšuje konektivitu a funkciu neurónových sietí. Tieto účinky môžu pomôcť zlepšiť pamäť, rýchlosť učenia a myslenia a môžu tiež zabrániť rozvoju kognitívnej dysfunkcie a neurodegeneratívnych ochorení.

Kliknite na položku Poznať krátkodobú pamäť, ako sa zlepšiť

Čo sa však týka časových požiadaviek na terapie založené na SMN, mnohí pacienti so SMA, ktorí nemôžu dostať tieto terapie v ideálnom časovom období, sa úplne nezotavia a symptómy zostanú alebo budú progredovať aj napriek liečbe, najmä ak sa liečba začne v neskoršom štádiu príznakov. Avšak aj keď sa liečba začína v presymptomatických štádiách, nie všetci pacienti so SMA reagujú rovnako dobre a symptómy progredujú.

V takýchto prípadoch môžu prístupy bez SMN podporovať liečebné stratégie založené na SMN. Mnohé z týchto prístupov, ktoré nie sú SMN, sa zameriavajú na svaly, axóny a presynaptické zakončenia na neuromuskulárnych koncových platniach.

Neuromuskulárna koncová platnička

Neuromuskulárne koncové platničky sú pri SMA vážne postihnuté. Nielen znížené uvoľňovanie acetylcholínu [157, 260, 292], ale aj zmenené signalizačné mechanizmy medzi motoneurónom a svalom prispievajú k degeneratívnemu procesu, ktorý v konečnom dôsledku vedie k svalovej atrofii.

Boj proti takýmto poruchám signalizácie závisí od (1) správneho počiatočného vývoja neuromuskulárnych koncových platničiek, vrátane presynaptických štruktúr na kontrolované uvoľňovanie vezikúl, a (2) homeostatických mechanizmov, ktoré udržujú axóny a presynaptické zakončenia v motoneurónoch.

Primárne kultivované motoneuróny z myších modelov s deficitom Smn sa použili na charakterizáciu defektného presynaptického kompartmentu. Okrem zmien predĺženia axónov, defektnej zostavy F-aktínu a znížených klastrových formácií Cav2.2, napäťovo riadeného vápnikového kanála prevažne exprimovaného v embryonálnych motoneurónoch, sa stali zjavnými, čo viedlo k zníženiu spontánnych prechodov vápnika [139, 211].

Dysregulovaný prítok vápnika v dôsledku narušených klastrových formácií Cav2.1, ktorý prevláda v neuromuskulárnej koncovej platni, bol tiež pozorovaný in vivo na myších modeloch SMA [291, 292].

Na udržanie požadovaných hladín presynaptického vápnika pre bunkovú diferenciáciu a / alebo neurotransmisiu v motoneurónoch s deficitom Smn by sa ako kandidáti mohli použiť molekuly, ktoré predlžujú uzatváraciu kinetiku Cav2.2 a Cav2.1.

R-roskovitín, inhibítor Cdk5 s modulačnými vlastnosťami vápnikových kanálov, sa javí ako dobrý kandidát na tento účel [193, 324]. Akútna aplikácia R-roskovitínu indukuje spontánne Ca2+-prechody in vitro a zvyšuje kvantový obsah ex vivo. Zlepšuje prežívanie motoneurónov a predlžuje životnosť ťažko postihnutého myšacieho modelu po systémovej liečbe (291).

Histopatologická analýza myší SMA liečených R-roskovitínom odhalila, že aplikácia tejto látky podporuje synapsie v mieche a pôsobí proti degenerácii nervovosvalových koncových platničiek [291].

V kultivovaných motoneurónoch s deficitom Smn aplikácia R-Roscovitine tiež zachránila zmenené predĺženie axónov. Tento účinok bol tiež pozorovaný pri aplikácii GV-58, ďalšieho otvárača vápnikových kanálov [291]. GV-58 je účinnejší na Cav2.1/2 a má menšiu inhibičnú aktivitu na Cdk5 pri fyziologických hladinách ATP [289]. Bol už testovaný na modeloch myší SMA, kde preukázal významné výhody z hľadiska neuromuskulárneho prenosu a svalovej sily [222].

Obidva lieky je však potrebné podávať aj počas kritického obdobia vývoja NMJ (308). Obnovenie intracelulárnej Ca2+ homeostázy vonkajším stimulom môže byť teda terapeutickou možnosťou pre SMA spolu so súčasnými terapiami ASO, malými molekulami alebo prenosom génu adenovírusového SMN1-. Takýto druh terapie je potrebné aplikovať aj počas kritického a včasného časového okna.

Väčšie účinky na zotavenie sa nedosiahnu, keď sa liečba začne s oneskorením a po nástupe symptómov. Látky s vlastnosťami blokovania napäťovo riadených draslíkových kanálov, ako sú 3,4-aminopyridín (3,4-DAP) a 4- aminopyridín (4-AP) boli tiež diskutované ako kandidáti na zvýšenie presynaptického prítoku vápnika. Na anatomickej úrovni zvyšujú počet proprioceptívnych synapsií premietajúcich sa do tiel motoneurónových buniek v mieche, ako aj počet NMJ v modeloch myší s deficitom Smn.

4-Liečba AP však neovplyvňuje prežívanie motoneurónu (273). Prebiehajú klinické skúšky oboch látok (3,4-DAP, NCT03781479, NCT03819660 a 4-AP,NCT01645787). Okrem týchto dvoch molekúl, ktoré modulujú kinetiku presynaptického napäťovo riadeného Ca{{9 }} kanálov, boli v SMA testované účinky pyridostigmínu, inhibítora acetylcholínesterázy.

Uvádza sa, že tento liek zvyšuje kondíciu/vytrvalosť u 2 zo 4 pacientov so SMA typu 2 a 3 [310] (Clinicaltrials.gov: NCT02941328). Výsledky z posledných troch klinických štúdií stále čakajú.

Genetické modifikátory Plastin 3 a NCALD tiež pôsobia v motoneurónoch spôsobom závislým od Ca2+-. NCALD je neurónový vápnikový senzor a funguje ako negatívny regulátor endocytózy. NCALD knockdown zlepšuje endocytózu vo fibroblastoch pacientov s SMA, ako aj predĺženie axónov a neuromuskulárnu morfológiu a funkciu u myší SMA [246, 293].

Je však potrebné ďalej skúmať terapeutický potenciál poznatkov NCALD, najmä pokiaľ ide o toxicitu a vedľajšie účinky. Zdá sa to dôležité, pretože MAP3K10 interaguje s NCALD ako aktivátor c-Jun N-terminálnych kináz (JNK). Aktivita JNK je u NCALD-/- myší výrazne upregulovaná, čo pravdepodobne ovplyvňuje bunkovú diferenciáciu, pretože morfológia hipokampálnych neurónov s deficitom NCALD je významne zmenená (298).

Plastin 3 (PLS3),[224, 282] a ďalší členovia rodiny Plastin sú revolučne konzervované a pôsobia ako modulátory cytoskeletu aktínu. Hrajú dôležitú úlohu pri migrácii buniek, adhézii a exo- a endocytóze (321).

V modeli zebrafish s deficitom Smn sú hladiny proteínu Pls3 znížené. Zostrih Pls3 mRNA však nie je ovplyvnený. Parciálna obnova Pls3 u týchto zvierat kompenzuje presynaptické defekty nezávisle od expresie SMN (113).

Pls3 ortológy sa teda tiež považujú za gény modifikujúce Smn v modeloch Caenorhabditis elegans, Drosophila a myší [5, 65]. PLS3 sa javí ako zaujímavý kandidát pre ďalší terapeutický vývoj, pretože je regulovaný iónmi Ca2+- v presynaptických zakončeniach motoneurónov a má vplyv na viazanie aktínu.

Tieto údaje a pozorovanie Ca2+-dysregulácií vrastových kužeľov Smn-deficientných motoneurónov v bunkovej kultúre [139] a in vivo v neuromuskulárnych koncových platniach [260,291,292] podporujú hypotézu, že Ca2+-závislý F-aktín bundling by mohol byť špecifickým cieľom pre rozvoj terapie pri SMA, najmä počas skorých/prenatálnych vývojových štádií nervovosvalovej koncovej platničky.

Neuroprotekcia

Bunková diferenciácia motoneurónov závisí od prítomnosti a správnej citlivosti na neurotrofické faktory. Všeobecne sa uznáva, že signalizácia neurotrofických faktorov prispieva k prežívaniu motoneurónu [11,116, 129, 234, 235, 265, 268].

Aplikácia neurotrofického faktora odvodeného z mozgu (BDNF), ciliárneho neurotrofického faktora (CNTF) a/alebo neurotrofického faktora odvodeného od glií (GDNF) na izolované primárne motoneuróny z kurčiat, ľudí, potkanov a Xenopus podporuje ich prežitie [116,172, 266, 267 ], upreguluje cholinergnú diferenciáciu a produkciu prenášača [148, 322] a vedie k zvýšenému uvoľňovaniu acetylcholínu v kvantových paketoch [175].

BDNF, ako člen rodiny neurotrofínov, pôsobí prostredníctvom rodiny receptortyrozínkináz kinázy príbuznej tropomyozínu (TrkB) [152–154, 200, 281]. Signalizácia BDNF/TrkB riadi lokálne prechody vápnika v motoneurónoch myší kultivovaných na synapsie špecifickom laminíne-221 [67].

Aktivácia signálnych kaskád po prúde TrkB zase podporuje stabilizáciu -aktínu prostredníctvom kinázovej dráhy LIM a fosforyláciu Proflínu na Tyr129 [67]. Špecifický účinok signalizácie BDNF/TrkB na tvorbu zhlukov presynaptických Ca{3}} kanálov naznačuje, že molekuly, ktoré pozitívne modifikujú túto signalizáciu, by mohli priaznivo pôsobiť na tento patologický aspekt a zlepšiť neurotransmisiu pri SMA.

Neurotrofické faktory a malé molekuly, ktoré aktivujú špecifické dráhy, by mohli pôsobiť aj na iné aspekty motoneuronpatológie pri SMA. Nedostatok Smn vedie k downregulácii signálnej dráhy Akt [295]. Bolo opísané, že loganín, neuroprotektívny iridoidný glykozid, zvyšuje reguláciu signalizácie BDNF a Akt, čo vedie k zlepšeniu motorickej funkcie a miernemu zlepšeniu dĺžky života u myší SMNA7 [295].

IGF-1, trofický faktor, ktorý pôsobí na svaly, vývoj motorických neurónov a prežitie, je znížený v modeloch ťažkých myší s SMA [215]. Systémové podávanie IPLEX, rekombinantného hIGF{2}} komplexu s rhIGFBP-3, pôsobí proti degenerácii motoneurónu a strate motorickej funkcie u SMNA7 myší s menšími účinkami na prežitie [215].

Nadmerná expresia IGF-1 prostredníctvom systémovej nadmernej expresie sprostredkovanej AAV1- spôsobuje mierne predĺženie dĺžky života a zlepšenie motorickej koordinácie myší SMNA7 [294]. Svalovo špecifická nadmerná expresia IGF-1 u myší SMNA7 promótora ľahkého reťazca myozínu mala pozitívny vplyv na veľkosť svalových vláken. Tiež zvyšuje prežitie zvierat, ale neodhalil žiadny významný priaznivý účinok na motorickú funkciu [26].

Napriek tomu sa IGF-1 stále považuje za doplnkový terapeutický prístup nezávislý od SMN. Podobne bol testovaný Olesoxime (OLEOS, NCT02628743), malá orálne aktívna molekula podobná cholesterolu, ktorá sa zameriava na zložky mitochondriálneho permeabilného komplexu, čím zabraňuje dráham apoptotickej smrti. Tento kandidát na liečivo však v klinických skúškach nepreukázal presvedčivé účinky.

Na predklinickej úrovni olesoxim zachováva mitochondriálnu homeostázu a tým integritu motoneurónu a znižuje svalovú denerváciu, astrogliózu a mikrogliálnu aktiváciu [25, 285]. Klinické štúdie OLEOS s pacientmi so SMA typu 2–3 však nepreukázali žiadny významný priaznivý výsledok.

For more information:1950477648nn@gmail.com