Mozkový renin-angiotenzinový systém jako nový a potenciální terapeutický cíl pro 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 stárnutí a záněty, téma stárnutí mozku, Karolinska University Hospital, 141 57 Stockholm, Švédsko

Abstraktní

Aktivace mozkového renin-angiotenzinového systému (RAS) hraje klíčovou roli v patofyziologii kognice. Zatímco mozkový RAS byl již dříve studován v souvislosti s hypertenzí, o jeho úloze a regulaci ve vztahu k neuronální funkci a její modulaci je známo jen málo. Dostatečný průtok krve do mozku a také správné čištění metabolických vedlejších produktů se stávají zásadními v přítomnosti neurodegenerativních poruch, jako je Alzheimerova choroba (AD). Léky inhibující RAS (RASi), které mohou přecházet do centrálního nervového systému, přinesly nejasné výsledky ve zlepšení kognice u pacientů s AD. V důsledku toho je v klinických studiích zvažována pouze jedna terapie Rasi k modifikaci AD. Kromě toho zůstává role negenetických faktorů, jako je hypercholesterolémie, v patofyziologii AD do značné míry necharakterizovaná, i když existují důkazy, že může vést ke změně RAS a kognitivních funkcí na zvířecích modelech. Zde revidujeme důkazy o funkci mozkového RAS v kognici a patogenezi AD a shrnujeme důkazy, které jej spojují s hypercholesterolemií a dalšími rizikovými faktory. Revidujeme existující léky pro terapii Rasi a ukazujeme výzkum nových léků, včetně malých molekul a strategií dodávání nanotechnologií, které mohou cílit na mozkový RAS s potenciálně vysokou specificitou. Doufáme, že další výzkum funkce a modulace mozkového RAS povede k inovativním terapiím, které mohou konečně zlepšit neurodegeneraci AD.

Klíčová slova: Alzheimerova choroba; renin-angiotensinový systém; modely myší; poznání; hypertenze

účinky extraktu cistanche deserticola

1 Renin-angiotensinový systém (RAS) v mozku

Od doby, kdy byl poprvé popsán před 120 lety, jsou neustále objevovány nové složky systému renin-angiotenzin (RAS) v různých tkáních a fyziologických stavech, což nás učí o jeho přirozené složitosti [1], která se zvyšuje v mozku, kde se distribuce mezi neurogliální sítí a vaskulaturou, homeostázou tekutin a metabolickou cirkadiánní kontrolou je obtížné izolovat a studovat. Zatímco probíhá vášnivá debata o relevanci RAS v mozku s ohledem na kontrolu kardiovaskulárních funkcí a regulaci krevního tlaku (BP) [2,3], nejdůležitější vlastnost mozkového systému RAS je přehlížena, a to je jeho role v kognici a neurodegeneraci. Abychom rozvinuli tuto důležitou roli pro mozkový RAS systém, zhodnotíme některé důkazy podporující existenci mozkového RAS systému a poté budeme diskutovat o jeho významu pro poznávání a týkající se neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba (AD). Kromě toho bylo v minulém roce zjištěno, že periferní RAS se podílí na patogenezi COVID-19, protože SARS-CoV2 využívá a moduluje expresi enzymu angiotenzinu 2 (ACE2) ke zprostředkování jeho vstupu do sliznice [4]. Objevily se zprávy o neurologických příznacích a nedávná zobrazovací studie z Biobank Spojeného království (předběžně recenzovaná) prokázala ztrátu objemu v levé parahipokampální, orbitofrontální a insulární oblasti, a to i po mírné infekci COVID{12}}, což ukazuje, že centrální COVID-19 také postihuje nervový systém. Tyto neurologické účinky mohou zahrnovat RAS [5], zejména proto, že ACE2 je exprimován v neuronech a mikrogliích (obrázky 1 a 2).

Obrázek 1. Geny systému RAS v mozkových buňkách myší. Obrázek ukazuje geny exprimované v hlavních typech buněk myšího mozku, získané jednobuněčným sekvenováním. Geny v černé barvě vykazují zvýšenou expresi (jak počet kopií, tak počet exprimujících jednotlivých buněk) v tomto buněčném typu. Agt-angiotenzinogen. Ace-angiotensin-konvertující enzym. Ace2 Angiotensin-konvertující enzym 2. Agtr2-Typ-2 receptoru angiotenzinu II. Receptor angiotenzinu II typu Agtr1a-1. Receptor angiotenzinu II Agtr1b-typu-1B. Protein asociovaný s receptorem angiotenzinu II typu Agtrap-1. Atp6ap2-Reninový receptor. Ren1-Renin-1. MasR-Mas-příbuzný receptor spojený s G-proteinem. AP-A-Aminopeptidáza A (také známá jako Enpep). AP-N-Aminopeptidáza N (také známá jako Anpep). Rnpep je gen pro aminopeptidázu B (také známou jako AP-B). Lnpep je gen kódující receptor angiotensinu IV. Všimněte si, že data exprese byla získána ze zvířete WT a nedostatek exprese genů v určitých typech buněk by mohl znamenat, že takové geny jsou exprimovány v konkrétní situaci, jako je zánět nebo AD.

Obrázek 2. Komponenty mozkového RAS. Z buněčných typů v mozku jsou neurony ty, které exprimují geny, které tvoří klasickou angiotenzinovou dráhu, z generace angiotenzinogenu (AGT), který je reninem přeměněn na angiotenzin I (AnGI), který je následně přeměněn na angiotenzin. II (AngII) enzymem konvertujícím angiotenzin (ACE). Renin může signalizovat reninové receptory (RENR), pro které mají neurony vysokou úroveň exprese (označeno černou barvou). AngII může signalizovat receptory AT1R a AT2R, které jsou přítomny v neuronech. Vazba AngII na AT1R je obvykle považována za škodlivou (červené šipky), zatímco vazba na AT2R má neuroprotektivní účinky (modré šipky). AngII může být přeměněn na Ang1-7 enzymem konvertujícím angiotenzin 2 (ACE2) a jeho vazba na receptor Mas (MASR) často souvisí s vazodilatací, protizánětlivými účinky a snížením oxidace (také modrá šipky). Pro nové, dráhy RAS, aminopeptidázy A a B (AP-A/AP-B) mohou konvertovat AngII na angiotenzin III (AngIII), který je pak konvertován na angiotenzin IV (AngIV) aminopeptidázou B. Je pozoruhodné, že další aminopeptidáza v dráze, aminopeptidáza-N (AP-N) je exprimována pouze v malé podskupině oligodendrocytů, což vytváří otázku, zda AngIII může dosáhnout oligodendrocytů pro konverzi na AngIV, který by pak vázal AT4R lokalizované ve všech typech buněk. Stejně tak oligodendrocyty a mikroglie exprimují pouze ACE, respektive ACE2, což vyvolává otázku původu jejich kanonických substrátů. Kromě toho mají astrocyty vysoké hladiny exprese AGT, což naznačuje, že by jej mohly transportovat do neuronů pro metabolismus. Konečně, AngII může pocházet také z periferie, protože endoteliální buňky exprimují ACE. Narušení BBB u AD (hvězdový tvar) pravděpodobně usnadňuje infiltraci AngII do mozku a jeho vazbu na astrocyty a mikroglie, které mají pouze AT1R a mohou aktivovat zánětlivé kaskády a současně generovat vazokonstrikci. AD může zvýraznit červené šipky a zároveň snížit ty modré. Obrázek je založen na datech jednobuněčné exprese zobrazených na obrázku 1. Typy buněk nejsou v měřítku a v tomto diagramu není zamýšlena žádná lokalizace organel.

2. Všichni klíčoví hráči RAS jsou přítomni v mozku

Existují desítky let trvající důkazy o přítomnosti reninu a reninu podobné aktivity v neuronových buňkách a mozku obecně. Renin byl identifikován v primárních neuronálních a gliových buňkách potkanů ​​[7] a imunohistochemické metody ukazují aktivitu podobnou reninu v mozcích potkanů ​​a myší [8]. Vzestup molekulárních metod ukazuje, že promotorové oblasti několika genů RAS jsou aktivní v mozku [9], ale v současné době lze expresi genů RAS konzultovat v jednobuněčných sekvenačních knihovnách z myší a lidských mozků, kde je evidentní že mnoho komponent systému RAS, jako je renin, angiotenzinogen, aminopeptidázy a RAS-specifické druhé posly, je exprimováno v jednom nebo několika typech mozkových buněk, jak ukazují obrázky 1 a 2 [6,10–12]. To potvrzuje semenné nálezy, kdy exprese mRNA angiotenzinogenu byla poprvé popsána v astrocytech [13] a později také v neuronech [14]. Konečně existují rozsáhlé fyziologické důkazy o funkci mozkového systému RAS a jeho účincích, například když je renin nebo angiotensin II (Ang II) podáván centrálně do mozku krys, což vede ke zvýšení systémového krevního tlaku (BP) [15], nebo s použitím transgenních potkanů ​​s deficitem mozkového angiotenzinogenu, u kterých se rozvine diabetes insipidus se systémovým snížením TK [16].

přínos cistanche deserticola

3. Přehled signalizace RAS

Klasická cesta pro RAS modulaci krevního tlaku na periferii začíná uvolňováním reninu renálními arteriolami do krevního řečiště. Renin pak konvertuje angiotensinogen (Agt) na angiotenzin I (Ang I), který je následně transformován na angiotenzin II (Ang II) enzymem konvertujícím angiotenzin (ACE). Vazba Ang II na receptory angiotenzinu 1 (AT1Rs) má za následek vazokonstrikci, zatímco vazba na receptory pro angiotenzin 2 (AT2Rs) indukuje vazodilataci [17]. V kontextu mozku by renin i angiotenzinogen byly produkovány astrocyty a dalšími buňkami v oblastech, jako je amygdala, retikulární formace, oblasti CA1 a CA3 hippocampu [9]. Potom modulační aktivita BP závisí na endoteliálních buňkách a buňkách hladkého svalstva exprimujících ATR a receptory MAS spojené s G-proteinem (MasR), které mohou vyvolat vazokonstrikci nebo vazodilataci. Vytvořili jsme přehled mozkové RAS signalizace v různých typech buněk na základě dat jednobuněčné exprese, jak je znázorněno na obrázku 2. V tomto rámci je generování Ang II a AngIII obecně považováno za škodlivé pro neuronální funkci, vzhledem k tomu, že vazba na AT1R vede k vazokonstrikci, která by mohla nastartovat agregaci proteinů a snížit dostupnost glukózy pro neurony, jak bude diskutováno později v této práci. Ve stejném rámci vede vazba Ang 1–7 na MasR v gliových buňkách často k vazodilataci a protizánětlivým účinkům [18]. Na obrázku 2 předpokládáme, že dráhy, které jsou škodlivé pro neuronální funkci (označené červeně), budou u AD zesíleny, zatímco neuroprotektivní dráhy (modré šipky) budou sníženy. Chceme zdůraznit, že náš navrhovaný rámec je založen na expresním profilu jednotlivých buněk v mozku. Interakce neuron-glie, modulace a aktivita mozkových genů RAS tedy zůstávají plně objasněny. Stejně tak nepřítomnost určitých genů může naznačovat, že by byly exprimovány za různých fyziologických nebo patologických podmínek, jako je zánět nebo neurodegenerace.

4. Význam mozkového RAS pro kognici a Alzheimerovu chorobu

Vysoký TK je známým rizikovým faktorem AD [19,20]. Vysoký TK může přispívat k rozvoji AD a dalších typů demence negativním ovlivněním mozkové perfuze, permeability hematoencefalické bariéry a amyloid-beta vaskulární clearance. Účinky RAS na dynamiku průtoku krve mozkem nelze přehlédnout. Metabolické teorie pro neurodegeneraci podporují, že snížený průtok krve mozkem se sníženým dodáváním glukózy do neuronů je příčinou buněčné smrti a může zhoršit neurozánět [21–23]. Kromě toho může k tomuto účinku přispívat kardiovaskulární rizikový faktor (CVD), jako je hypercholesterolémie, prostřednictvím alterace aminopeptidáz A a N (AP-A a AP-N), jak bylo dříve uvedeno na modelu transgenních myší (CYP27Tg), nadprodukcí {{9 }}hydroxycholesterol (27-OH), metabolit cholesterolu, který může procházet hematoencefalickou bariérou (BBB). V tomto modelu je vychytávání glukózy sníženo ve všech hlavních oblastech mozku kvůli zvýšeným hladinám 27-OH. Spolu se změnami v AP-A a AP-N tato zvířata vykazovala sníženou prostorovou paměť v Morrisově vodním bludišti ve věku 9 měsíců [24]. Důležité je, že nedávné celogenomové asociační studie identifikovaly ACE jako gen spojený s náchylností k AD [25]. Jedna z těchto variant kódování ACE (ACE1 R1279Q) byla nedávno zkoumána na nových myších modelech a bylo zjištěno, že vede k hipokampální neurodegeneraci a zánětu. Tato neurodegenerace byla výraznější u samic myší, což naznačuje možný mechanismus vyšší náchylnosti k AD u žen [26].

Exprese ACE v mozkové tkáni AD byla spojena se zátěží amyloid-beta (A) a závažností AD. Hladiny ACE v mozkomíšním moku (CSF) byly spojeny s hladinami A [27] a rizikem pozdního nástupu AD [28]. Hladiny ACE v CSF byly zvýšeny u mírné kognitivní poruchy (MCI) a případů AD [29] a u pacientů s AD byla nalezena pozitivní korelace cholesterolu a 27-OH s aktéry systému RAS, spojující metabolismus cholesterolu s regulací RAS v mozku. V jiné studii byla aktivita ACE zvýšena v mozcích AD a korelovala s Braakovým stadiem, zatímco u pacientů s AD bylo zjištěno, že hladiny ACE v CSF klesaly [30]. Kromě toho analýzy z pitev mozku odhalily zvýšené hladiny Agt a Angi/II u pacientů s AD. Zvýšení Agt bylo zjištěno především v gliových buňkách [29], což naznačuje možné narušení syntézy nebo štěpení Agt v pozdních stádiích AD. Ang II zprostředkovává několik neuropatologických procesů u AD [31] a nedávno byl cílem intervence ve fázi II klinických studií AD [32]. Nedávné důkazy naznačují, že angiotenzin IV (AngIV) a jeho receptor (AT4R) mohou být potenciálními terapeutickými cíli [33,34], protože intervence na jeho signalizaci zlepšily kognici a cévní průtok v mozku na myších modelech Alzheimerovy choroby [35,36]. Zdůraznili jsme tedy tvorbu AngIV a jeho vazbu na AT4R jako prospěšnou dráhu (obrázek 2). Nicméně tyto výsledky je třeba převést na lidi a široká aktivita a lokalizace AT4R z nich činí obtížný farmakologický cíl. Modulace TK v mozku je také přímo spojena s nedávno popsaným glymfatickým systémem. Lymfatický systém je složitá síť tvořená prostorem mezi vaskulaturou v mozku a koncovými procesy astroglie [37]. Tento systém dohlíží na odstraňování toxických metabolitů produkovaných neuronální aktivitou a je řízen cirkadiánním rytmem.

Během spánku se zvyšuje průtok CSF v perivaskulárním prostoru a toxické proteiny, jako je amyloid-beta, jsou odstraňovány zvýšenou rychlostí ve srovnání s bdělým stavem [38]. Je zajímavé, že hypertenze snižuje průtok mozkomíšního moku lymfatickým systémem v důsledku jejího vztahu s arteriálním vstupem krve do mozku [39]. Bylo navrženo, že změny ve funkci glymfatického systému mohou být primárním faktorem agregace proteinů a přispívat k neurodegeneraci u různých proteinopatií, včetně AD [39]. Vzhledem k tomu, že glymfatický systém je obtížné studovat, jeho odpověď na terapii inhibicí RAS (RASi), systémově nebo centrálně, nebyla podle našich znalostí hlášena, nicméně změny v lymfatickém systému jsou patrné u spontánně hypertenzních potkanů ​​[39] s důsledky pro zhoršenou clearance A z mozku. Proto je modulace RAS ve vztahu k odstraňování mozkomíšního moku prostřednictvím lymfatického systému mozku velmi novou a potenciálně slibnou linií výzkumu.

protizánětlivý extrakt z cistanche deserticola

5. Léky RAS u AD

Vzhledem ke vztahu mezi rizikem KVO a AD byla studována farmakologická regulace systémového RAS ve vztahu ke kognici a AD. V posledních letech se stále více zohledňuje přeměna antihypertenziv pro léčbu AD [40]. Léčba RASi byla v několika epidemiologických studiích spojena s opožděnou progresí poklesu kognitivních funkcí [20] a se sníženým rizikem výskytu demence [41,42]. Další důkazy ukázaly korelaci mezi kognitivním poklesem stárnutí a hypertenzí zjištěnou během středního věku u neléčených pacientů s hypertenzí [43].

Jiné studie však nenalezly žádnou jasnou souvislost mezi terapií RASi a kognitivním poklesem [44–47]. Metaanalýza zjistila, že terapie RASi významně nezlepšila kognici [48]. Dvě observační studie však zaznamenaly zlepšení kognitivních funkcí a zlepšení parametrů průtoku krve pomocí blokátorů receptorů pro angiotenzin (ARB) jako terapie RASi [49,50]. Blokátory receptoru pro angiotenzin (ARB) byly spojeny se sníženou retencí amyloidu u pacientů ve studiích neurozobrazování [51] a s menším výskytem patologie AD v postmortální studii [52]. Ramipril nezměnil hladiny A v CSF [53], zatímco ARB prokázaly signifikantní snížení tau a p-tau u pacientů s mírnou kognitivní poruchou (MCI) [54] a snížení poklesu A CSF související s věkem -42 u zdravých pacientů po 24 měsících léčby ve srovnání s jinými antihypertenzivy [51]. Několik studií o léčbě RAS na myších modelech pomáhá objasnit mechanismy a role RAS v mozku a AD, které popisujeme v části níže a shrnujeme v tabulce 1.

6. Medikace RAS v modelech myší AD

6.1. ACE inhibitory

V posledním desetiletí bylo provedeno několik studií na myších modelech demence, aby se zjistilo, zda antihypertenziva zacílená na systém RAS mohou mít příznivé účinky na kognici a mechanismy za tím (viz tabulka 1). Perorální podávání centrálně aktivního ACE inhibitoru perindoprilu zabránilo a zlepšilo kognitivní poškození u AD myších modelů prostřednictvím inhibice mozkové ACE aktivity [55,56]. Bylo také popsáno, že kaptopril, další BBB-permeantní ACE inhibitor, oddaluje rozvoj symptomů neurodegenerace u starých myší Tg2576 snížením aktivity ACE v hipokampu a související produkce ROS [57]. Naopak, stejné studie citované výše [55,56] uvádějí, že ACE inhibitory enalapril a imidapril, které nepronikají do mozku, významně neovlivňují kognitivní deficity indukované A. Studie in vitro zjistily, že exprese ACE podporuje clearance A40 a A42 a že inhibice ACE antihypertenzními léky může zvýšit ukládání A (tabulka 1) [65–67]. Na rozdíl od těchto pozorování in vitro většina nálezů in vivo nepodporuje fyziologickou úlohu ACE při regulaci hladin proteinu A v mozku. ACE-deficientní myši skutečně nevykazovaly změnu v koncentraci A [68] a inhibice ACE perindoprilem a kaptoprilem zřejmě neovlivňovala akumulaci A v mozku a distribuci plaku v myších modelech AD [55,56,69]. Potenciální neuroprotektivní účinek BBB-crossing ACE inhibitorů pozorovaný u myší by proto mohl být přisuzován snížení zánětu a oxidačního stresu [56] vyvolaného A spíše než změně jeho hladin nebo tvorbě plaků. Na druhé straně novější studie na APP transgenních myších místo toho zjistila, že inhibice ACE kaptoprilem významně zvýšila ukládání A a že myši s deficitem ACE měly zvýšený poměr A 42/A 40 [70]. Bylo zjištěno, že farmakologická aktivace ACE2 u symptomatických myší Tg2576 snižuje hladiny A42 a IL1- v hipokampu a chrání před kognitivním poklesem, což naznačuje, že exprese ACE2 může mít pozitivní funkci u kognitivních poruch souvisejících s A [71]. Navíc Kehoe a kol. dříve zjistili, že aktivita ACE2 je v lidských mozcích AD snížena [72]. Na rozdíl od toho novější studie uvádí, že ACE2 byl upregulován v mozku pacientů s AD [73]. Tato kontroverzní pozorování naznačují, že je zapotřebí dalšího výzkumu k objasnění korelace mezi expresí genu ACE2 a jeho enzymatickou aktivitou v ose RAS. Existují tedy kontroverzní výsledky o úloze ACE při ukládání A v mozku a další výzkum se zdá být nezbytný k identifikaci cílů zprostředkovávajících příznivé účinky související s modulací ACE.

6.2. ACE inhibitory u starých myší

Příznivé účinky ACE inhibitorů také souvisejí s křehkostí a fyzickými funkcemi během stárnutí, přesahující hranice poznání. Nedávná studie na starých samcích a samicích myší divokého typu byla longitudinálně provedena za účelem posouzení účinku enalaprilu na křehkost [74]. Chronická léčba enalaprilem zmírnila křehkost u samic myší více než u starších myších samců, bez vlivu na krevní tlak. Léčba enalaprilem navíc vedla ke snížení hladin prozánětlivých cytokinů v séru s vyššími příznivými účinky u samic než u samců ve srovnání s kontrolními zvířaty [74]. Tyto pohlavně specifické a systémové protizánětlivé účinky vyvolané ACEi nepropustným pro BBB mohou hrát roli v pozitivních výsledcích ACEi ve vyšších mozkových funkcích. Pro další zkomplikování není mozková permeabilita mnoha léků RAS stanovena, zejména pokud jde o chronické užívání nebo u starších pacientů s vyšší permeabilitou BBB [40].

6.3. Blokátory receptoru angiotenzinu

Ukázalo se, že blokátory receptoru pro angiotenzin (ARB), a zejména antagonisté receptoru angiotenzinu II typu 1 (AT1R), zprostředkovávají pozitivní účinky na kognici na zvířecích modelech AD. Existují rozsáhlé studie uvádějící důkazy, že blokátory AT1R, jako je losartan, valsartan, telmisartan a olmesartan, mohou zachránit nebo zlepšit kognitivní poruchu u AD myší [59–62,75]. Mechanismus související s neuroprotektivními účinky ARB však zůstává nejasný. Jako u léků inhibitorů ACE existují rozporuplné údaje o tom, zda jsou pozitivní účinky ARB na kognitivní funkce zprostředkovány změnou amyloidní patologie či nikoli. Valsartan prokázal schopnost snižovat hladiny mozku A v primárních kulturách kortiko-hippokampálních neuronů [61]. Naopak losartan neměnil ani různá množství A-druhů, ani plakovou zátěž u APP transgenních myší [59,60]. Místo toho bylo popsáno, že losartan významně snižuje markery oxidačního stresu v kůře a hipokampu AD myší na úroveň divokého typu [75]. Byly studovány další podtypy receptorů pro angiotenzin, aby se objasnily mechanismy, které jsou základem přínosů antagonismu AT1R. Blokáda receptorů angiotenzinu II typu 2 (AT2R) vede ke zrušení neuroprotektivních příhod vyvolaných blokátory AT1R, což ukazuje, že AT2R jsou potenciální přispěvatelé k některým výhodám indukovaným ARB. Navzdory tomu přímá aktivace AT2R nedokázala zachránit symptomy související s AD a neuropatologii u myší [75]. To naznačuje, že AT2R hrají roli v účincích indukovaných ARB, ačkoli samotný agonismus AT2R nemusí být dostatečný jako kandidátní léčba k obnovení AD kognitivních poruch. Ukázalo se, že funkce receptoru pro angiotenzin IV (AT4R) je nezbytná pro udržení schopnosti losartanu zachraňovat prostorové učení a paměť u mladých zvířat s APP [35], což dále naznačuje implikaci různých kaskád angiotensin/angiotenzinových receptorů. Nedávná studie na stejném myším modelu APP skutečně zjistila, že podávání angiotenzinu IV je schopné obnovit kognitivní poruchy související s A spolu se snížením oxidačního stresu, nezávisle na patologii A [36]. Toto pozorování bylo podpořeno zvýšením buněčné proliferace, počtu novorozených buněk a dendritické arborizace hipokampálních neuronů u AD myší léčených angiotensinem IV. Kognitivní zlepšení bylo také doprovázeno obnovením cerebrovaskulárních funkcí. Tato zjištění navrhují ARB, a zejména složky kaskády angiotensinu IV/AT4R, jako slibné terapeutické cíle pro prevenci a léčbu neuronových a vaskulárních deficitů souvisejících s AD [33,34].

6.4. Modulace neuroinflammace léky RAS

Rostoucí důkazy z posledních let naznačují roli RAS v neurozánětu souvisejícím s AD [76,77], což navrhuje podávání RASi jako neuroprotektivních, a tudíž potenciálních terapeutických činidel u mozkových poruch. V posledním desetiletí několik studií na myším modelu demence a AD naznačuje modulaci gliové aktivace jako jeden z možných mechanismů zprostředkovávajících pozitivní účinky inhibitorů RAS na kognici.

ACE inhibitory perindopril a captopril mohou bránit aktivaci mikroglií a astrocytů v hippocampu a kortexu myších modelů AD [56,58]. Podobné snížení aktivace mikroglií bylo také pozorováno u myšího modelu Parkinsonovy choroby po chronické léčbě kaptoprilem [78]. Účast RAS na aktivitě gliové funkce v rámci AD byla dále zkoumána po podání ARB. Bylo prokázáno, že telmisartan in vitro významně snižuje produkci prozánětlivých mediátorů a ROS myšími mikrogliálními buňkami [63]. Kromě toho stejná studie pozorovala snížení aktivace hipokampálních/kortikálních mikroglií a makrofágů in vivo u 5XFAD myší. Tato zjištění naznačují hlavní roli mikroglií za příznivými účinky vyvolanými RASi v mozku. Centrálně aktivní blokátory/inhibitory RAS proto mohou představovat slibnou léčbu vedle standardních terapií AD, jako jsou inhibitory cholinesterázy. Na podporu tohoto názoru bylo zjištěno, že inhibice RAS zlepšuje kognitivní poruchy snížením neurozánětu souvisejícího s mikrogliemi také u jiných zvířecích modelů mozkových poruch, jako je neuropsychiatrický lupus a deprese [79–81].

cistanche deserticola přínos: protizánět

7. Nová léčiva RAS

Modulace aminopeptidázy-A (AP-A) a aminopeptidázy-N (AP-N) v mozku prokázala účinné změny v systémovém TK prostřednictvím intracerebroventrikulárních injekcí u potkanů ​​[82,83]. Mechanismy regulace BP navrhované v těchto pracích jsou buď produkce AngIII [82] nebo jeho zvýšený metabolismus [83]. Jiná studie zjistila, že aktivita aminopeptidázy v hippocampu by mohla hydrolyzovat neuroprotektivní peptidy, jako je enkefalin, což ukazuje, že léčba bestatinem je neuroprotektivní proti smrti neuronů CA1 vyvolané nedostatkem kyslíku a glukózy [84]. Kromě své aktivity v mozkovém RAS se AP-A nedávno podílel na agregaci amyloidu prostřednictvím N-terminálního zkrácení A. V této studii inhibice AP-A pomocí RB150 (popsána níže) obnovila hustotu houbových dendritických trnů a redukovala nezralé trny podobné filopodiím v hipokampálních organotypických řezech. Navíc práce prokázala zvýšenou aktivitu AP-A v časných případech AD [85]. Jak bylo diskutováno dříve v tomto přehledu, bylo prokázáno, že environmentální rizikové faktory pro AD, jako jsou metabolity cholesterolu, mění expresi AP-A a AP-N a korelují se sníženou prostorovou pamětí u myší [24]. AP-A a AP-N tedy představují farmakologické cíle s prokázanou účinností při regulaci krevního tlaku. Účinek jejich modulace v kognici a jako preventivní strategie pro AD se však teprve začal charakterizovat. Pro změnu exprese AP-A a AP-N v mozku se vyvíjejí různé léky a my vypracujeme novou třídu malých molekul, které jsou schopny projít BBB, a nanočásticové vektory, které mohou také překonat bariérové ​​problémy dodání mozku.

7.1. Malé molekuly pro modulaci APA a APN.

EC33 a jeho proléčivo RB150/Firibastat EC33 ((S)-3-amino-4-merkapto-butylsulfonová kyselina) je perorálně podávaný inhibitor AP-A, který nemůže překročit BBB [86]. Nicméně při intracerebrální injekci do komor (až 100 mikrogramů) EC33 inhiboval mozkovou aktivitu AP-A v rozmezí 12 až 50 mikrogramů u myší při vědomí [87] a v jiné studii inhiboval produkci AngIII, jak bylo pozorováno. radioaktivním značením [3H]Ang III [88]. Protože EC33 nemůže vstoupit do mozku, bylo vyvinuto proléčivo RB150, také známé jako firibastat. Firibastat může procházet přes BBB při perorálním podání a nemění TK u normotenzních potkanů. Toto proléčivo může procházet BBB a vstupovat do mozku, kde štěpení jeho centrálního disulfidového můstku mozkovými reduktázami uvolňuje dvě molekuly EC33. U potkanů ​​vykazovala aktivitu snížení TK od 2 do 15 hodin po podání [89]. Jak již bylo zmíněno v této práci, prokázaná aktivita firibastatu na neurodegeneraci je založena na inhibici aktivity aminopeptidázy oproti A , což snižuje množství toxických druhů A a jeho účinek na fyziologii neuronů [85].

Také jsme zmínili, že vazokonstrikce a snížení glymfatického toku by mohly podporovat agregaci proteinů v mozku; proto by firibastat prostřednictvím aktivity EC33 v mozku mohl potenciálně zlepšit tyto rizikové faktory, které ovlivňují kognici přímo snížením aktivity AP-A a hladin AngIII. Firibastat dosáhl fáze IIb klinické studie nazvané NEW-HOPE (NCT03198793), ve které prokázal bezpečnost a účinnost snížení TK u vysoce rizikových populací [90].

7.2. NI929 a NI956/QGC006

EC33 byl nejprve navržen jako systémový inhibitor AP-A a ukázalo se, že vazba AP-A byla dostatečná ke snížení jeho aktivity [86]. Nepeptidová NI929 (kyselina [3S,4S]-3-amino- 4-merkapto-6-fenyl-hexan-1-sulfonová), je malá molekula se silnou aktivitou jako AP-A inhibitor, 10krát účinnější než EC33 in vitro (Ki=30 nmol) a schopný proniknout přes BBB do mozku [91]. Když je NI929 dimerizován disulfidovým můstkem, tvoří dimer nazvaný NI956, jehož hlavní výhodou je schopnost procházet přes BBB při orálním podání. Kromě toho by NI956 účinně snižoval aktivitu AP-A, aniž by měnil plazmatické koncentrace sodíku a draslíku při 10-násobku dávky frakce oproti dávce požadované pro RB150. Bohužel tento lék byl testován pouze na zvířatech a klinické studie nebyly hlášeny.

7.3. Vícestupňové dodávací vektory (MDV) a nanočástice pro terapii RASi

Vývoj MDV se řídí potřebou dodávacího systému, který může aktivně využívat transportéry v BBB, jako je transferin [92,93]. Z toho také vyplývá potřeba zacílit na specifický cíl nebo skupinu cílů přítomných v buňkách, které lze také použít jako cílení specifické pro buňky [94]. MDV byly původně vyvinuty k léčbě určitých typů nádorů, které ve svém jádru ukrývají rakovinné kmenové buňky a produkují rozsáhlé vrstvy pojivové a vaskulární tkáně [92]. V těchto nádorech mají MDV počáteční povlak, který umožní vektoru vstoupit do první vrstvy (prvních vrstev) tkáně, která uvolní vektor potažený ligandem, který poskytuje cílovou specificitu. Po navázání ligand-receptor je vektor internalizován do buněk a uvolňuje léčivo, které má terapeutické účinky. Vizualizace nádorové vrstvy jako BBB však dala podnět k myšlence použití vícestupňového potahu k dodání přímo do mozku [95,96].

MDV se již nejeví jako nová myšlenka, nicméně nedávné objevy lysozomální signalizace otevírají cestu novým aplikacím, které mohou těžit z poskytování MDV. U určitých typů rakoviny je signalizace bolesti transdukována receptory spojenými s G (GPCR), které jsou po aktivaci internalizovány do vezikul v nervových buňkách [97]. Normálně tento mechanismus vede ke snížení signalizace bolesti kvůli nedostupnosti GPCR vázat své ligandy, avšak u rakoviny mohou internalizované GPCR pokračovat v signalizaci z internalizovaných lysozomů, což se převádí na chronickou bolest, která nereaguje. k léčbě opioidy [98]. K řešení tohoto problému Jimenez-Vargas a spolupracovníci navrhli systém nanočástic, který využívá kyselé pH přítomné uvnitř lysozomů, kde jsou GPCR internalizovány. Tyto nanočástice mají ligand, který inaktivuje signalizaci G proteinu downstream od GPCR a je uvolňován pouze za kyselých podmínek lysozomů, čímž se zabrání nespecifické vazbě spojené s inhibitory GPCR a řádově se sníží účinná dávka [99].

Angiotensinová signalizace závisí, alespoň částečně, na GPCR, které rekrutují arestiny k internalizaci angiotenzinových receptorů jako způsob desenzibilizace [1100]. Komplexy angiotenzin-receptor-arestin jsou zaměřeny na endozom, aby napomáhaly recyklaci nebo degradaci receptorů [101]. Nicméně po vytvoření komplexů zachycujících ATR může dojít k alternativní signalizaci a lešení, protože arestiny mohou rekrutovat několik signálních molekul k receptorům již zakotveným v endozomech [100]. To představuje možnou signální cestu pro mozkový RAS, který přetrvává i poté, co angiotenzinové peptidy nejsou přítomny, což potenciálně brání terapii RASi. Bylo by tedy možné nasměrovat blokátory receptoru angiotensinu, které se budou vázat pouze za kyselých endozomálních podmínek, což umožní regulovat signalizaci krevního tlaku bez ohledu na množství izoforem angiotenzinu přítomných v mozku. To by znamenalo změny v endozomální recyklaci ATR, protože jejich blokování v endozomech by mohlo zvýšit jejich degradaci proteazomovými nebo autofagickými mechanismy. Navíc, protože blokátory ATR mohou být malé molekuly, jsou vhodné k navázání na MDV a potenciálně k systémovému podávání [101,102]. Navrhujeme, že celkový účinek blokování signalizace angiotensinu v mozku může působit tak, že zabrání aktivaci glií (vzhledem k jejich expresi pouze AT1R) a možná vazokonstrikci, čímž se zlepší průtok krve a dostupnost glukózy pro neuronální funkce. Důkaz koncepčních terapií na zvířecích modelech ukázal, že je možné vázat inhibitory RAS na nanočástice na bázi polymerů s účinky snižujícími TK [103]. Lipidové nanočástice obsahující siRNA pro angiotenzinogen navíc vykazovaly účinky na snížení TK u potkanů ​​[104], ačkoli tato terapie je umístěna před signální dráhou, zatímco my navrhujeme regulovat signalizaci po aktivaci ATR, což zajišťuje specifičtější terapii že například inhibují signalizaci RAS v astrocytech, ale ne ve vaskulárních buňkách, aniž by se změnily globální hladiny Ang.

účinky cistanche deserticola

8. Budoucí perspektivy

Ze zde uvedených studií lze identifikovat několik cest pro výzkum RAS mozku. Zmínili jsme použití nanočástic k inhibici signalizace RAS po aktivaci ATR, nicméně mechanismy zahrnující lysozomální signalizaci a lešení v mozkovém RAS zůstávají do značné míry neprozkoumané. Například aktivace AT1R vede k signalizaci druhého posla, která stimuluje membránové proteázy, jako je ADAM, které zase mohou aktivovat další tyrozinkinázové receptory [105]. Pokud je nám známo, není jasné, zda se tento jev vyskytuje v astrocytech nebo vaskulárních buňkách v mozku.

24-S-hydroxycholesterol (24-OH) a 27-OH jsou metabolity cholesterolu, které mohou aktivovat RAS v neuronových buňkách in vitro [24,106]. Kromě toho mají tyto oxysteroly jasné modulační účinky na synaptickou funkci, přičemž aktivace CYP46A1 je neuroprotektivní [107–111] a vysoká hladina 27-OH je škodlivá [24,112–114]. Pokud jde o zvířecí modely pro AD, existuje jen velmi málo příkladů, které kombinují rizikové faktory, jako je hypercholesterolémie, se známými genetickými změnami vedoucími k amyloidóze. Myši CYP27Tg nemají samy o sobě neurodegeneraci, není však známo, jak by tyto fenotypy synergizovaly s genetickými modely, které nadměrně produkují amyloid beta, aby podpořily smrt neuronů. Naopak aktivace CYP46A1 byla studována jako farmakologický cíl pro Alzheimerovu chorobu a Huntingtonovu chorobu [107,109,110], ale mechanismy nabízející neuroprotekci nejsou dosud dobře pochopeny. CYP46Tg, myší model nadměrně exprimující CYP46A1 s vysokými hladinami 24-OH [115], nebyl studován v kontextu neurodegenerace AD, kde by mohl podporovat neuroprotekci a udržovat kognici během stárnutí, jak naznačují behaviorální studie na CYP46Tg sám [107].

Nedávné objevy o cirkadiánní modulaci čistícího systému mozku otevírají cestu ke studiu nových terapií proteinopatií. Terapeutické přístupy k léčbě amyloidózy nikdy nezvažovaly, že vyšší rychlost clearance probíhá v mozku během spánku [116], což okamžitě naznačuje, že mezi terapií melatoninem a RASi u pacientů lze nalézt určitou souvislost. U potkanů ​​melatonin vykázal modulaci inzulínem regulované aminopeptidázy (IRAP) v epifýze [117] a dříve se uvádělo, že inhibice IRAP může zlepšit kognici [118]. Vztah mezi těmito molekulami však zbývá studovat u lidí.

Konečně existují silné důkazy, že AD může být multifaktoriální [119–122], což zdůrazňuje význam stratifikace kohorty pro studijní intervence v neurodegeneraci. Věková stratifikace zlepšuje analýzu kohort pro odhad rizika genotypu APOE [123]. Kromě toho bylo studováno správné profilování zánětlivých biomarkerů specifické pro pacienta jako strategie ke zlepšení diagnostiky a prognózy u AD a Parkinsonovy nemoci [124]. Studie zaměřené na použití terapií RASi u lidí je proto třeba posílit adekvátní a relevantní stratifikací pacientů, aby bylo možné nalézt jasnější souvislosti mezi funkcí mozkového RAS a kognicemi. To jistě povede k objevu lepších cílů pro zlepšení kognitivních funkcí prostřednictvím modulace mozkového RAS a zvýšení alternativ pro léčbu AD a dalších neurodegenerativních onemocnění.