Smadzeņu renīna-angiotenzīna sistēma kā jauns un potenciāls Alcheimera slimības terapeitiskais mērķis

Kontaktpersona: Odrija Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-pasts:audrey.hu@wecistanche.com

Rauls Loera-Valensija 1,*, Frančeska Eroli 1, Sāra Garsija-Ptačeka 2,3 un Silvija Maioli 1,*

1 Alcheimera pētījumu centrs, Neirobioloģijas aprūpes zinātņu un sabiedrības departaments, Neirogeriatrijas nodaļa, Karolinska Institutet, 171 64 Stokholma, Zviedrija;

2 Alcheimera pētījumu centrs, Neirobioloģijas aprūpes zinātņu un sabiedrības departaments, Klīniskās geriatrijas nodaļa, Karolinska Institutet, 171 64 Stokholma, Zviedrija;

3 Novecošanās un iekaisuma tēma, Smadzeņu novecošanās tēma, Karolinskas universitātes slimnīca, 141 57 Stokholma, Zviedrija

Abstrakts

Smadzeņu renīna-angiotenzīna sistēmas (RAS) aktivizēšanai ir galvenā loma izziņas patofizioloģijā. Lai gan smadzeņu RAS jau iepriekš tika pētīts hipertensijas kontekstā, maz ir zināms par tās lomu un regulējumu saistībā ar neironu funkciju un tās modulāciju. Adekvāta asins plūsma smadzenēs, kā arī pareiza vielmaiņas blakusproduktu attīrīšana kļūst ļoti svarīga neirodeģeneratīvu traucējumu, piemēram, Alcheimera slimības (AD), klātbūtnē. RAS inhibīcijas (RASi) zāles, kas var iekļūt centrālajā nervu sistēmā, ir devušas neskaidrus rezultātus AD pacientu izziņas uzlabošanā. Līdz ar to klīniskajos pētījumos, lai modificētu AD, tiek apsvērta tikai viena Rasi terapija. Turklāt neģenētisko faktoru, piemēram, hiperholesterinēmijas, loma AD patofizioloģijā lielākoties nav raksturota, pat ja ir pierādījumi, ka tas var izraisīt RAS un izziņas izmaiņas dzīvnieku modeļos. Šeit mēs pārskatām pierādījumus par smadzeņu RAS funkciju izziņas un AD patoģenēzē un apkopojam pierādījumus, kas to saista ar hiperholesterinēmiju un citiem riska faktoriem. Mēs pārskatām esošās zāles Rasi terapijai un demonstrējam pētījumus par jaunām zālēm, tostarp mazām molekulām un nano piegādes stratēģijām, kas var mērķēt uz smadzeņu RAS ar potenciāli augstu specifiskumu. Mēs ceram, ka turpmāki pētījumi par smadzeņu RAS funkciju un modulāciju novedīs pie novatoriskām terapijām, kas beidzot var uzlabot AD neirodeģenerāciju.

Atslēgvārdi: Alcheimera slimība; renīna-angiotenzīna sistēma; peles modeļi; izziņa; hipertensija

cistanche deserticola ekstrakta iedarbība

1 Renīna-angiotenzīna sistēma (RAS) smadzenēs

Kopš tā pirmo reizi aprakstīta pirms 120 gadiem, nepārtraukti tiek atklāti jauni renīna-angiotenzīna sistēmas (RAS) komponenti dažādos audos un fizioloģiskos stāvokļos, mācot mums par tās raksturīgo sarežģītību [1], kas kļūst pastiprināta smadzenēs, kur sarežģītās problēmas. sadalījums starp neirogliālo tīklu un asinsvadu sistēmu, šķidruma homeostāze un vielmaiņas diennakts kontrole ir apgrūtinājusi izolāciju un izpēti. Kamēr notiek asas debates par RAS nozīmi smadzenēs attiecībā uz sirds un asinsvadu funkciju un asinsspiediena (BP) regulēšanu [2,3], smadzeņu RAS sistēmas vissvarīgākā iezīme tiek ignorēta, un tā ir tās loma. izziņā un neirodeģenerācijā. Lai attīstītu šo svarīgo lomu smadzeņu RAS sistēmai, mēs pārskatīsim dažus pierādījumus, kas apstiprina smadzeņu RAS sistēmas esamību, un pēc tam apspriedīsim tās nozīmi izziņā un saistībā ar neirodeģeneratīvām slimībām, piemēram, Alcheimera slimību (AD). Turklāt pagājušajā gadā tika konstatēts, ka perifērā RAS ir iesaistīta COVID{5}} patoģenēzē, jo SARS-CoV2 izmanto un modulē angiotenzīna enzīma 2 (ACE2) ekspresiju, lai veicinātu tā iekļūšanu gļotādas [4]. Tika ziņots par neiroloģiskiem simptomiem, un nesen veiktais AK Biobank attēlveidošanas pētījums (iepriekš pārskatīts) parādīja tilpuma samazināšanos kreisajā parahipokampālajā, orbitofrontālajā un salu reģionos pat pēc vieglas COVID{12}} infekcijas, parādot, ka centrālās nervu sistēmu ietekmē arī COVID-19. Šīs neiroloģiskās sekas var būt saistītas ar RAS [5], jo īpaši tāpēc, ka ACE2 izpaužas neironos un mikroglijās (1. un 2. attēls).

1. attēls. RAS sistēmas gēni peles smadzeņu šūnās. Attēlā parādīti gēni, kas izteikti peles smadzeņu galvenajos šūnu tipos, kas iegūti ar vienas šūnas sekvencēšanu. Gēni melnā krāsā parāda palielinātu ekspresiju (gan kopiju skaitu, gan ekspresējošo atsevišķu šūnu skaitu) šajā šūnu tipā. Agt-angiotensinogēns. Ace-angiotenzīnu konvertējošais enzīms. Ace2 Angiotenzīnu konvertējošais enzīms 2. Agtr2-tips-2 angiotenzīna II receptors. Agtr1a tips{12}}A angiotenzīna II receptors. Agtr1b-{15}}B tipa angiotenzīna II receptors. Agtrap tipa-1 angiotenzīna II receptoru saistītais proteīns. Atp6ap2-Renīna receptors. Ren1-Reņins-1. MasR-Mas saistīts ar G-proteīnu saistīts receptors. AP-A-aminopeptidāze A (pazīstama arī kā Enpep). AP-N-aminopeptidāze N (pazīstama arī kā Anpep). Rnpep ir aminopeptidāzes B gēns (pazīstams arī kā AP-B). Lnpep ir gēns, kas kodē angiotenzīna IV receptoru. Ņemiet vērā, ka ekspresijas dati tika iegūti no WT dzīvnieka, un gēnu ekspresijas trūkums noteiktos šūnu tipos var nozīmēt, ka šādi gēni tiek ekspresēti noteiktā situācijā, piemēram, iekaisumā vai AD.

2. attēls. Smadzeņu RAS sastāvdaļas. No smadzeņu šūnu tipiem neironi ir tie, kas ekspresē gēnus, kas ietver klasisko angiotenzīna ceļu, sākot no angiotenzinogēna (AGT) ģenerēšanas, ko renīns pārvērš par angiotenzīnu I (AngI), kas pēc tam tiek pārveidots par angiotenzīnu. II (AngII) ar angiotenzīnu konvertējošā enzīma (AKE) palīdzību. Renīns var signalizēt par renīna receptoriem (RENR), kuru neironiem ir augsts ekspresijas līmenis (atzīmēts melnā krāsā). AngII var signalizēt par receptoriem AT1R un AT2R, kas atrodas neironos. AngII saistīšanās ar AT1Rs parasti tiek uzskatīta par kaitīgu (sarkanas bultiņas), savukārt saistīšanai ar AT2R ir neiroprotektīva iedarbība (zilas bultiņas). AngII var pārvērst par Ang1-7 ar angiotenzīnu konvertējošā enzīma 2 (ACE2) palīdzību, un tā saistīšanās ar Mas receptoru (MASR) bieži ir saistīta ar vazodilatāciju, pretiekaisuma iedarbību un oksidācijas samazināšanos (arī zilā krāsā). bultiņas). Jaunajiem RAS ceļiem aminopeptidāzes A un B (AP-A/AP-B) var pārvērst AngII par angiotenzīnu III (AngIII), ko pēc tam aminopeptidāze B pārvērš par angiotenzīnu IV (AngIV). Jāatzīmē, ka nākamā aminopeptidāze šajā ceļā, aminopeptidāze-N (AP-N) tiek ekspresēta tikai nelielā oligodendrocītu apakškopā, kas rada jautājumu par to, vai AngIII var sasniegt oligodendrocītus, lai pārvērstu par AngIV, kas pēc tam saistītu AT4R, kas atrodas visos šūnu veidos. Tādā pašā veidā oligodendrocīti un mikroglia ekspresē tikai attiecīgi ACE un ACE2, tādējādi radot jautājumu par tā kanonisko substrātu izcelsmi. Turklāt astrocītiem ir augsts AGT ekspresijas līmenis, kas liecina, ka tie varētu to transportēt uz neironiem metabolismam. Visbeidzot, AngII var nākt arī no perifērijas, jo endotēlija šūnas ekspresē AKE. Iespējams, BBB traucējumi AD (zvaigznes forma) atvieglo AngII infiltrāciju smadzenēs un tā saistīšanos ar astrocītiem un mikroglijiem, kuriem ir tikai AT1R un kas var aktivizēt iekaisuma kaskādes, vienlaikus radot vazokonstrikciju. AD var uzlabot sarkanās bultiņas, vienlaikus samazinot zilās. Attēls ir balstīts uz vienas šūnas ekspresijas datiem, kas parādīti 1. attēlā. Šūnu veidi nav mērogoti, un šajā diagrammā nav paredzēta organellu lokalizācija.

2. Visi galvenie RAS spēlētāji ir klāt smadzenēs

Ir gadu desmitiem ilgi pierādījumi par renīna un renīnam līdzīgas aktivitātes klātbūtni neironu šūnās un smadzenēs kopumā. Renīns tika identificēts žurku primārajās neironu un glia šūnās [7], un imūnhistoķīmiskās metodes parāda renīnam līdzīgu aktivitāti žurku un peļu smadzenēs [8]. Molekulāro metožu attīstība liecina, ka smadzenēs ir aktīvi vairāku RAS gēnu promotoru reģioni [9], bet mūsdienās par RAS gēnu ekspresiju var iepazīties vienšūnu sekvencēšanas bibliotēkās no peļu un cilvēku smadzenēm, kur tas ir acīmredzams. ka daudzi RAS sistēmas komponenti, piemēram, renīns, angiotenzinogēns, aminopeptidāzes un RAS specifiskie otrie kurjeri, tiek ekspresēti vienā vai vairākos smadzeņu šūnu tipos, kā parādīts 1. un 2. attēlā [6,10–12]. Tas apstiprina sākotnējos atklājumus, kad angiotenzinogēna mRNS ekspresija vispirms tika aprakstīta astrocītos [13] un vēlāk aprakstīta arī neironos [14]. Visbeidzot, ir plaši fizioloģiski pierādījumi par smadzeņu RAS sistēmas darbību un tās ietekmi, piemēram, ja renīnu vai angiotenzīnu II (Ang II) ievada centrāli žurku smadzenēs, izraisot sistēmiskā asinsspiediena (BP) paaugstināšanos. [15], vai izmantojot transgēnas žurkas, kurām trūkst smadzeņu angiotenzinogēna un kurām attīstās cukura diabēts ar sistēmisku BP samazināšanos [16].

cistanche deserticola ieguvums

3. Pārskats par RAS signalizāciju

Klasiskais asinsspiediena RAS modulācijas ceļš perifērijā sākas ar renīna izdalīšanos ar nieru arteriolām asinsritē. Pēc tam renīns pārvērš angiotensinogēnu (Agt) par angiotenzīnu I (Ang I), kas pēc tam ar angiotenzīnu konvertējošā enzīma (AKE) palīdzību tiek pārveidots par angiotenzīnu II (Ang II). Ang II saistīšanās ar angiotenzīna 1 receptoriem (AT1Rs) izraisa vazokonstrikciju, savukārt saistīšanās ar angiotenzīna 2 receptoriem (AT2Rs) izraisa vazodilatāciju [17]. Smadzeņu kontekstā gan renīnu, gan angiotenzinogēnu ražos astrocīti un citas šūnas tādos reģionos kā amigdala, retikulārais veidojums, hipokampa CA1 un CA3 reģioni [9]. Pēc tam BP modulācijas aktivitāte ir atkarīga no endotēlija šūnām un gludo muskuļu šūnām, kas ekspresē ATR, un ar G-proteīnu saistītiem MAS receptoriem (MasR), kas var izraisīt vazokonstrikciju vai vazodilatāciju. Mēs izveidojām pārskatu par smadzeņu RAS signalizāciju dažādos šūnu veidos, pamatojoties uz vienas šūnas ekspresijas datiem, kas parādīti 2. attēlā. Šajā kontekstā Ang II un AngIII ģenerēšana parasti tiek uzskatīta par kaitīgu neironu funkcijai, ņemot vērā, ka saistīšanās ar AT1Rs izraisa vazokonstrikcijai, kas varētu veicināt olbaltumvielu agregāciju un samazināt glikozes pieejamību neironiem, kā tas tiks apspriests vēlāk šajā darbā. Tajā pašā ietvaros Ang 1–7 saistīšanās ar MasR glia šūnās bieži izraisa vazodilatāciju un pretiekaisuma iedarbību [18]. 2. attēlā mēs pieņemam, ka ceļi, kas kaitē neironu funkcijai (atzīmēti sarkanā krāsā), tiks uzlaboti AD, bet neiroprotektīvie ceļi (bultiņas zilā krāsā) tiks samazināti. Mēs vēlamies uzsvērt, ka mūsu ierosinātā sistēma ir balstīta uz atsevišķu smadzeņu šūnu ekspresijas profilu. Tādējādi smadzeņu RAS gēnu neironu un glia mijiedarbība, modulācija un aktivitāte vēl nav pilnībā noskaidrota. Tādā pašā veidā noteiktu gēnu trūkums var likt domāt, ka tie varētu tikt izteikti dažādos fizioloģiskos vai patoloģiskos apstākļos, piemēram, iekaisumos vai neirodeģenerācijā.

4. Smadzeņu RAS nozīme izziņas un Alcheimera slimības gadījumā

Augsts asinsspiediens ir zināms AD riska faktors [19,20]. Augsts BP var veicināt AD un citu demences veidu attīstību, negatīvi ietekmējot smadzeņu perfūziju, hematoencefālisko barjeras caurlaidību un amiloid-beta asinsvadu klīrensu. Nevar nepamanīt RAS ietekmi uz smadzeņu asinsrites dinamiku. Metabolisma teorijas neirodeģenerācijas atbalstam, kas samazina asins plūsmu smadzenēs ar samazinātu glikozes piegādi neironiem, ir šūnu nāves cēlonis un var pasliktināt neiroiekaisumu [21–23]. Turklāt kardiovaskulārais riska faktors (CVD), piemēram, hiperholesterinēmija, var veicināt šo efektu, mainot aminopeptidāzes A un N (AP-A un AP-N), kā iepriekš ziņots par transgēnu peles modeli (CYP27Tg), pārproducējot {{9 }}hidroksiholesterīns (27-OH), holesterīna metabolīts, kas var šķērsot hematoencefālisko barjeru (BBB). Šajā modelī glikozes uzņemšana ir samazināta visos galvenajos smadzeņu apgabalos, jo palielinās 27-OH līmenis. Kopā ar AP-A un AP-N izmaiņām šiem dzīvniekiem Morisa ūdens labirintā 9 mēnešu vecumā bija samazināta telpiskā atmiņa [24]. Svarīgi, ka jaunākie genoma mēroga asociācijas pētījumi ir identificējuši AKE kā gēnu, kas saistīts ar jutību pret AD [25]. Viens no šiem AKE kodēšanas variantiem (ACE1 R1279Q) nesen tika pētīts jaunos peļu modeļos, un tika konstatēts, ka tas izraisa hipokampu neirodeģenerāciju un iekaisumu. Šī neirodeģenerācija bija izteiktāka peļu mātītēm, kas liecina par iespējamu mehānismu lielākai jutībai pret AD sievietēm [26].

AKE ekspresija AD smadzeņu audos bija saistīta ar amiloid-beta (A) slodzi un AD smagumu. Cerebrospinālā šķidruma (CSF) AKE līmenis bija saistīts ar A līmeni [27] un vēlīnas AD risku [28]. CSF AKE līmenis bija paaugstināts vieglu kognitīvo traucējumu (MCI) un AD gadījumos [29], un tika konstatēta pozitīva holesterīna un 27-OH korelācija ar RAS sistēmas dalībniekiem AD pacientiem, saistot holesterīna metabolismu ar smadzeņu RAS regulēšanu. Citā pētījumā AKE aktivitāte bija paaugstināta AD smadzenēs un korelēja ar Braak stadijām, savukārt tika konstatēts, ka AKE līmenis CSF pazeminājās AD pacientiem [30]. Turklāt smadzeņu autopsiju analīzes atklāja paaugstinātu Agt un Angi / II līmeni AD pacientiem. Agt palielināšanās tika konstatēta galvenokārt glia šūnās [29], kas liecina par iespējamu Agt sintēzes vai šķelšanās traucējumiem AD vēlīnās stadijās. Ang II mediē vairākus AD neiropatoloģiskus procesus [31], un tas nesen bija paredzēts intervencei AD II fāzes klīniskajos pētījumos [32]. Jaunākie pierādījumi liecina, ka angiotenzīns IV (AngIV) un tā receptors (AT4R) var būt potenciāli terapeitiski mērķi [33,34], jo iejaukšanās tā signalizācijā uzlaboja izziņu un asinsvadu plūsmu Alcheimera slimības peļu modeļu smadzenēs [35,36]. Tādējādi mēs esam uzsvēruši AngIV ģenerēšanu un tā saistīšanos ar AT4R kā labvēlīgu ceļu (2. attēls). Tomēr šie rezultāti joprojām ir jāpārvērš cilvēkiem, un AT4R plašā aktivitāte un lokalizācija padara to par sarežģītu farmakoloģisku mērķi. BP modulācija smadzenēs ir arī tieši saistīta ar nesen aprakstīto glimfātisko sistēmu. Limfātiskā sistēma ir sarežģīts tīkls, ko veido telpa starp smadzeņu asinsvadiem un astroglijas gala procesiem [37]. Šī sistēma pārrauga neironu aktivitātes radīto toksisko metabolītu attīrīšanu, un to kontrolē diennakts ritms.

Miega laikā palielinās CSF plūsma perivaskulārajā telpā, un toksiskās olbaltumvielas, piemēram, amiloīds-beta, tiek izvadītas ātrāk nekā nomodā [38]. Interesanti, ka hipertensija samazina CSF plūsmu caur limfātisko sistēmu, jo tā ir saistīta ar asiņu arteriālo iekļūšanu smadzenēs [39]. Ir ierosināts, ka izmaiņas glimfātiskās sistēmas funkcijās var izraisīt olbaltumvielu agregāciju un veicināt neirodeģenerāciju dažādās proteinopātijās, tostarp AD [39]. Tā kā glimfātisko sistēmu ir grūti pētīt, mums nav ziņots par tās reakciju uz RAS inhibīcijas (RASi) terapiju sistēmiski vai centralizēti, tomēr limfātiskās sistēmas izmaiņas ir acīmredzamas žurkām ar spontāni hipertensiju [39], kas var ietekmēt. par traucētu A klīrensu no smadzenēm. Tāpēc RAS modulācija saistībā ar CSF attīrīšanu caur smadzeņu limfātisko sistēmu ir ļoti jauns un potenciāli daudzsološs pētījumu virziens.

pretiekaisuma cistanche deserticola ekstrakts

5. RAS medikamenti AD

Sakarā ar saistību starp CVD risku un AD, tika pētīta sistēmiskās RAS farmakoloģiskā regulēšana saistībā ar izziņu un AD. Pēdējos gados arvien vairāk tiek ņemta vērā antihipertensīvo zāļu atkārtota izmantošana AD terapijai [40]. Vairākos epidemioloģiskos pētījumos RASi terapija tika saistīta ar aizkavētu kognitīvās pasliktināšanās progresēšanu [20] un samazinātu demences sastopamības risku [41,42]. Papildu pierādījumi liecināja par korelāciju starp kognitīvo novecošanas samazināšanos un hipertensiju, kas konstatēta pusmūža laikā neārstētu hipertensijas pacientu vidū [43].

Tomēr citos pētījumos netika atklāta skaidra saikne starp RASi terapiju un kognitīvo samazināšanos [44–47]. Metaanalīze atklāja, ka RASi terapija būtiski neuzlaboja izziņu [48]. Tomēr divos novērošanas pētījumos tika ziņots par kognitīvo uzlabojumu un asins plūsmas parametru uzlabošanos ar angiotenzīna receptoru blokatoriem (ARB) kā RASi terapiju [49,50]. Angiotenzīna receptoru blokatori (ARB) ir saistīti ar samazinātu amiloīda aizturi pacientiem neiroattēlveidošanas pētījumos [51] un ar mazāku AD patoloģiju pēcnāves pētījumā [52]. Ramiprils nemainīja A līmeni cerebrospinālajā šķidrumā [53], savukārt ARB uzrādīja būtisku tau un p-tau samazināšanos pacientiem ar viegliem kognitīviem traucējumiem (MCI) [54] un samazināja ar vecumu saistītu CSF A samazināšanos -42 veseliem pacientiem pēc 24 mēnešu ārstēšanas, salīdzinot ar citiem antihipertensīviem līdzekļiem [51]. Vairāki pētījumi par RAS medikamentiem peles modeļos palīdz noskaidrot RAS mehānismus un lomu smadzenēs un AD, ko mēs aprakstām zemāk esošajā sadaļā un apkopojam 1. tabulā.

6. RAS medikamenti AD peles modeļos

6.1. AKE inhibitori

Pēdējā desmitgadē tika veikti vairāki pētījumi ar demences peļu modeļiem, lai noskaidrotu, vai antihipertensīvie līdzekļi, kas vērsti uz RAS sistēmu, var labvēlīgi ietekmēt izziņu un tās pamatā esošos mehānismus (sk. 1. tabulu). Centrāli aktīvā AKE inhibitora perindoprila perorāla ievadīšana novērsa un uzlaboja kognitīvos traucējumus AD peļu modeļos, inhibējot smadzeņu AKE aktivitāti [55,56]. Tika ziņots, ka kaptoprils, vēl viens BBB caurlaidīgs AKE inhibitors, aizkavē neirodeģenerācijas simptomu attīstību vecām Tg2576 pelēm, samazinot hipokampu AKE aktivitāti un ar to saistīto ROS veidošanos [57]. Un otrādi, tie paši iepriekš minētie pētījumi [55,56] ziņoja, ka smadzenēs neiekļūstošie AKE inhibitori enalaprils un imidaprils būtiski neietekmēja A izraisītos kognitīvos traucējumus. In vitro pētījumos atklājās, ka AKE ekspresija veicina A 40 un A 42 klīrensu un ka AKE inhibīcija ar antihipertensīviem līdzekļiem var veicināt A nogulsnēšanos (1. tabula) [65–67]. Atšķirībā no šiem in vitro novērojumiem lielākā daļa in vivo atklājumu neatbalsta AKE fizioloģisko lomu smadzeņu A proteīna līmeņa regulēšanā. Patiešām, pelēm ar AKE deficītu netika konstatētas izmaiņas A koncentrācijā [68], un AKE inhibīcija ar perindoprilu un kaptoprilu, šķiet, neietekmēja smadzeņu A uzkrāšanos un aplikuma izplatību AD peļu modeļos [55, 56, 69]. Tāpēc pelēm novērotā BBB šķērsojošo AKE inhibitoru iespējamā neiroprotektīvā iedarbība varētu būt saistīta ar A izraisītā iekaisuma un oksidatīvā stresa samazināšanos [56], nevis ar tā līmeņa vai aplikuma veidošanās izmaiņām. No otras puses, jaunākā pētījumā ar APP transgēnām pelēm tā vietā tika atklāts, ka AKE inhibīcija ar kaptoprilu ievērojami uzlaboja A nogulsnēšanos un ka pelēm ar AKE deficītu bija paaugstināta A 42/A 40 attiecība [70]. Tika konstatēts, ka ACE2 farmakoloģiskā aktivizēšana simptomātiskām Tg2576 pelēm samazina A 42 un IL1- līmeni hipokampā un pasargā no kognitīvās funkcijas samazināšanās, kas liecina, ka ACE2 ekspresija var pozitīvi ietekmēt ar A saistītus kognitīvos traucējumus [71]. Turklāt Kehoe et al. iepriekš tika konstatēts, ka ACE2 aktivitāte cilvēka AD smadzenēs ir samazināta [72]. Pretstatā tam jaunāks pētījums ziņoja, ka AD pacientu smadzenēs tika paaugstināts ACE2 regulējums [73]. Šie pretrunīgie novērojumi liecina, ka ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noskaidrotu korelāciju starp ACE2 gēna ekspresiju un tā fermentatīvo aktivitāti RAS asī. Tādējādi ir pretrunīgi rezultāti par AKE lomu A nogulsnēšanā smadzenēs, un šķiet, ka ir nepieciešama turpmāka izmeklēšana, lai identificētu mērķus, kas veicina labvēlīgo ietekmi, kas saistīta ar AKE modulāciju.

6.2. AKE inhibitori vecām pelēm

AKE inhibitoru labvēlīgā ietekme ir saistīta arī ar vājumu un fiziskajām funkcijām novecošanas laikā, kas pārsniedz izziņas robežas. Nesen tika veikts pētījums ar gados veciem savvaļas tipa peļu tēviņiem un mātītēm, lai novērtētu enalaprila ietekmi uz vājumu [74]. Hroniska ārstēšana ar enalaprilu peļu mātītēm mazināja trauslumu vairāk nekā vecākiem peļu tēviņiem, neietekmējot asinsspiedienu. Turklāt terapija ar enalaprilu samazināja pro-iekaisuma citokīnu līmeni serumā ar lielāku labvēlīgo ietekmi uz mātītēm nekā tēviņiem, salīdzinot ar kontroles dzīvniekiem [74]. Šī dzimuma specifiskā un sistēmiskā pretiekaisuma iedarbība, ko rada ne-BBB caurlaidīgs ACEi, var ietekmēt ACEi pozitīvos rezultātus augstākās smadzeņu funkcijās. Lai vēl vairāk sarežģītu situāciju, daudzu RAS zāļu smadzeņu caurlaidība nav noteikta, īpaši attiecībā uz hronisku lietošanu vai vecākiem pacientiem ar augstāku BBB caurlaidību [40].

6.3. Angiotenzīna receptoru blokatori

Ir pierādīts, ka angiotenzīna receptoru blokatori (ARB) un jo īpaši 1. tipa angiotenzīna II receptoru (AT1R) antagonisti veicina pozitīvu ietekmi uz izziņu AD dzīvnieku modeļos. Ir plaši pētījumi, kas ziņo, ka AT1R blokatori, piemēram, losartāns, valsartāns, telmisartāns un olmesartāns, var glābt vai uzlabot kognitīvos traucējumus AD pelēm [59–62,75]. Tomēr mehānisms, kas saistīts ar ARB neiroprotektīvo iedarbību, joprojām nav skaidrs. Piemēram, AKE inhibitoru zāles, ir pretrunīgi dati par to, vai ARB pozitīvā ietekme uz kognitīvajām funkcijām ir saistīta ar amiloīda patoloģijas izmaiņām vai nē. Valsartāns parādīja spēju samazināt smadzeņu A līmeni kortiko-hipokampu neironu primārajās kultūrās [61]. Un otrādi, losartāns nemainīja ne dažādus A sugu daudzumus, ne aplikuma slodzi APP transgēnām pelēm [59, 60]. Tā vietā tika ziņots, ka losartāns ievērojami samazina oksidatīvā stresa marķierus AD peļu garozā un hipokampā līdz savvaļas tipa līmenim [75]. Tika pētīti citi angiotenzīna receptoru apakštipi, lai noskaidrotu mehānismus, kas ir pamatā AT1R antagonisma priekšrocībām. Angiotenzīna II 2. tipa receptoru (AT2R) bloķēšanas rezultātā tiek atcelti AT1R blokatoru izraisītie neiroprotektīvie notikumi, norādot, ka AT2R ir potenciālie veicinātāji dažu ARB izraisīto ieguvumu nodrošināšanā. Neskatoties uz to, tieša AT2R aktivizēšana neizdevās glābt ar AD saistītus simptomus un neiropatoloģiju pelēm [75]. Tas liecina, ka AT2R ir nozīme ARB izraisītajā iedarbībā, lai gan AT2R agonisms vien var nebūt pietiekams kā ārstēšanas kandidāts, lai atjaunotu AD kognitīvos traucējumus. Izrādījās, ka angiotenzīna IV receptoru (AT4R) funkcija ir nepieciešama, lai saglabātu losartāna spēju glābt telpisko mācīšanos un atmiņu jauniem APP dzīvniekiem [35], kas vēl vairāk liecina par dažādu angiotenzīna/angiotenzīna receptoru kaskāžu ietekmi. Nesen veikts pētījums ar to pašu APP peles modeli patiešām atklāja, ka angiotenzīna IV ievadīšana spēj atjaunot ar A saistītus kognitīvos traucējumus, kā arī samazināt oksidatīvo stresu neatkarīgi no A patoloģijas [36]. Šo novērojumu apstiprināja šūnu proliferācijas palielināšanās, jaundzimušo šūnu skaits un hipokampu neironu dendritiskā arborizācija AD pelēm, kuras tika ārstētas ar angiotenzīnu IV. Kognitīvo uzlabošanos pavadīja arī atjaunota cerebrovaskulārā funkcija. Šie atklājumi ierosina ARB un jo īpaši angiotenzīna IV/AT4R kaskādes komponentus kā daudzsološus terapeitiskus mērķus ar AD saistītu neironu un asinsvadu deficīta profilaksei un ārstēšanai [33, 34].

6.4. Neiroinflammācijas modulācija ar RAS medikamentiem

Pēdējos gados arvien vairāk pierādījumu liecina par RAS lomu neiroiekaisumā, kas saistīts ar AD [76, 77], piedāvājot RASi medikamentus kā neiroprotektīvus un tādējādi potenciālus terapeitiskus līdzekļus smadzeņu darbības traucējumu gadījumā. Pēdējā desmitgadē vairāki pētījumi par demences un AD peles modeli norāda uz glia aktivācijas modulāciju kā vienu no iespējamiem mehānismiem, kas veicina RAS inhibitoru pozitīvo ietekmi uz izziņu.

AKE inhibitori perindoprils un kaptoprils var novērst mikrogliju un astrocītu aktivāciju AD peļu modeļu hipokampā un garozā [56,58]. Līdzīga mikroglia aktivācijas samazināšanās tika novērota arī Parkinsona slimības peles modelī pēc hroniskas kaptoprila terapijas [78]. Pēc ARB ievadīšanas tika tālāk pētīta RAS iesaistīšanās glia funkcijas aktivitātē AD. Tika pierādīts, ka telmisartāns in vitro ievērojami samazina pretiekaisuma mediatoru un ROS veidošanos peles mikroglia šūnās [63]. Turklāt tajā pašā pētījumā tika novērota hipokampu / garozas mikrogliju un makrofāgu aktivācijas samazināšanās in vivo 5XFAD pelēm. Šie atklājumi liecina par mikroglia nozīmīgu lomu aiz labvēlīgās ietekmes, ko smadzenēs izraisa RASi. Tāpēc centrāli aktīvie RAS blokatori/inhibitori var būt daudzsološa ārstēšana papildus standarta AD terapijām, piemēram, holīnesterāzes inhibitoriem. Pamatojot šo uzskatu, tika konstatēts, ka RAS inhibīcija uzlabo kognitīvos traucējumus, samazinot ar mikrogliju saistītu neiroiekaisumu arī citos smadzeņu darbības traucējumu dzīvnieku modeļos, piemēram, neiropsihiskā vilkēde un depresija [79–81].

cistanche deserticola ieguvums: pretiekaisuma līdzeklis

7. Jaunās RAS zāles

Aminopeptidāzes-A (AP-A) un aminopeptidāzes-N (AP-N) modulācija smadzenēs ir parādījusi efektīvas sistēmiskā BP izmaiņas, veicot intracerebroventrikulāras injekcijas žurkām [82,83]. Šajos darbos piedāvātie BP regulēšanas mehānismi ir vai nu AngIII ražošana [82], vai tā palielināts metabolisms [83]. Citā pētījumā konstatēts, ka aminopeptidāzes aktivitāte hipokampā var hidrolizēt neiroprotektīvus peptīdus, piemēram, enkefalīnu, parādot, ka ārstēšana ar bestatīnu ir neiroprotektīva pret CA1 neironu nāvi, ko izraisa skābekļa un glikozes trūkums [84]. Papildus savai aktivitātei smadzeņu RAS, AP-A nesen tika iesaistīts amiloīda agregācijā, izmantojot A N-termināla saīsināšanu. Šajā pētījumā AP-A inhibīcija ar RB150 (aprakstīts tālāk) atjaunoja sēņu dendrītu muguriņu blīvumu un samazināja filopodijām līdzīgus nenobriedušus muguriņas hipokampu organotipa šķēlēs. Turklāt darbs parādīja paaugstinātu AP-A aktivitāti agrīnos AD gadījumos [85]. Kā minēts iepriekš šajā pārskatā, ir pierādīts, ka AD vides riska faktori, piemēram, holesterīna metabolīti, maina AP-A un AP-N ekspresiju un korelē ar samazinātu telpisko atmiņu pelēm [24]. Tādējādi AP-A un AP-N ir farmakoloģiski mērķi ar pierādītu efektivitāti asinsspiediena regulēšanā. Tomēr to modulācijas ietekme uz izziņu un kā AD profilakses stratēģiju ir tikai sākusi raksturot. Lai mainītu AP-A un AP-N ekspresiju smadzenēs, tiek izstrādātas dažādas zāles, un mēs izstrādāsim jaunu mazu molekulu klasi, kas spēj izturēt BBB, un nanodaļiņu vektorus, kas var arī pārvarēt barjeras problēmas. smadzeņu piegāde.

7.1. Mazas molekulas APA un APN modulācijai.

EC33 un tā priekšzāles RB150/Firibastat EC33 ((S)-3-amino-4-merkaptobutilsulfonskābe) ir perorāli ievadāms AP-A inhibitors, kas nevar šķērsot BBB [86]. Tomēr, intracerebrāli injicējot sirds kambaros (līdz 100 mikrogramiem), EC33 inhibēja smadzeņu AP-A aktivitāti 12 līdz 50 mikrogramu diapazonā pie samaņas esošām pelēm [87] un citā pētījumā inhibēja AngIII veidošanos, kā novērots. radioaktīvi iezīmējot [3H]Ang III [88]. Tā kā EC33 nevar iekļūt smadzenēs, tika izstrādāts priekšzāles RB150, kas pazīstams arī kā firibastāts. Firibasts var šķērsot BBB, ja to lieto iekšķīgi, un tas nemaina asinsspiedienu normotensīvām žurkām. Šis priekšzāles var šķērsot BBB un iekļūt smadzenēs, kur tās centrālā disulfīda tilta šķelšanās ar smadzeņu reduktāžu palīdzību atbrīvo divas EC33 molekulas. Žurkām tas uzrādīja BP samazināšanas aktivitāti no 2 līdz 15 stundām pēc ievadīšanas [89]. Kā minēts iepriekš šajā darbā, pierādītā firibastāta aktivitāte neirodeģenerācijā ir balstīta uz aminopeptidāzes aktivitātes inhibīciju pār A , kas samazina toksisko A sugu daudzumu un tās ietekmi uz neironu fizioloģiju [85].

Mēs esam arī minējuši, ka vazokonstrikcija un glimfātiskās plūsmas samazināšanās varētu veicināt olbaltumvielu agregāciju smadzenēs; tāpēc firibasts, izmantojot EC33 aktivitāti smadzenēs, varētu uzlabot šos riska faktorus, kas tieši ietekmē izziņu, pazeminot AP-A aktivitāti un AngIII līmeni. Firibasts sasniedza klīniskā pētījuma IIb fāzi ar nosaukumu NEW-HOPE (NCT03198793), kurā tas uzrādīja drošumu un efektivitāti, kas samazina asinsspiedienu augsta riska grupās [90].

7.2. NI929 un NI956/QGC006

EC33 vispirms tika izstrādāts kā sistēmisks AP-A inhibitors, un tas parādīja, ka saistīšanās ar AP-A bija pietiekama, lai samazinātu tā aktivitāti [86]. Nepeptiskā NI929 ([3S,4S]-3-amino- 4-merkapto-6-fenilheksān-1-sulfonskābe) ir maza molekula ar spēcīgu aktivitāti kā AP-A. inhibitors, 10 reizes spēcīgāks par EC33 in vitro (Ki=30 nmol) un spēj šķērsot BBB smadzenēs [91]. Kad NI929 dimerizē ar disulfīda tiltu, tas veido dimēru ar nosaukumu NI956, kura galvenā priekšrocība ir spēja šķērsot BBB, ja to ievada iekšķīgi. Turklāt NI956 efektīvi pazeminātu AP-A aktivitāti, nemainot nātrija un kālija koncentrāciju plazmā, ja deva ir 10- reizes lielāka par RB150 nepieciešamo devu. Diemžēl šīs zāles ir pārbaudītas tikai ar dzīvniekiem, un par klīniskiem pētījumiem nav ziņots.

7.3. Daudzpakāpju piegādes vektori (MDV) un nanodaļiņas RASi terapijai

MDV attīstība atbilst nepieciešamībai pēc piegādes sistēmas, kas var aktīvi izmantot transportētājus BBB, piemēram, transferīnu [92, 93]. Tas arī izriet no nepieciešamības mērķēt uz konkrētu mērķi vai mērķu grupu, kas atrodas šūnās, ko var izmantot arī kā šūnu specifisku mērķauditorijas atlasi [94]. Sākotnēji MDV tika izstrādāti, lai ārstētu noteiktus audzēju veidus, kuru kodolā ir vēža cilmes šūnas un kas rada plašus saistaudu un asinsvadu audu slāņus [92]. Šajos audzējos MDV ir sākotnējais pārklājums, kas ļaus vektoram iekļūt pirmajā (-os) audu slānī (-os), kas atbrīvo vektoru, kas pārklāts ar ligandu, kas nodrošina mērķa specifiku. Pēc ligandu-receptoru saistīšanās vektors tiek internalizēts šūnās un atbrīvo zāles, kas iedarbojas uz terapeitisku iedarbību. Tomēr audzēja slāņa vizualizēšana kā BBB radīja ideju izmantot daudzpakāpju pārklājumu, lai nogādātu tieši smadzenēs [95, 96].

MDV vairs nešķiet jauna ideja, tomēr nesenie atklājumi par lizosomu signalizāciju paver ceļu jauniem lietojumiem, kas var gūt labumu no MDV piegādes. Dažos vēža veidos sāpju signālu pārraida ar G savienotajiem receptoriem (GPCR), kas pēc aktivācijas tiek internalizēti nervu šūnu pūslīšos [97]. Parasti šis mehānisms izraisa sāpju signālu samazināšanos, jo GPCR nav pieejami, lai saistītu savus ligandus, tomēr vēža gadījumā internalizētie GPCR var turpināt signalizāciju no internalizētajām lizosomām, kas nozīmē hroniskas sāpes, kas nereaģē. opioīdu ārstēšanai [98]. Lai risinātu šo problēmu, Jimenez-Vargas un kolēģi izstrādāja nanodaļiņu sistēmu, kas izmanto skābā pH, kas atrodas lizosomās, kur tiek internalizēti GPCR. Šīm nanodaļiņām ir ligands, kas inaktivē G proteīna signālus lejpus GPCR un tiek atbrīvots tikai lizosomu skābos apstākļos, izvairoties no nespecifiskas saistīšanās, kas saistīta ar GPCR inhibitoriem, un samazinot efektīvo devu par lielumu [99].

Angiotenzīna signalizācija vismaz daļēji ir atkarīga no GPCR, kas piesaista arrestīnus, lai internalizētu angiotenzīna receptorus kā desensibilizācijas veidu [1100]. Angiotenzīna receptoru-arrestīna kompleksi ir vērsti uz endosomu, lai palīdzētu receptoru pārstrādē vai noārdīšanā [101]. Tomēr pēc ATR aizturošo kompleksu veidošanās var rasties alternatīva signalizācija un sastatnes, jo arrestīni var piesaistīt vairākas signalizācijas molekulas receptoriem, kas jau ir piestiprināti endosomās [100]. Tas ir iespējamais signālu ceļš smadzeņu RAS, kas saglabājas pat pēc angiotenzīna peptīdu neesamības, potenciāli kavējot RASi terapiju. Tādējādi būtu iespējams virzīt angiotenzīna receptoru blokatorus, kas saistīsies tikai skābos endosomālos apstākļos, ļaujot regulēt asinsspiediena signālus neatkarīgi no smadzenēs esošā angiotenzīna izoformu daudzuma. Tas nozīmētu izmaiņas ATR endosomālajā pārstrādē, jo to bloķēšana endosomās varētu veicināt tā degradāciju ar proteasomu vai autofagijas mehānismiem. Turklāt, tā kā ATR blokatori var būt mazas molekulas, tie ir piemēroti saistīšanai ar MDV un potenciāli sistēmiskiem [101, 102]. Mēs ierosinām, ka kopējais angiotenzīna signālu bloķēšanas efekts smadzenēs var novērst glia aktivāciju (ņemot vērā tikai AT1R izpausmi) un, iespējams, vazokonstrikciju, uzlabojot asins plūsmu un glikozes pieejamību neironu funkcijai. Koncepcijas terapijas pierādījumi dzīvnieku modeļos parādīja, ka ir iespējams saistīt RAS inhibitorus ar polimēru bāzes nanodaļiņām ar BP pazeminošu efektu [103]. Turklāt lipīdu nanodaļiņām, kas satur siRNS angiotenzinogēnam, bija BP pazeminoša iedarbība žurkām [104], lai gan šī terapija atrodas augšpus signalizācijas ceļa, savukārt mēs ierosinām regulēt signālu pārraidi pēc ATR aktivizēšanas, nodrošinot specifiskāku terapiju. kas, piemēram, kavē RAS signālu pārraidi astrocītos, bet ne asinsvadu šūnās, nemainot globālo Ang līmeni.

cistanche deserticola iedarbība

8. Nākotnes perspektīvas

No šeit minētajiem pētījumiem var identificēt vairākus smadzeņu RAS pētījumu virzienus. Mēs pieminējām nanodaļiņu izmantošanu, lai kavētu RAS signālu pārraidi pēc ATR aktivizēšanas, tomēr mehānismi, kas ietver lizosomu signālu pārraidi un sastatnes smadzeņu RAS, joprojām nav izpētīti. Piemēram, AT1R aktivācija noved pie otrā ziņojuma signāla, kas stimulē membrānas proteāzes, piemēram, ADAM, kas savukārt var aktivizēt citus tirozīna kināzes receptorus [105]. Cik mums zināms, nav skaidrs, vai šī parādība notiek astrocītos vai smadzeņu asinsvadu šūnās.

24-S-hidroksiholesterīns (24-OH) un 27-OH ir holesterīna metabolīti, kas var aktivizēt RAS neironu šūnās in vitro [24,106]. Turklāt šiem oksisterīniem ir skaidra modulējoša ietekme uz sinaptisko funkciju, jo CYP46A1 aktivācija ir neiroprotektīva [107–111] un augsts 27-OH līmenis ir kaitīgs [24, 112–114]. Runājot par AD dzīvnieku modeļiem, ir ļoti maz piemēru, kas apvieno tādus riska faktorus kā hiperholesterinēmija ar zināmām ģenētiskām izmaiņām, kas izraisa amiloidozi. CYP27Tg pelēm pašām nav neirodeģenerācijas, tomēr nav zināms, kā šie fenotipi sinerģētu ar ģenētiskajiem modeļiem, kas pārmērīgi ražo beta amiloīdu, lai veicinātu neironu nāvi. Gluži pretēji, CYP46A1 aktivācija tika pētīta kā farmakoloģisks mērķis Alcheimera slimībai un Hantingtona slimībai [107,109,110], bet mehānismi, kas piedāvā neiroprotezēšanu, vēl nav labi izprotami. CYP46Tg, peles modelis, kas pārmērīgi ekspresē CYP46A1 ar augstu 24-OH līmeni [115], nav pētīts AD neirodeģenerācijas kontekstā, kur tas varētu veicināt neiroaizsardzību un saglabāt izziņu novecošanas laikā, kā liecina uzvedības pētījumi par CYP46Tg. vienatnē [107].

Jaunākie atklājumi par smadzeņu attīrīšanas sistēmas diennakts modulāciju paver iespēju pētīt jaunas proteīnopātijas terapijas. Terapeitiskās pieejas amiloidozes ārstēšanai nekad nav ņēmušas vērā, ka miega laikā smadzenēs notiek lielāks klīrenss [116], kas uzreiz liecina, ka starp melatonīna un RASi terapiju pacientiem var atrast zināmu saistību. Žurkām melatonīns uzrādīja insulīna regulētās aminopeptidāzes (IRAP) modulāciju čiekurveidīgajā dziedzerī [117], un iepriekš tika ierosināts, ka IRAP inhibīcija var uzlabot izziņu [118]. Tomēr attiecības starp šīm molekulām vēl ir jāpēta cilvēkiem.

Visbeidzot, ir pārliecinoši pierādījumi tam, ka AD var būt daudzfaktoriāla [119–122], kas izceļ kohortas stratifikācijas nozīmi pētījumu intervencēs neirodeģenerācijā. Vecuma stratifikācija uzlabo kohortu analīzi, lai novērtētu APOE genotipa risku [123]. Turklāt tika pētīta pareiza pacienta specifiska iekaisuma biomarķieru profilēšana kā stratēģija, lai uzlabotu AD un Parkinsona slimības diagnostiku un prognozi [124]. Tāpēc pētījumi par RASi terapiju izmantošanu cilvēkiem ir jāpastiprina ar atbilstošu un atbilstošu pacientu stratifikāciju, lai atrastu skaidrākas saiknes starp smadzeņu RAS funkciju un izziņu. Tas noteikti novedīs pie labāku mērķu atklāšanas, lai uzlabotu kognitīvās funkcijas, modulējot smadzeņu RAS un palielinot alternatīvas AD un citu neirodeģeneratīvu slimību ārstēšanai.