מאקרואוטופגיה ומיטופגיה בהפרעות ניווניות: התמקדות בהתערבויות טיפוליות חלק 5

CMA אחראית גם לשמירה על רמות ה-aSyn המקוריות. מחקר מרתק הראה שחיות המבטאות יתר על המידה WT aSyn שקיבלו זריקה סטריאוטקסית של LAMP2a לנטיו-ויראלית הציגו פעילות CMA גבוהה יותר במקביל לירידה ברמות של aSyn אנדוגני מאשר עכברים לא מטופלים [380]. MicroRNAs (miRNAs) יכולים גם לשנות אירועי CMA.

הקשר בין CMA לזיכרון קשור קשר הדוק. CMA הוא הקיצור של Certified Management Accountant, שהוא תעודת הסמכה מקצועית לניהול פיננסי המוכרת ברחבי העולם. זיכרון הוא יכולת בסיסית של המוח האנושי, שהיא היכולת לזכור, לאחסן ולהיזכר במידע.

בתהליך ההכנה ל-CMA, לא ניתן להתעלם מחשיבות הזיכרון. בחינת ה-CMA מכילה מספר רב של מושגים, ידע ומיומנויות, מה שדורש מהמועמדים להשקיע הרבה אנרגיה וזמן כדי ללמוד ולהבין, ואיכות הזיכרון משפיעה ישירות על אפקט הלמידה וציוני המבחנים.

באופן כללי, אנשים עם זיכרון חזק מתאימים יותר לבחינת CMA. מכיוון שהם יכולים לשלוט בנקודות ידע מהר יותר, לזכור נוסחאות ומושגים בקלות רבה יותר, ולענות על שאלות מבחן ביתר קלות. אנשים עם זיכרון חלש יותר זקוקים ליותר זמן ואנרגיה כדי לסקור וללמוד כדי להבטיח את שליטתם בידע וציוני המבחנים.

עם זאת, הזיכרון אינו סטטי, ואנו יכולים לשפר את הזיכרון באמצעות אימון מדעי ופעילות גופנית. לדוגמה, ניתן לשפר את הזיכרון באמצעות למידה באמצעות מספר חושים, למידה חוזרת, תרגול מפוזר ולמידה יישומית. כל עוד יש ביטחון והתמדה, כל אחד יכול לשפר את הזיכרון שלו ולהתמודד טוב יותר עם מבחן ה-CMA.

בקיצור, CMA קשור קשר הדוק לזיכרון. עלינו להבין היטב את חשיבות הזיכרון ולנקוט באופן אקטיבי שיטות יעילות לשיפור הזיכרון, כדי להניח בסיס להכנה טובה יותר ולעמידה בבחינת ה-CMA. צ'נגמן:

ניתן לראות שעלינו לשפר את הזיכרון. Cistanche יכולה לשפר משמעותית את הזיכרון מכיוון ש-Cistanche היא רפואה סינית מסורתית עם השפעות ייחודיות רבות, אחת מהן היא שיפור הזיכרון. ההשפעה של Cistanche מגיעה מהמרכיבים הפעילים השונים שהוא מכיל, לרבות חומצה טאנית, פוליסכרידים, גליקוזידים פלבנואידים וכו'. מרכיבים אלו יכולים לקדם את בריאות המוח בדרכים רבות.

לחץ על דע דרכים לשיפור הזיכרון

באופן מעניין, miRNAs miR-26b, miR-106a, miR-301b ו-miR-21,miR-224 ו-miR-373, מאוד המתבטאים ב-SNpc של חולי PD, קשורים לירידה ברמות של Hsc70 ו-LAMP2a, בהתאמה [381].

יתר על כן, אפנון של CMA באמצעות גניפוזיד הוכיח תוצאות מעניינות בהצלת ניוון דופמינרגי במודל עכבר המושרה על ידי MPTP על ידי הגדלת ביטוי LAMP2a והפחתת הרמות של aSyn אנדוגני באמצעות עיכוב של miR -21 [382].

לגבי תצפיות אלה, אנו יכולים להעריך שלאוטופגיה יש באופן טבעי תפקיד חיוני ב-PD מכיוון שהיא יכולה לבטל את הפגמים התאיים העיקריים המתרחשים נוירונים חולים כאשר מתקרבים אליו כראוי.

לפיכך, נראה שטיפול תרופתי או גני המקל על פירוק מיטוכונדריאלי נמצא בחזית הטיפולים משנים מחלה לטיפול ב-PD או לפחות לעצור את התקדמות המחלה, וזה קריטי מכיוון שעדיין לא קיים טיפול יעיל (איור 5).

4.3. מיקוד למקרואוטופגיה ולמיטופגיה ב-HD

בהתחשב בתפקיד הקריטי של אוטופגיה בפינוי mHTT, המחקר הטיפולי של מנגנון זה ב-HD ברור. מניפולציה טיפולית פרמקולוגית או גנטית של אוטופגיה in vivo הראתה תוצאות יוצאות דופן במודלים של בעלי חיים של HD, עם שיפור של הפרעות מוטוריות התנהגותיות ונוירופתולוגיה.

כמה תרופות מאושרות, כגון rapamycin, cimetidine ו-spermidine, הן מעוררות אוטופגיה יעילים והן בשימוש בניסויים אלה. לאחרונה, נבדקה הפחתת ביטוי HTT באמצעות עריכת DNA, siRNAs, shRNAs או אוליגונוקלאוטידים אנטי-חושיים יחד עם טיפול תרופתי להורדת רמות חלבון mHTT.

Ravikumar ועמיתיו הראו שלהפעלת האוטופגיה על ידי rapamycin, מעכב amTOR, יש השפעות נוירו-פרוטקטיביות ורעילות HTT מוחלשת במודל זבוב של HD [271].

בנוסף, מעכב mTOR, CCI-779, אנלוגי rapamycin, שיפר פנוטיפים מוטוריים בעכברי HD-N171-N82Q טרנסגניים והפחית עומס מצטבר של polyQ-HTT על ידי גרימת הפעלת אוטופאגיה [262]. עם זאת, מחקרים עדכניים יותר הראו ששיקום פעילות mTORC1 שיפר ליקויים מוטוריים ופתולוגיה מוחית בעכברי N171-82Q HD [383].

יתרה מזאת, פעילות mTORC1 הופחתה בסטריאטום של חולי HD וגם בסטריאטום של מודל עכבר HD זה. רילמנידין, מעורר מאקרואוטופגיה בלתי תלוי ב-mTOR, הפחית את הרמות של שברי mHTT מזיקים ופנוטיפים מוטוריים משופרים באותו מודל עכבר HD [384].

בנוסף, עכברים מהונדסים HD R6/2 שטופלו ב-trehalose, דו-סוכר שהוכח כמעורר מאקרואוטופגיה, הציגו רעילות מופחתת, שיפור התפקוד המוטורי והארכת חיים [385].

פיברובלסטים של חולי HD שטופלו בטרהלוז הראו פנוטיפים נוירודגנרטיביים הפוכים שנגרמו על ידי עיכוב UPS [386]. ליתיום, שמפחית את רמות IP3, הוכח כמסייע בניקוי mHTT בדגמי drosophila HD [354]. ברברין, שיכול לעורר אוטופגיה באמצעות הפעלת AMPK, הראתה יעילות נוספת במודל עכבר N171-82QHD [387].

קלונידין, מאפנן של cAMP או IP3 להשראת אוטופגיה, הוא מולקולה נוספת הקשורה לאוטופגיה המסוגלת לשפר פנוטיפים בתאי יונקים, זבובים ודגמי HD של דג הזברה [388].

Calpain יכול להיות יעד להגברת השטף האוטופגי של mHTT; ואכן, הפלה של קלפיין הראתה נטל מצטבר מופחת של mHTT במודל HD Drosophila, ותוצאות דומות נצפו ב-N171-82Qmice מהונדס, שהביעו יתר על המידה קלפסטטין (CAST), המעכב האנדוגני של קלפיין [389].

Pramipexole, אגוניסט לקולטן דופמין, הצליח להפעיל אוטופגיה ככל הנראה על ידי אפנון מסלולי איתות cAMP במודל העכבר R6/1 HD, והפחתת רמות מסיסHTT [390].

בנוסף, תאי STHdhQ111/Q111 [391] ו-109Q/109Q סטריאטל תאי עכבר [392] שטופלו במטפורמין (משרה מפעיל AMPK של אוטופגיה, כפי שתואר קודם בסקירה זו) הקלו על ציטוטוקסיות הקשורות ל-mHTT.

נעשה שימוש ב-Metformin לטיפול בסוכרת מסוג II, וחולי HD שהיו במעקב במחקר Enroll-HD (מחקר תצפיתי ואורך עולמי של חולי HD) וכבר נטלו מטפורמין הראו שיפור בשלב קוגניטיבי בהשוואה לחולים ללא משטר מטפורמין [393]. השימוש במעכבי Akt 10-[40-(N-diethylamino)butyl]-2-כלורופנוקסזין (10-NCP) הפחית גם את צבירי ה-mHTT בסטריאטומו של עכבר HD והפחית את העצב הסטריאטלי מוות [394].

לאחרונה, Siddiqi ועמיתיו הראו כי עכברי HDN171-82Q שטופלו בפלודיפין, תרופה להורדת לחץ דם, הציגו תכונות משופרות באופן משמעותי עם פרמקוקינטיקה דומה ליישום המקובל אצל בלתי אנושיים [395].

היעילות של חלק מהמולקולות הקטנות הללו לכוון לאותם מסלולים ב-vivo לא אושרה עדיין. לפיכך, נראה שהשימוש בטיפולים משולבים להקלה על רעילות הקשורה ל-mHTT, אשר בו-זמנית מעלה ויסות אוטופגיה דרך המסלולים העצמאיים וה-תלויים של mTOR, נראה די מושך.

ואכן, הטיפולים המשולבים של מודלים HD, כגון trehalose-rapamycin [396] או ליתיום-rapamycin [354], הראו השפעות חיוביות. בנוסף, אסטרטגיה נוספת היא ויסות הפעילות של התחלת האוטופגיה באמצעות קומפלקס ULK1.

ביטוי יתר של WT ULK1 הוריד רמות mHTT מסיסות בשורות תאים, מה שמרמז שפעילות ULK1 קינאז היא גורם מגביל אחד לפינוי האוטופגי של mHTT [269].

לפיכך, שינויים בעומס mHTT עקב אפנון ישיר של פעילות ULK1 הם השערה מרגשת שניתן כעת לבדוק עם הפיתוח האחרון של מפעילי ULK1 [326] ומעכבים [397]. הורדת רמות mHTT ורעילות הייתה הנושא של מספר מחקרים עדכניים .

אכן, הגדלת אוטופגיה סלקטיבית של mHTT יכולה להיות אסטרטגיה יעילה לפינוי mHTT, שניתן להגיע אליה על ידי הגדלת אספקת מטען של mHTT וזיהוי תרכובות השומרות על mHTT במערכת הפירוק האוטופאגי.

לאחרונה, Li ועמיתיו ביצעו סקר לא מוטה וזיהו ארבע תרכובות מקשר של mHTT-LC3, המסוגלות לקשור את mHTT לאוטופגוזום לצורך פינוי אלל סלקטיבי של mHTT [398].

יתר על כן, Hodges ועמיתיו מצאו כי רמות החלבון המתאם OPTN ירדו באופן מובהק בגרעין הזנב של חולי HD, דבר המצביע על כך שניתן להפחית באופן סלקטיבי את התחלופה הסלקטיבית של חלבונים מצטברים [399]. לפיכך, הגדלת זיהוי המטען על ידי חלבוני מתאם, אולי באמצעות שינויים לאחר תרגום, עשויה להיות גישה טיפולית HD מעניינת.

כפי שהוסבר קודם, CMA יכול לכוון עדיפות לשברים מסיסים N-טרמינליים של polyQ-HTT. מכיוון שצורות קטומות של mHTT, שהן ציטוטוקסיות, נמצאות במוחם של חולי HD ומודלים של בעלי חיים HD, השפלה הסלקטיבית של צורות קטומות אלה דרך CMA עשויה לייצג הזדמנות טיפולית ב-HD.

ואכן, הצ'פרון הציטוזולי Hsc70 יכול להיקשר ולהעביר mHTT ישירות לליזוזום באמצעות CMA, מה שמוביל לפירוק סלקטיבי של mHTT ולרעילות מופחתת בעכברי HD [400] ודגמי זבובים [401].

בהתאם, נוקאאוט Hsp70 החמיר את הסימפטומים המוטוריים בעכברי R6/2 HD [402], בעוד שהתרכובת הפיטו-אזדירדיון הגדילה את הביטוי של Hsp70, שהביאה להפחתת אגרגטים של polyQ והצלה של מורפולוגיה של אוממטידיה ב-Drosophilaeyes [403]. יתרה מכך, עכברי R6/2 HD המשתמשים במולקולת מתאם מכוונת CMA נגד polyQ-HTT הראו פנוטיפ מחלה משופר [400].

מכיוון שיש כשל בזיהוי מטען כאשר הביטוי של mHTT מתרחש, עקב האינטראקציה הפיזית של HTT עם חלבוני p62 ו-ULK1, הוצע כי mHTT עלול לפגוע במשלוח של מיטוכונדריה לא מתפקדת מסומנת לפורמאטופגוזומים. מסלול המיטופגיה תלוי-PINK1/Parkin הוא מסלול המיטופגיה המאופיין היטב; עם זאת, מיטופאגיה בלתי תלויה ב-PINK1/Parkin עשויה להתרחש גם [404].

כפי שתואר קודם לכן, HTT נורמלי הוא חלבון חשוב בשליטה על דינמיקה של אוטופגוזום, יחד עם חלבון 1 הקשור להנטינגטין (HAP1), באמצעות ויסות דיניין וקינזין. באופן מעניין, תחבורה אקסונלית לקויה והבשלה של אוטופגוזומים בנוכחות mHTT היו קשורות לפירוק מיטוכונדריאלי לא יעיל [265].

תוצאות אלו מצביעות על כך שהשראת השפלה של מיטוכונדריה פגומה והעדפת ביוגנזה של המיטוכונדריה הם יעדים טיפוליים חשובים לטיפול ב-HD (איור 6).

5. מסקנות

הצטברות של אגרגטים רעילים של חלבון תוך תאיים (למשל, אוליגומרים) היא סימן היכר של מספר הפרעות ניווניות, כולל AD, PD ו-HD, ומאמינים שיש לה תפקיד מזיק בפרוטאוסטזיס ובתפקוד האברונים.

אוטופגיה עשויה להוות את הנתיב העיקרי לחיסול של החלבונים המועדים לצבירה או עשויה להיגרם כמנגנון פינוי משני כאשר תהליכי פירוק חלבון אחרים נכשלים לאורך התקדמות המחלה.

עם זאת, טיפולים להורדת אגרגט חלבון לא תמיד הקלו על תסמינים במודלים שונים של מחלות, תוך הדגשה שהמאמצים לטיפולים מבוססי אוטופגיה סלקטיביים התמקדו בשיקום שטף אוטופגי, שיפור התפקוד הליזוזומלי ו/או סלקטיביות במסירת אגרגטים לצורך פינוי אוטופגי.

ואכן, בשנים האחרונות נצפתה עלייה משמעותית בפיתוח תרופות ממוקדות אוטופגיה, בעיקר עקב שיפור בידע על מנגנון וויסות האוטופגיה במחלות אנושיות שונות. למרות כל האסטרטגיות הטיפוליות, יש לנקוט משנה זהירות כאשר מנתחים את ההשפעה של הפרעות פנימיות ניווניות של מאפננים אוטופגיה.

למרות שאוטופגיה היא מנגנון שנחקר היטב ברמות ביוכימיות ותאיות, תפקידו המדויק בניירות עצבית ובהתקדמות המחלה רחוק מלהיות מובן. ב-PD, למשל, נצפית עלייה ראשונית בתהליך האוטופגי בשלב מוקדם, בעוד שדגימות שלאחר המוות מצביעות בכיוון ההפוך.

למרות שזה עשוי להיראות סותר, העובדה שמספר חלבונים אוטופגיים מתמקמים לעתים קרובות בתוך מרבצי ה-aSyn מרמזת שהתהליך האוטופגי מתחיל לפעול במצב פתולוגי שכבר הוגדר ומתפוגג לאורך התקדמות המחלה. בהתאם להקשר הקליני, אינדוקציה או דיכוי של אוטופגיה עשויים להוות דרך טיפולית אפשרית.

ניתן ליישם גישה דומה למיטופגיה, מסלול מרכזי של מנגנון בקרת איכות להסרת מיטוכונדריה מיושנות ופגומה באמצעות הידרוליזה ליזוזומלית. בהתחשב בכך שחוסר תפקוד מיטוכונדריאלי מעורב במידה רבה בתפקוד לקוי של העצבים, הגנה על תפקוד המיטוכונדריה על ידי שיפור המיטופגיה כדי לשמור על אוכלוסיית מיטוכונדריה בריאה בתוך נוירונים עשויה להיות אסטרטגיה יעילה לקידום הגנה עצבית ולשנות פתולוגיה הקשורה למחלה (טבלה 1).

למרות שמנגנונים מולקולריים ותאיים הקשורים למיטופגיה נחקרו בהרחבה בעשור האחרון, מיטופאגיה חריגה הוכרה רק לאחרונה כשחקן מפתח המעורב בניוון עצבי. מחקרים על מצב מיטופאגיה, כמו גם מנגנונים מפורטים, חשובים להבנה טובה יותר של תפקידה בפתוגנזה של המחלה.

לדוגמה, הפעלה של פרקין שמטרתה לשפר את המיטופגיה יכולה להיות אסטרטגיה מבטיחה. בנוסף, סוכנים תרופתיים המסוגלים לגרום למיטופגיטו להגביר את פינוי המיטוכונדריה הפגועה עשויים להיות אסטרטגיה יעילה להשגת יתרון טיפולי משמעותי. ואכן, אסטרטגיות לגרימת מיטופאגיה על ידי הגברת מתח ביו-אנרגטי קל או עיכוב פעילות mTOR הוכחו גם כמועלות בעיכוב או בטיפול בהפרעות נוירודגנרטיביות.

נכון להיום, ישנם מעט מאוד מחקרים המראים רלוונטיות קלינית כאשר אוטופגיה מווסתת כאסטרטגיה טיפולית עבור מחלות מתקדמות והרסניות אלו. עם זאת, מחקרים בסיסיים ופרה-קליניים מצביעים על כך שמאפננים של אוטופאגיה מהווים אסטרטגיה טיפולית מבטיחה מכיוון שהמנגנון מתפרק בהקשר של מחלות ניווניות עצביות.

היעדר סמן ביולוגי הקשור לאוטופגיה שניתן להשתמש בו כדי להעריך את היעילות הקלינית של הגורם המווסן אוטופגיה או פרוטוקול סטנדרטי למדידת אוטופגיה in vivo, בין גורמים לא ידועים אחרים, עיכב את התקדמות הפיתוח הטיפולי.

השנים הקרובות צפויות לטפח את הרציונל לחיפוש, בדיקה ואפיון של תרופות חדשות המכוונות לאוטופגיה כאסטרטגיות טיפוליות ב-AD, PD ו-HD, ככל שנאסף ידע מוגבר על מנגנוני הרגולציה והאפיון המבני של מטרות מפתח השולטות באוטופגיה.

התכנון של מודולטורים סלקטיביים של אוטופגיה או שימוש מחדש של תרופות שעשויות לכוון ספציפית לתוצרי ביניים אוטופגיה מרכזיים ימקסמו את ההשפעות הטיפוליות וימזערו את תופעות הלוואי. סוכנים טיפוליים חדשים ומתודולוגיות מבוססות גנטיות המכוונות לאוטופגיה יופיעו בקרוב טיפולים אמינים למחלות נוירודגנרטיביות.

תרומות מחבר: כתיבה-טיוטה מקורית הכנה: JDM, LF, RV; כתיבה-סקירה ועריכה: SMC, ACR; פיקוח: SMC, ACR; רכישת מימון: SMC, ACR כל המחברים קראו והסכימו לגרסה שפורסמה של כתב היד.

מימון: עבודה זו מומנה על ידי הקרן האירופית לפיתוח אזורי (ERDF), באמצעות התוכנית המבצעית האזורית Centro 2020: פרויקט CENTRO-01-0145-FEDER-000012-HealthyAging2020 ובאמצעות תוכנית COMPETE 2020-Operational for Competitiveness וקרנות בינלאומיות וקרנות לאומיות פורטוגזית באמצעות FCT-Fundação para a Ciência ea Tecnologia, במסגרת פרויקטים POCI-01-0145-FEDER-032316, POCI-01-0145-FEDER-029621, POCI-01-0145- FEDER030712, PTDC/MED-NEU/3644/2020 ו-UIDB/04539/2020. JDM ו-LF נתמכים על ידי מלגת PhD FCT SFRH/BD/146409/2019 ו-SFRH/BD/148263/2019, בהתאמה.

הצהרת ועדת הביקורת המוסדית: לא רלוונטי.

הצהרת הסכמה מדעת: לא רלוונטי.

הצהרת זמינות נתונים: לא רלוונטי.

ניגודי עניינים: המחברים אינם מצהירים על אינטרסים פיננסיים מתחרים או על כל ניגוד עניינים.

הפניות

1. קליונסקי, תקליטן; אמר, SD Autophagy הוא מסלול מוסדר של השפלה תאית. מדע 2000, 290, 1717–1721. [CrossRef][PubMed]

2. ג'אנג, ה.; Baehrecke, EH Eaten Alive: תובנות חדשות על אוטופגיה ממערכות מודל רב-תאיות. טרנדים Cell Biol. 2015,25, 376–387. [CrossRef] [PubMed]

3. דרטיק, ו.; סאיטו, ט.; Akira, S. Autophagy בזיהום, דלקת וחסינות. נאט. כומר אימונול. 2013, 13, 722–737. [CrossRef] [PubMed]

4. Okamoto, K. Organellophagy: ביטול אבני הבניין הסלולריות באמצעות אוטופגיה סלקטיבית. J. Cell Biol. 2014, 205, 435–445. [CrossRef]

5. Mizushima, N. Autophagy: תהליך ותפקוד. Genes Dev. 2007, 21, 2861–2873. [CrossRef]

6. אהלברג, י. מרזלה, ל. Glaumann, H. קליטה ופירוק של חלבונים על ידי ליזוזומים מבודדים של כבד חולדה. הצעה למסלול אמקרואוטופגי של פרוטאוליזה. מַעבָּדָה. תחקור. J. Tech. שיטות פאתול. 1982, 47, 523–532.

7. קאושיק, ש.; Cuervo, AM אוטופגיה בתיווך צ'פרונים: דרך ייחודית להיכנס לעולם הליזוזומים. טרנדים Cell Biol. 2012, 22,407–417. [CrossRef]

8. קאושיק, ש.; מאסי, AC; מיזושימה, נ.; Cuervo, AM הפעלה מכוננת של אוטופגיה בתיווך מלווה בתאים עם מאקרואוטופגיה לקויה. מול. ביול. תא 2008, 19, 2179–2192. [CrossRef]

9. קליונסקי, DJ Autophagy: מפנומנולוגיה להבנה מולקולרית תוך פחות מעשור. נאט. כומר מול. Cell Biol. 2007,8, 931–937. [CrossRef]

10. קים, ג'יי; קונדו, מ.; ויולט, ב.; גואן, ק.-ל. AMPK ו-mTOR מווסתים אוטופגיה באמצעות זרחון ישיר של Ulk1. Nat.Cell Biol. 2011, 13, 132–141. [CrossRef]

11. זכרי, מ.; Ganley, IG קומפלקס ULK1 של יונקים ותחילת אוטופגיה. מאמרים ביוכימים. 2017, 61, 585–596. [CrossRef][PubMed]

12. Hosokawa, N.; הרא, ט.; קאיזוקה, ט.; קישי, ג; טקאמורה, א.; מיורה, י.; אימורה, ש.; נאטסום, ט.; טקהאנה, ק.; ימאדה, נ.; et al.קשר mTORC1 תלוי תזונתי עם קומפלקס ULK1-Atg13-FIP200 הנדרש עבור אוטופגיה. מול. ביול. תא 2009, 20,1981–1991. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com