Розробка терапії спінальної м’язової атрофії: перспективи для м’язових дистрофій і нейродегенеративних розладів, частина 7

Не-SMN підходи

Покращений синтез функціонального білка SMN через ASO, малі молекули або вектори AAV9 є сучасними варіантами лікування пацієнтів зі СМА.

Білок SMN є важливим нейронним білком, який відіграє дуже важливу роль у рості та розвитку нейронів. Дослідження показують, що білок SMN тісно пов’язаний з пам’яттю людини.

Білок SMN відіграє важливу роль у формуванні та збереженні довготривалої пам'яті, беручи участь у нейронних ендокринних процесах передачі та синаптичної передачі. Деякі дослідження також показали, що білок SMN тісно пов’язаний з когнітивними функціями, такими як просторова пам’ять, когнітивна чутливість і здатність до навчання.

Крім того, білок SMN також може сприяти проліферації та регенерації нейронів, а також захищати нейрони від різних травм і патологічних станів, тим самим покращуючи пам’ять і когнітивні здібності людей.

Таким чином, підтримка достатнього рівня білка SMN є корисною для підтримки нормального росту та розвитку нейронів і сприяє покращенню здібностей до навчання та пам’яті. Хоча білок SMN є дефіцитним при деяких неврологічних захворюваннях, таких як спінальна м’язова атрофія, ми можемо підвищити рівень білка SMN за допомогою здорового способу життя та відповідних фізичних вправ.

Тому ми повинні активно звертати увагу на рівень білка SMN, вживати відповідних заходів для покращення пам’яті та когнітивних здібностей, підтримувати здорову нервову систему та насолоджуватися кращим життям. Можна побачити, що нам потрібно покращити пам’ять, і Cistanche deserticola може значно покращити пам’ять, оскільки Cistanche deserticola має антиоксидантну, протизапальну та антистарільну дію, що може допомогти зменшити окислення та запальні реакції в мозку, тим самим захищаючи здоров'я нервової системи. Крім того, Cistanche deserticola також може сприяти росту та відновленню нервових клітин, таким чином покращуючи зв’язок і роботу нейронних мереж. Ці ефекти можуть допомогти покращити пам’ять, навчання та швидкість мислення, а також можуть запобігти розвитку когнітивної дисфункції та нейродегенеративних захворювань.

Клацніть «Знай, як покращити короткочасну пам’ять».

Однак, щодо тимчасових вимог до терапії на основі SMN, багато пацієнтів із SMA, які не можуть отримати цю терапію протягом ідеального часового вікна, не повністю одужають, і симптоми залишаться або прогресуватимуть, незважаючи на терапію, особливо якщо лікування починається на пізнішій симптоматичній стадії. Однак, навіть коли терапія починається на передсимптомних стадіях, не всі пацієнти зі СМА відповідають однаково добре і симптоми прогресують.

У таких випадках підходи, не пов’язані з SMN, можуть підтримувати стратегії лікування на основі SMN. Багато з цих підходів, відмінних від SMN, націлені на м’язи, аксони та пресинаптичні закінчення нервово-м’язових кінцевих пластин.

Нейром'язова кінцева пластина

Нейром’язові кінцеві пластини серйозно уражені при СМА. Не тільки знижене вивільнення ацетилхоліну [157, 260, 292], але й змінені механізми передачі сигналів між мотонейроном і м’язом сприяють дегенеративному процесу, який зрештою призводить до атрофії м’язів.

Протидія таким дефектам сигналізації залежить від (1) належного початкового розвитку нервово-м’язових кінцевих пластинок, включаючи пресинаптичні структури для контрольованого вивільнення везикул, і (2) гомеостатичних механізмів, які підтримують аксони та пресинаптичні закінчення в мотонейронах.

Первинно культивовані мотонейрони з Smn-дефіцитних мишачих моделей були використані для характеристики дефектного пресинаптичного відділу. Окрім змін у подовженні аксонів, дефектної збірки F-актину та зменшення утворення кластерів Cav2.2, став очевидним потенціалзалежний кальцієвий канал, який переважно експресується в ембріональних мотонейронах, що призвело до зменшення спонтанних перехідних процесів кальцію [139, 211].

Порушення регуляції надходження кальцію внаслідок порушених утворень кластерів Cav2.1, які переважають у нервово-м’язовій кінцевій пластинці, також спостерігалося in vivo на мишачих моделях SMA [291, 292].

Щоб підтримувати необхідні рівні пресинаптичного кальцію для клітинної диференціації та/або нейротрансмісії в Smn-дефіцитних мотонейронах, молекули, які подовжують кінетику закриття Cav2.2 і Cav2.1, можуть бути використані як кандидати.

R-росковітин, інгібітор Cdk5 із властивостями модуляції кальцієвих каналів, виглядає як хороший кандидат для цієї мети [193, 324]. Гостре застосування R-росковітину індукує спонтанні Ca2+-перехідні процеси in vitro та збільшує квантовий вміст ex vivo. Це покращує виживаність мотонейронів і подовжує тривалість життя сильно ураженої моделі миші після системного лікування [291].

Гістопатологічний аналіз SMA-мишей, оброблених R-росковітином, показав, що застосування цієї речовини підтримує синапси в спинному мозку та протидіє дегенерації нервово-м’язових кінцевих пластин [291].

У культивованих Smn-дефіцитних мотонейронах застосування R-Roscovitine також врятувало змінене подовження аксона. Цей ефект також спостерігався при застосуванні GV-58, іншого засобу, що відкриває кальцієві канали [291]. GV-58 є сильнішим щодо Cav2.1/2 і має меншу інгібіторну активність щодо Cdk5 на фізіологічних рівнях АТФ [289]. Його вже було протестовано на моделях мишей SMA, де він продемонстрував значні переваги з точки зору нервово-м’язової передачі та сили м’язів [222].

Однак обидва препарати також необхідно вводити протягом критичного періоду розвитку НМЩ [308]. Таким чином, відновлення внутрішньоклітинного гомеостазу Ca2+ за допомогою зовнішніх подразників може бути терапевтичним варіантом для SMA разом із поточною терапією ASO, малими молекулами або передачею гена аденовірусу SMN1-. Такий вид терапії також необхідно застосовувати під час критичного та раннього тимчасового вікна.

Значних ефектів відновлення не буде досягнуто, якщо лікування починається із затримкою та після появи симптомів. Речовини з властивостями блокування потенціалзалежних калієвих каналів, такі як 3,4-амінопіридин (3,4-DAP) і 4- амінопіридин (4-AP) також обговорювалися як кандидати на посилення пресинаптичного потоку кальцію. На анатомічному рівні вони збільшують кількість пропріоцептивних синапсів, що проектуються до тіл клітин мотонейронів у спинному мозку, а також кількість NMJ у Smn-дефіцитних моделях мишей.

Проте4-лікування АП не впливає на виживання мотонейронів[273]. Тривають клінічні випробування обох речовин (3,4-DAP, NCT03781479, NCT03819660 і 4-AP,NCT01645787). Окрім цих двох молекул, які модулюють кінетику пресинаптичного напругозалежного Ca{{9 }} каналів, вплив піридостигміну, інгібітора ацетилхолінестерази, було перевірено на SMA.

Повідомлялося, що цей препарат покращує фізичну форму/витривалість у 2 із 4 пацієнтів із СМА типу 2 і 3 [310] (Clinicaltrials.gov: NCT02941328). Результати останніх трьох клінічних випробувань ще очікують.

Генетичні модифікатори Plastin 3 і NCALD також діють Ca2+-залежним чином на мотонейрони. NCALD є нейронним датчиком кальцію і функціонує як негативний регулятор ендоцитозу. Нокдаун NCALD покращує сендоцитоз у фібробластах пацієнтів зі СМА, а також подовження аксонів і нейром’язову морфологію та функцію у мишей СМА [246, 293].

Однак терапевтичний потенціал відомостей про NCALD потребує подальшого вивчення, зокрема щодо токсичності та побічних ефектів. Це здається важливим, оскільки MAP3K10 взаємодіє з NCALD як активатор N-кінцевих кіназ c-Jun (JNK). Активність JNK помітно підвищується у мишей NCALD−/−, що, ймовірно, впливає на клітинну диференціацію, оскільки морфологія нейронів гіпокампу з дефіцитом NCALD значно змінена [298].

Пластин 3 (PLS3) [224, 282] та інші представники сімейства пластинов є еволюційно законсервованими і діють як модулятори актинового цитоскелета. Вони відіграють важливу роль у клітинній міграції, адгезії та екзо- та ендоцитозі [321].

У моделі рибок даніо з дефіцитом Smn рівні білка Pls3 знижені. Однак сплайсинг мРНК Pls3 не впливає. Часткове відновлення Pls3 у цих тварин компенсує пресинаптичні дефекти, незалежно від експресії SMN [113].

Таким чином, ортологи Pls3 також розглядаються як гени-модифікатори Smn в моделях Caenorhabditis elegans, Drosophila та мишей [5, 65]. PLS3 представляється цікавим кандидатом для подальшого терапевтичного розвитку через його регуляцію Ca2+-іонами в пресинаптичних закінченнях мотонейронів і його вплив на зв’язування актину.

Ці дані та спостереження порушення регуляції Ca2+-вростання конусів Smn-дефіцитних мотонейронів у клітинній культурі [139] та in vivo в нервово-м’язових кінцевих пластинках [260,291,292] підтверджують гіпотезу, що Ca2+-залежний F-актин розшарування може бути конкретною мішенню для розробки терапії при SMA, зокрема на ранніх/пренатальних стадіях розвитку нервово-м’язової кінцевої пластинки.

Нейропротекція

Клітинна диференціація мотонейронів залежить від наявності та відповідної реакції на нейротрофічні фактори. Широко визнано, що передача сигналів нейротрофічних факторів сприяє виживанню мотонейронів [11, 116, 129, 234, 235, 265, 268].

Застосування нейротрофічного фактора мозку (BDNF), циліарного нейротрофічного фактора (CNTF) та/або нейротрофічного фактора гліального походження (GDNF) до ізольованих первинних мотонейронів курчати, людини, щура та Xenopus сприяє їхньому виживанню [116,172, 266, 267 ], посилює холінергічну диференціацію та виробництво трансмітерів [148, 322] і призводить до збільшення вивільнення ацетилхоліну в квантових пакетах [175].

BDNF, як член родини нейротрофінів, діє через сімейство рецепторних тирозинкіназ, пов’язаних з тетропоміозином (TrkB) [152–154, 200, 281]. Передача сигналів BDNF/TrkB керує локальними перехідними процесами кальцію в мотонейронах миші, культивованих на специфічному для синапсів ламініні-221 [67].

Активація нижніх сигнальних каскадів TrkB, у свою чергу, сприяє стабілізації -актину через кіназний шлях LIM і фосфорилювання Proflin у Tyr129 [67]. Специфічний вплив сигналізації BDNF/TrkB на формування кластерів пресинаптичних Ca2+ каналів вказує на те, що Молекули, які позитивно змінюють цю передачу сигналів, можуть сприятливо впливати на цей патологічний аспект і покращувати нейротрансмісію при SMA.

Нейротрофічні фактори та малі молекули, які активують специфічні шляхи, також можуть впливати на інші аспекти мотонейронної патології при СМА. Дефіцит Smn призводить до зниження регуляції сигнального шляху Akt [295]. Було описано, що логанін, нейропротекторний іридоїдний глікозид, активізує передачу сигналів BDNF і Akt, що призводить до покращення рухової функції та незначного збільшення тривалості життя у мишей SMNΔ7 [295].

IGF-1, трофічний фактор, який діє як на розвиток м’язів, мотонейронів, так і на виживання, знижується в мишачих моделях з важким SMA [215]. Системне введення IPLEX, рекомбінантного комплексу hIGF-1 з rhIGFBP-3, протидіє дегенерації мотонейронів і втраті рухової функції у мишей SMNΔ7, з незначним впливом на виживання [215].

Надмірна експресія IGF-1 через системну надекспресію AAV1-спричиняє незначне збільшення тривалості життя та покращення рухової координації мишей SMNΔ7 [294]. Специфічна для м’язів гіперекспресія IGF-1 через промотин легкого ланцюга міозину SMNΔ7 мишей мала позитивний вплив на розмір міоволокна. Це також підвищує виживаність тварин, але не виявило значного сприятливого впливу на рухову функцію [26].

Незважаючи на це, IGF-1 все ще вважається незалежним від SMN додатковим терапевтичним підходом. Подібним чином було протестовано олесоксим (OLEOS, NCT02628743), невелику орально активну молекулу, подібну до холестерину, яка націлена на компоненти комплексу мітохондріальної проникності, таким чином запобігаючи шляхам апоптотичної смерті. Однак цей препарат-кандидат не продемонстрував переконливих ефектів у клінічних випробуваннях.

На доклінічному рівні олесоксим зберігає мітохондріальний гомеостаз і, таким чином, цілісність мотонейронів і зменшує денервацію м’язів, астрогліоз та активацію мікроглії [25, 285]. Однак клінічні випробування OLEOS за участю пацієнтів із СМА 2–3 типу не продемонстрували значного позитивного результату.

For more information:1950477648nn@gmail.com