Farneziltransferazės inhibitorius LNK{0}} susilpnina pelių aksonų distrofiją ir mažina amiloido patologiją, 4 dalis

LNK-754 ir lonafarnibas sustiprina aksoninę endolizosominę prekybą kultūriniais neuronais

Norėdami ištirti LNK{0}} mechanizmą, mažinantį LAMP1, BACE1 ir LT kaupimąsi 5XFAD pelių distrofiniuose neurituose, atlikome tyrimus in vitro, naudodami laukinio tipo pelių pirminės kultūros neuronus. Pirmiausia konfokalinės imunofluorescencinės mikroskopijos būdu įvertinome endolizosominių organelių pasiskirstymą neuronuose, apdorotuose nešikliu, LNK-754 arba lonafarnibu. Transporto priemone apdorotuose neuronuose LAMP1 fluorescencinės pūslelės buvo susitelkusios daugiausia ląstelių kūnuose ir proksimaliniuose neurituose, o LNK-754 ir lonafarnibu gydomuose neuronuose LAMP1 pūslelės buvo padaugėjusios proksimalinėse ir distalinėse neuritų srityse, palyginti su nešikliu gydytais neuronais ( 6A-F pav.).

Panašiai kaip mūsų in vivo rezultatai ir sutinkant su ankstesnėmis ataskaitomis [9], padidėjęs bendras LAMP1 kiekis taip pat buvo LNK-754 ir lonafarnibu apdorotose kultūrose (6F-H pav.). Gydymas lonafarnibu reikšmingai padidino bendrą LAMP1 ir LAMP1 lokalizaciją neurituose, o gydymo LNK-754 tendencija buvo pastebėta (6D pav., F). LAMP1 nespecifiškai žymi įvairias endosomines ir autofagines pūsleles, todėl toliau išanalizavome vėlyvųjų endosomų ir lizosomų lokalizaciją ir rūgštėjimą gyvose neuronų kultūrose, apdorotose LysoSensor Green – fluorescenciniais dažais, kurių fluorescencijos intensyvumas parūgštintuose komponentuose didėja nuo pH.

Neuritas yra viena iš svarbių nervų ląstelių funkcinių struktūrų, galinčių perduoti nervinius signalus ir bendrauti su kitomis ląstelėmis. Neurituose LAMP1 yra svarbus membraninis baltymas, dalyvaujantis tarpląstelinės membranos sistemos transportavimo procese ir dalyvaujantis autofagijoje bei pūslelių formavime. Be to, tyrimai rodo, kad LAMP1 taip pat yra glaudžiai susijęs su imunitetu.

Kai kurie tyrimai parodė, kad LAMP1 vaidina svarbų vaidmenį sergant tokiomis ligomis kaip navikai, infekcijos ir uždegimai. LAMP1 ekspresija yra glaudžiai susijusi su naviko invazija, metastazėmis ir prognoze. Tuo pačiu metu LAMP1 taip pat gali dalyvauti organizmo imuniniame atsake. Tyrėjai nustatė, kad LAMP1 gali skatinti T ląstelių ir natūralių žudikų ląstelių aktyvavimą ir sustiprinti jų žudymo gebėjimą. Be to, LAMP1 taip pat gali skatinti organizmo pašalinimą iš patogenų ir pagerinti imuninį atsaką.

Be to, LAMP1 taip pat yra susijęs su kai kurių autoimuninių ligų atsiradimu. Pavyzdžiui, LAMP1 ekspresijos lygis žymiai padidėja sergant autoimuninėmis ligomis, tokiomis kaip sisteminė raudonoji vilkligė. Be to, mokslininkai taip pat nustatė, kad kai kuriems pacientams, sergantiems autoimuninėmis ligomis, yra didesnis anti-LAMP1 antikūnų kiekis, o tai rodo, kad LAMP1 gali būti susijęs su autoimuninių reakcijų atsiradimu.

Apibendrinant galima pasakyti, kad LAMP1 vaidmuo neurituose neapsiriboja nervų sistemos funkcija, bet taip pat apima organizmo imuninį atsaką. Nors su LAMP1 susiję tyrimai dar tik pradedami kurti, ateityje jis gali tapti nauju tikslu kai kurių ligų prevencijai ir gydymui. Tolesni LAMP1 ir imuniteto ryšio tyrimai suteiks naujų idėjų ir galimybių naujų vaistų kūrimui. Matyti, kad reikia pagerinti atmintį. Cistanche deserticola gali žymiai pagerinti atmintį, nes Cistanche deserticola taip pat gali reguliuoti neurotransmiterių pusiausvyrą, pvz., padidinti acetilcholino ir augimo faktorių kiekį. Šios medžiagos labai svarbios atminčiai ir mokymuisi. Be to, mėsa taip pat gali pagerinti kraujotaką ir skatinti deguonies tiekimą, o tai gali užtikrinti, kad smegenys gautų pakankamai maistinių medžiagų ir energijos, taip pagerinant smegenų gyvybingumą ir ištvermę.

Spustelėkite Žinoti, kad pagerintumėte trumpalaikę atmintį

Bendras LysoSensor Green fluorescencijos intensyvumas nepakito neuronuose, apdorotuose nešikliu, LNK-754 arba lonafarnibu (6I pav., J). Remiantis mūsų išvadomis dėl LAMP1, LysoSensor pūslelių lokalizacija padidėjo LNK-754 arba lonafarnibu apdorotų kultūrų distaliniuose neurituose (6I pav., rodyklės).

Didelė dalis LAMP{0}}teigiamų pūslelių buvo lokalizuota proksimaliniuose ir distaliniuose neurituose FTI apdorotuose neuronuose, o tai rodo, kad FTazės slopinimas veikia endolizosominių organelių judrumą. Gydymo FTI poveikį vėlyvųjų endosomų ir lizosomų dinamikai įvertinome atlikdami gyvų laukinio tipo pirminių neuronų kultūrų, nudažytų LT, vaizdavimą (7A pav.).

Aksoninių LT pūslelių kimografinė analizė atskleidė, kad visomis gydymo sąlygomis dauguma aksoninių LT pūslelių buvo nejudančios arba judėjo mažu greičiu atgaline kryptimi (7B pav.). Tačiau LNK-754 ir lonafarnibu gydomuose neuronuose labai pasikeitė stacionarių, retrogradinių ir anterogradinių aksoninių LT pūslelių procentas. Retrogradinių LT pūslelių procentas LNK-754 (36 %) arba lonafarnibu (36 %) gydytiuose neuronuose buvo žymiai didesnis nei nešikliu gydytų neuronų (19 %), o stacionarių LT pūslelių procentas LNK{{7 }} (62 %) arba lonafarnibu (60 %) gydyti neuronai buvo mažesni, palyginti su nešikliu gydytų neuronų (74 %) (7C pav.).

Buvo pastebėtas reikšmingas LT pūslelių skaičiaus padidėjimas per aksono ilgį lonafarnibu gydomuose neuronuose ir gydymo LNK-754 tendencija (7D pav.), kaip ir LAMP1 pasiskirstyme (6A–D pav.). ) ir LysoSensor (6I pav., J). LT pūslelių nuvažiuotas atstumas LNK-754 ir lonafarnibu gydomuose neuronuose buvo reikšmingai padidintas (7E, G pav.), o vidutinis LT pūslelių greitis LNK{{10}} buvo žymiai didesnis. (0.17 μm/s) ir lonafarnibu (0.18 μm/s) gydytų neuronų nei nešiklio (0,11 μm/s) gydytų neuronų (7F pav., H; filmas S1, S2, S3 ). Kartu su mūsų rezultatais iš FTI gydytų 5XFAD pelių, šie duomenys patvirtina FTazės vaidmenį reguliuojant vėlyvųjų endosomų ir lizosomų susidarymą ir aksoninį judrumą.

Diskusija

Daugeliui neurodegeneracinių ligų būdinga sutrikusi lizosomų sistema ir ligai būdingų baltymų agregatų kaupimasis. Visų pirma AD smegenys pasižymi dideliu lizosomų disfunkcija ir gali būti atskirtos nuo kitų neurodegeneracinių ligų dėl autofaginių ir endolizosominių organelių kaupimosi išsiplėtusiuose distrofiniuose neurituose, supančiais amiloidines plokšteles [54].

FTI yra perspektyvus terapinis kandidatas, skirtas pakartotinai gydyti neurodegeneracines ligas, kurios turi lizosomų disfunkcijos ir baltymų kaupimosi patologijas. Didindami lizosomų funkciją, FTI gali turėti reikšmingą terapinį poveikį distrofiniams neuritams AD smegenyse. Tačiau iki šiol FTI poveikis A patologijai ir aksonų distrofijai dar turi būti išbandytas in vivo.

Mes nustatėme smegenyse prasiskverbiančių FTI LNK754 ir lonafarnibo poveikį AD svarbiai patologijai 5XFAD pelės modelyje ir pateikėme naujus duomenis, rodančius, kad lėtinis 5XFAD pelių gydymas LNK-754 sumažino amiloidinių apnašų naštą ir susilpnino distrofinių neuritų susidarymą. Nors šis tyrimas nėra tiesioginis, gydymas LNK-754 ir lonafarnibu taip pat sumažino tau hiperfosforilinimą 5XFAD pelių smegenyse. Priešingai nei mūsų išvadose dėl LNK-754, lonafarnibu gydytų 5XFAD pelių ADrelevant patologija pagerėjo tik nežymiai, ir nuosekliai FTazės slopinimo žymenys lonafarnibo pelių smegenyse beveik nepakito.

LNK-754 ir lonafarnibas buvo veiksmingi in vitro; aksoninių endolizosominių organelių, judančių retrogradine kryptimi, skaičius ir greitis smarkiai padidėjo gyvuose kultūriniuose pirminiuose neuronuose. LNK-754 ir lonafarnibas taip pat padidino endolizosominio žymens LAMP1 kiekį pirminėse neuronų kultūrose ir 5XFAD pelių smegenyse. Tus, FTI gydymas stimuliavo endolizosominę biogenezę ir retrogradinį vėlyvųjų endosomų ir lizosomų aksonų apyvartą in vitro, o tai galėjo sulėtinti aksonų degeneraciją ir slopinti distrofinių neuritų susidarymą ir apnašų nusėdimą 5XFAD pelėse. Pažymėtina, kad LNK-754 sumažino BACE1 kaupimąsi distrofiniuose neurituose ir užblokavo aksoninės distrofijos, A 42 kartos ir apnašų nusėdimo kelią. Mūsų rezultatai sutinka su ankstesnėmis ataskaitomis, kuriose nurodoma, kad FTase yra terapinis taikinys gydant proteinopatijas, ir rodo, kad FTI yra nukreipti į distrofinius neuritus, sustiprindami lizosomų funkciją ir skatindami prekybą endolizosomomis.

Palyginome į smegenis įsiskverbiančius FTI LNK-754 ir lonafarnibą, nes žinoma, kad jie abu suaktyvina lizosomas ir autofagiją pelių proteinopatijų modeliuose ir buvo kliniškai ištirti vėžio gydymui [8, 9, 41, 55–57]. Lonafarnibas buvo ypač įdomus, nes jis žymiai sumažina tau inkliuzus [9], yra FDA patvirtintas progerijos gydymui ir žinomas dėl saugumo ir nepageidaujamų reiškinių žmonėms [57]. Nepaisant to, nustatėme, kad LNK{10}} buvo daug veiksmingesnis už lonafarnibą gerinant 5XFAD pelės AD patologiją.

Įrodymai, kad LNK{{0}} ir lonafarnibas kerta kraujo-smegenų barjerą, gauti iš klinikinių vėžio tyrimų su žmonėmis [41, 57], tačiau LNK-754 ir lonafarnibo kraujo ir smegenų pralaidumo palyginimas 5XFAD pelėms dar reikia atlikti, todėl galima įsivaizduoti, kad lonafarnibas neperžengė kraujo ir smegenų barjero taip efektyviai kaip LNK{8}}. LNK-754 ir lonafarnibo neatitikimas taip pat gali būti dėl LNK-754 ir lonafarnibo stiprumo skirtumų, nes H-Ras slopinimo IC50 yra 0,57 nM LNK-754 [41] ir 1,9 nM lonafarnibui [51]. Nesunkiai aptikome žinomų FTazės slopinimo žymenų pokyčius LNK{20}}gydytų 5XFAD pelių smegenyse, bet ne lonafarnibo pelių, patvirtinančių mintį, kad norint pasiekti gydomąjį poveikį, gali prireikti didesnės lonafarnibo dozės.

Norint maksimaliai slopinti Ras ir kitų kanoninių CAAX FTazės substrato baltymų farnezilinimą, reikalingos didelės FTI dozės. Šiame tyrime buvo taikomas mažų dozių (1 mg/kg per parą) gydymo režimas, nes įrodymai rodo, kad mažos FTI dozės gali suaktyvinti nekanoninius baltymų substratus, kurie dalyvauja baltymų klirenso keliuose [8, 28]. Be to, gydant pacientus mažomis dozėmis galima išvengti šalutinio poveikio, kuris paprastai pasireiškia esant dideliam Ras slopinimo lygiui. Gydymas LNK-754 (0,9 mg/kg per dieną) sumažino PD transgeninių pelių smegenų sinchronizavimą ir padidino lizosomų aktyvumą, viršijantį pradinį laukinio tipo pelių lygį [8]. Atvirkščiai, norint slopinti tau agregaciją, buvo būtinas pertraukiamas lonafarnibo gydymas per burną zonduojant, naudojant žymiai didesnę dozę (80 mg/kg per parą) [9].

Gali prireikti didesnės lonafarnibo dozės, siekiant sustiprinti tiek endolizosomų funkciją, tiek aksonų apyvartą, nes nustatėme padidėjusį LAMP1 kiekį lonafarnibu gydytų pelių smegenyse, bet minimalų poveikį distrofijoms ir apnašų naštai. Mes išbandėme tik vieną FTI dozę, todėl reikės atlikti tolesnius tyrimus, kad būtų galima nustatyti dozę ir vartojimo būdą, reikalingą optimaliam A ir distrofinių neuritų patologijų mažinimui. LNK-754 ir lonafarnibo poveikis in vitro buvo nuoseklus, o tai rodo, kad lonafarnibas sukurtų panašius fenotipus 5XFAD pelėms, jei būtų pasiektas panašus inhibitorių aktyvumas FTazei.

Gali būti, kad dviejų junginių poveikis ląstelių kultūrose buvo panašesnis, palyginti su in vivo modeliu.

Jei panašus FTazės slopinimas įvyko in vivo, kita galimybė yra tai, kad LNK{0}} ir lonafarnibas skirtingais būdais pakeitė farnezilintą proteomą 5XFAD smegenyse. Tai buvo pastebėta leukemijos ląstelių linijose, kur buvo pranešta apie aiškius farnezilintų baltymų skirtumus po gydymo FTI BMS241,662 ir L-778,123 [24]. Be to, šis tyrimas parodė unikalius farnezilinimo modelius skirtingose ​​ląstelių linijose, o tai rodo, kad kiekviename ląstelių tipe gali egzistuoti specifinis farnezilintas proteomas, o tai gali sustiprinti nedidelius baltymų farnezilinimo slopinimo skirtumus tarp LNK-754 ir lonafarnibo. Todėl gali būti, kad farnezilinti baltymai, kuriuos specifiškai slopina LNK754, bet ne lonafarnibas, yra atsakingi už apnašų ir distrofijos mažinimą.

Alternatyvi galimybė, nors ir mažai tikėtina [58], yra ta, kad tikslinis geranil-geranilo transferazės (GGTazės) slopinimas LNK-754 arba lonafarnibu galėjo lemti skirtingą GGTazės reguliuojamų substratų slopinimą. Galiausiai, lonafarnibu gydytose pelėse, bet ne LNK-754 pelėse, gali būti aktyvuojami substratų, dalyvaujančių mažinant apnašas, prenilinimo būdai. Tikėtina, kad vienu metu LNK{6}} slopinus kelis substratus, 5XFAD pelėse sumažėjo apnašų, o kai kurie arba visi šie substratai nebuvo slopinami lonafarnibo pelėms. Norint nustatyti farnezilintų substratų mechanizmus, reguliuojančius apnašų augimą ir sėją, reikėtų atlikti būsimus eksperimentus, siekiant nustatyti, kurių substratų hipokampo ir žievės smegenų srityse labiausiai sumažėja, ir tai koreliuoti su sumažėjusia apnašų našta ir distrofijomis LNK smegenyse-754 ir lonafarnibu gydytos 5XFAD pelės.

Viso mūsų lėtinio tyrimo metu buvo pastebėta tendencija, kai buvo nustatyti reikšmingi skirtumai tarp transporto priemonės ir LNK-754 žievėje ir tarp lonafarnibo ir LNK-754 hipokampe. Mes pastebėjome reikšmingą apnašų ir distrofijos smegenų žievės regionų sumažėjimą tarp transporto priemonės ir LNK{2}} gydytų pelių, o reikšmingų skirtumų tarp LNK-754 ir lonafarnibo buvo rasta hipokampe. Amiloido patologija prasideda 5 sluoksnio žievės neuronuose ir yra sunkiausia šiame smegenų regione [36], todėl manome, kad tai įvyko dėl mažo apnašų skaičiaus hipokampe ir apnašų naštos kintamumo 5XFAD pelėse. Tikimės, kad mūsų rezultatai pasieks statistinį reikšmingumą tarp LNK754 ir nešiklio visiems rezultatams, padidinus gydymo trukmę arba įvertinus peles vyresniame amžiuje, kai hipokampe bus rasta daugiau apnašų. Tačiau LNK{8}}gydytose pelėse tarp hipokampo ir žievės gali atsirasti skirtingų mechanizmų. Pavyzdžiui, gali skirtis fiziologinis FTazės lygis ląstelėse, sutelktose hipokampe, palyginti su žieve, arba skirtinga FTazės substratų ekspresija tarp hipokampo ir žievės.

Norėdami ištirti LNK{0}} mechanizmą, mažinantį amiloido patologiją 5XFAD pelėse, tyrime daugiausia dėmesio skyrėme distrofiniams neuritams. Distrofiniuose neurituose yra didelis LAMP1 ir BACE1 kiekis ir jie reikšmingai prisideda prie tarpląstelinių apnašų nusėdimo ir aksoninės distrofijos, dėl kurios atsiranda sinapsinis praradimas, neurodegeneracija ir pažinimo sutrikimai [14, 16, 18]. Įvertinę kelis distrofinių neuritų žymenis, įskaitant LAMP1, BACE1 ir LT, nustatėme, kad vienodo dydžio plokštelės turi mažiau distrofijų LNK-754 pelėse, palyginti su nešiklio ar lonafarnibu gydytų pelėmis. Buvo pastebėtas vidutinis LAMP1:A 42 santykio sumažėjimas vienoje apnašoje, palyginti su didesniu kitų distrofinių neuritų žymenų sumažėjimu LNK-754 gydytose pelėse, galbūt dėl ​​to, kad dalis su apnašomis susijusios LAMP1 yra mikroglijoje [59]. ].

LT kaupiasi distrofijose aplink plokšteles gyvuose pelių smegenų audiniuose (4A pav.), rodantis, kad distrofiniuose neurituose yra labai parūgštintos vėlyvosios endosomos ir lizosomos. Be to, parodėme, kad gydymas LNK-754 turėjo dramatišką poveikį LT:TR santykio sumažėjimui, palyginti su LAMP1:A santykiu 42. Remdamiesi mūsų išvadomis dėl dažymo LT, darome hipotezę, kad LAMP poaibis 1-teigiamos pūslelės, kurių sumažėjo LNK-754 chroniškai gydomose pelėse, buvo parūgštintos vėlyvosios endosomos ir lizosomos.

Svarbiausia, kad LNK{0}} užkirto kelią nenormaliam BACE1 kaupimuisi sergant distrofijomis. BACE1 aktyvumo slopinimas distrofiniuose neurituose ankstyvosiose A nusėdimo stadijose slopina naujų apnašų susidarymą, o ne pirminės plokštelės augimą [18], todėl panašus mechanizmas gali atsirasti ir LNK-754 gydomose pelėse. APP/PS1 pelės modelyje distrofinių neuritų plokščiakalnis po plokštelių pasiekia 10 μm spindulį, o tai gali būti paaiškinta visišku aksonų praradimu, subalansuotu su distrofinių neuritų susidarymu [18]. Teigiamą koreliaciją tarp LAMP1 ir apnašų naštos po lėtinio gydymo LNK-754 bei LT ir apnašų dydžio po ūminio gydymo LNK-754 gali sukelti distrofijos praradimo ir susidarymo pusiausvyros pokytis, padidėjimas. apnašas supančių gyvybingų aksonų ir neuronų skaičiumi ar dydžiu arba didelių apnašų gausos sumažėjimu.

Pagrindinė mūsų tyrimo išvada buvo ta, kad LNK{0}} ir lonafarnibas labai sustiprino retrogradinę aksoninę prekybą endolizosominiais skyriais. Buvo pranešta, kad FTI, įskaitant lonafarnibą, padidina MT acetilinimą ir stabilumą vėžio ląstelių linijose [31, 32, 60]. Todėl sustiprinta prekyba endolizosominiais skyriais mūsų tyrime buvo galimai tarpininkaujant substratams, atsakingiems už MT stabilizuojantį FTI poveikį. Įdomu tai, kad tradicinių MT stabilizuojančių agentų ir FTI sinerginis poveikis buvo gerai dokumentuotas vėžio nustatymuose [32, 33, 61], o tai kelia intriguojančią galimybę, kad panašus gydymas gali užkirsti kelią distrofinių neuritų susidarymui AD smegenyse. Papildomas lizosomų skaidymo gebėjimo didinimo ir šių skyrių prekybos poveikis greičiausiai paskatino BACE1 nukreipimą į subrendusias lizosomas, kad jos būtų skaidomos.

Pažymėtina, kad ūmus gydymas LNK{0}} susilpnino distrofinius neuritus senoms 5XFAD pelėms ir pagerino erdvinį mokymąsi ir atmintį hAPP/PS1 pelėms. Tai patvirtina dvigubą FTI vaidmenį gydant AD, nes slopina A generaciją ir apsaugo nuo distrofinių neuritų bei pažinimo nuosmukio po pažengusio apnašų nusėdimo. Atsižvelgiant į tai, FTazės haplodeficitas APP/PS1 pelėms išgelbėjo pažinimo sutrikimus, o FTazės arba GGTazės trūkumas sumažino A nusėdimą [62]. Be to, buvo įrodyta, kad farnezilinimo lygis reguliuoja sinapsinį plastiškumą ir stuburo tankį laukinio tipo pelių hipokampo pjūviuose [63], todėl farnezilinti baltymai gali pakeisti sinapsinį plastiškumą ir mikrotubulų stabilumą, o šie substratai gali veikti nepriklausomai nuo kitų prenilintų substratų, kurie turi įtakos. apnašų nusodinimas.

Nors mes manome, kad farnezilinti substratai, reguliuojantys mikrotubulų stabilumą ir endoliosomų funkciją, pagerina distrofinius neuritus ir gelbėjimo elgesį APP / PS1 pelėje, galimi kiti mechanizmai. Pavyzdžiui, Rhes yra maža GTPazė, kuri yra farnezilinama ir, kaip žinoma, sukelia autofagiją [64]. Kaip pastebėta, Rhes sąlygojo tau transgeninių pelių elgesio pagerėjimą, sumažinant fosfo-tau kiekį [9], ir panašiai, Rhes gali būti atsakingas už LNK754 gydytų hAPP/PS1 pelių atminties gerinimą, sumažindamas tau fosforilinimą (pvz., p-tau ser404). LNK-754 gydytų 5XFAD pelių, nepriklausomai nuo distrofinio neurito pagerėjimo.

Farneslyation yra labai svarbus tinkamam daugelio fiziologiškai svarbių baltymų veikimui, kurie gali būti atsakingi už mūsų tyrimo metu pastebėtą teigiamą poveikį. Daugiau nei 32 farnezilinti substratai neseniai buvo nustatyti metaboliniu būdu žmogaus endotelio ląstelių linijoje [65], o kitame neseniai atliktame tyrime 11 farnezilintų baltymų buvo praturtinti priekinio smegenų neuronui specifinėse FTazės išjungimo pelėse [63]. Pagrindinė baltymų šeima, paveikta priekinių smegenų neuronų farnezilinimo, yra Ras GTPazės [63], kurios tarpininkauja daugeliui ląstelių funkcijų, įskaitant endosominę prekybą. Ras baltymai yra susiję su AD patogeneze; pacientų, sergančių AD ir lengvu kognityviniu sutrikimu, pomirtiniuose smegenų audiniuose padidėjęs Ras signalizacijos aktyvavimas koreliuoja su amiloido patologija ir padidėjus jo pasroviui signalizuojančios molekulės ERK lygiui [30].

Be to, Ras šeimos narys Rhes buvo nustatytas kaip lonafarnibo taikinys, skirtas aktyvuoti lizosomas ir sumažinti mutantinius tau agregatus [9]. Neuroninio FTazės išmušimo APP/PS1 pelėse transkriptomika nustatė, kad mTORC1 signalizacija ir ne amiloidogeninio apdorojimo skatinimas yra pagrindinis veiksnys, prisidedantis prie teigiamo poveikio pažinimui ir amiloido patologijai, galbūt dėl ​​to sumažėjus Ras arba Rheb signalizacijai [30]. Rhes arba Rheb aktyvumo pokyčiai gali sumažinti A naštą 5XFAD pelėms, nors mažai tikėtina, kad Ras buvo visiškai inaktyvuotas, kai šiame tyrime naudota LNK{6}} ir lonafarnibo koncentracija. Keli nekanoniniai ne Ras FTazės substratai galėtų tarpininkauti pastebėtam poveikiui. Pavyzdžiui, SNARE baltymas ykt6 sustiprina prekybą lizosominėmis hidrolazėmis ir gali skatinti lizosomų funkciją [8]. Taip pat gali būti atsakingas tiesioginis FTazės poveikis, nes FTazė gali tiesiogiai surišti mikrotubulus ir paveikti histono deacetilazės HDAC6 aktyvumą, taip užkertant kelią tubulino dezacetilinimui [33].

Išvados

Atrodo, kad FTazės signalizacijos ir baltymų farnezilinimo reguliavimas yra ankstyvas AD patogenezės įvykis [30]. Šiame tyrime mes laikomės farmakologinio metodo, kad slopintume FTazę in vivo 5XFAD pelės modelyje. Pelių sinukleinopatijų ir tauopatijų modeliuose toksiški baltymų agregatai buvo išvalyti tiesiogiai dėl sustiprinto lizosomų skilimo, kurį sukėlė gydymas FTI [8, 9]. Priešingai, mes manome, kad A karta buvo slopinama per netiesioginį mechanizmą, kai stiprinant aksonų apyvartą buvo slopinamas distrofinių neuritų susidarymas ir BACE1 padidėjimas. Prasidėjus apnašų patologijai, trumpalaikis gydymas LNK-754 sumažino 5XFAD pelių distrofinius neuritus ir pagerino hAPP/PS1 pelių atmintį ir erdvinį mokymąsi.

Mūsų rezultatai yra koncepcijos įrodymas dėl FTI naudojimo siekiant užkirsti kelią A kaupimuisi ir papildyti didelį darbą, įrodantį, kad FTazės genetinis numušimas pagerina amiloido patologiją ir gelbsti pažinimo funkciją AD pelių modeliuose [30, 62, 66 ]. Konkretūs FTazės substratai ir pasroviui keliai, atsakingi už mūsų tyrime pastebėtus fenotipus, turėtų būti toliau išaiškinti būsimuose tyrimuose. Sumažėjęs BACE1 kaupimasis distrofiniuose neurituose, gydant FTI, gali sulėtinti A 42 nusėdimą ir pasiūlyti terapinę strategiją, leidžiančią išvengti nepageidaujamo šalutinio poveikio, kuris paprastai pastebimas vartojant BACE1 inhibitorius [67, 68]. Be to, sumažinus amiloido apnašų naštą smegenyse, greičiausiai bus prognozuojama AD pacientų klinikinė nauda [67], todėl FTI gali turėti svarbių terapinių pasekmių AD.

Padėkos

Dėkojame D. Kirchenbuechler, P. Dluhy ir C. Arvanitis iš Šiaurės vakarų universiteto Pažangiosios mikroskopijos centro už ekspertų patarimus dėl imunofluorescencinių vaizdų kiekybinio įvertinimo ir naudingas diskusijas bei finansinę paramą iš NIH R01 AG030142. Galiausiai dėkojame S. Kemal ir J. Popovic iš Vassar laboratorijos už jų kompetenciją ir pagalbą atliekant gyvo vaizdo eksperimentus ir perfuziją su pele.

Išsami informacija apie autorių

Ken ir Ruth Davee Neurologijos skyrius, Šiaurės vakarų universiteto Feinbergo medicinos mokykla, Čikaga, IL 60611, JAV. 2 BioEnergetics, Boston, MA 02115, JAV. 3 Bial Biotech, Kembridžas, MA 02139, JAV. 4 Neurologijos skyrius, Harvardo medicinos mokykla, Kembridžas, MA 02139, JAV. 5 Mesulam Kognityvinės neurologijos ir Alzheimerio ligos centras, Šiaurės vakarų universiteto Feinbergo medicinos mokykla, Čikaga, IL 60611, JAV.

Nuorodos

1. Hardy J, Allsop D. Amiloido nusėdimas kaip pagrindinis Alzheimerio ligos etiologijos įvykis. Trends Pharmacol Sci. 1991;12(10):383–8.

2. Hardy J, Selkoe didžėjus. Alzheimerio ligos amiloido hipotezė: pažanga ir problemos kelyje į gydymą. Mokslas. 2002;297(5580):353–6.

3. Selkoe DJ. Alzheimerio ligos molekulinė patologija. Neuronas. 1991;6(4):487–98.

4. Liu PP, Xie Y, Meng XY, Kang JS. Alzheimerio ligos hipotezių ir klinikinių tyrimų istorija ir eiga. Signal Transduct Target Ther. 2019; 4:29.

5. Sevigny J, Chiao P, Bussière T, Weinreb PH, Williams L, Maier M ir kt. Antikūnas aducanumabas sumažina A plokšteles sergant Alzheimerio liga. Gamta. 2016;537(7618):50–6.

6. Cuddy LK, Prokopenko D, Cunningham EP, Brimberry R, ​​Song P, Kirchner R ir kt. A - pagreitinta neurodegeneracija, kurią sukelia Alzheimerio liga. Sci Transl Med. 2020;12(563):eaaz2541.

7. Cummings J, Lee G, Ritter A, Sabbagh M, Zhong K. Vaistų nuo Alzheimerio ligos kūrimo planas: 2020 m. Alzheimerio dementas (NY). 2020;6(1):e12050.

8. Cuddy LK, Wani WY, Morella ML, Pitcairn C, Tsutsumi K, Fredriksen K ir kt. Streso sukeltą ląstelių klirensą tarpininkauja SNARE baltymas ykt6 ir sutrikdo -Synuclein. Neuronas. 2019;104(5):869–84.e11.

9. Hernandez I, Luna G, Rauch JN, Reis SA, Giroux M, Karch CM ir kt. Farneziltransferazės inhibitorius aktyvina lizosomas ir sumažina tau patologiją pelėms, sergančioms tauopatija. Sci Transl Med. 2019;11(485):eaat3005.

10. Mazzulli JR, Zunke F, Tsunemi T, Toker NJ, Jeon S, Burbulla LF ir kt. Gliukocerebrozidazės aktyvinimas sumažina patologinį -sinukleiną ir atkuria lizosomų funkciją Parkinsono liga sergančių pacientų vidurinių smegenų neuronuose. J Neurosci. 2016;36(29):7693–706.

11. Niksonas RA. Autofagijos vaidmuo neurodegeneracinėje ligoje. Nat Med. 2013;19(8):983–97. 12. Bonam SR, Wang F, Muller S. Lizosomos kaip terapinis taikinys. Nat Rev narkotikų diskas. 2019;18(12):923–48.

For more information:1950477648nn@gmail.com