Grøn te Epigallocatechin-3-gallat (EGCG) målrettet mod fejlfoldning af protein i lægemiddelopdagelse til neurodegenerative sygdomme, del 3

4.2. Beviser fra dyremodeller

På grund af dets brede spektrum af farmakologiske aktiviteter udviste EGCG terapeutisk potentiale på forskellige in vivo-modeller af ND'er, herunder AD, PD, HD og ALS (tabel 2).

EGCG er en forbindelse, der er meget udbredt i teblade, især grøn te. Det er blevet bredt undersøgt og har vist sig at have mange sundhedsmæssige fordele, herunder forbedret hukommelse. Dette er et meget positivt og gavnligt fund, da mange mennesker oplever hukommelsesproblemer, efterhånden som befolkningen bliver ældre.

Undersøgelser har vist, at EGCG kan hjælpe med at forbedre hukommelsen. EGCG kan beskytte nerveceller ved at reducere skrøbelighed og oxidation. Det kan også stimulere væksten og forbindelsen af ​​neuroner, forbedre neurotransmissionen og forbedre den kognitive funktion i hjernen. Disse processer hjælper med at forbedre kognitive evner såsom langtidshukommelse og opmærksomhed.

Derudover kan EGCG også øge blodgennemstrømningen i hjernen, hvilket giver mere ilt og næringsstoffer, hvilket hjælper med at beskytte nerveceller og forbedre hjernens funktion.

Sammenfattende er EGCG positiv og gavnlig til at forbedre hukommelsen. Det kan fremme hukommelse og kognitiv evne gennem en række forskellige veje og forbedre hjernens sundhed og funktion. Derfor kan det at drikke grøn te med måde gøre det muligt for folk at opnå mange sundhedsmæssige fordele og forbedre deres livskvalitet. Det kan ses, at vi skal forbedre hukommelsen, og Cistanche kan forbedre hukommelsen markant, fordi den også kan regulere balancen af ​​neurotransmittere, såsom at øge niveauet af acetylcholin og vækstfaktorer, som er meget vigtige for hukommelse og indlæring. Derudover kan Cistanche også forbedre blodgennemstrømningen og fremme ilttilførsel, hvilket kan sikre, at hjernen får tilstrækkelig næring og energi, og derved forbedre hjernens vitalitet og udholdenhed.

Klik på, hvordan du kan forbedre din hukommelse

Det terapeutiske potentiale af EGCG i en dyremodel af AD blev først rapporteret i 2005 ved brug af svenske mutant APP-overudtrykkende mus (Tg APPsw). Forskerne demonstrerede, at intraperitoneal (ip) injektion (20 mg/kg) af EGCG signifikant reducerede både A-niveauer og A-plak i hjernen.

Undersøgelsen viste yderligere, at EGCG fremmede spaltning i det -C-terminale fragment af APP og forhøjede det N-terminale APP-spaltningsprodukt, opløseligt APP-.

Dette tyder på, at reduktionen af ​​cerebrale A-niveauer er forbundet med øget -sekretase-spaltningsaktivitet [184]. Ydermere reducerede EGCG tilsvarende A-aflejring i Tg APPsw, når det administreres oralt i drikkevand (50 mg/kg), som observeret i en undersøgelse udført i 2008 Resultaterne indikerede yderligere, at EGCG giver kognitive fordele og modulerer tau-hyperfosforylering i disse AD-transgene mus [186].

En anden undersøgelse, der involverede Tg APPsw-mus, fokuserede på den molekylære mekanisme for neurobeskyttende virkning af EGCG. EGCG viste sig at reducere A-induceret neurotoksicitet ved at hæmme glykogensyntase-kinase-3 (GSK-3)-aktivering og c-Ab/FE65-kompleks nuklear translokation i disse transgene mus [177].

Ud over transgene musemodeller af human AD-patologi anses toksin-inducerede modeller også for at være egnede til at udforske behandlinger af ND'er.

De neurobeskyttende virkninger af EGCG er blevet rapporteret i toksin-inducerede AD-modeller såsom A-induceret, LPS-induceret, D-galactose (D-gal)-induceret, streptozotocin-induceret og aluminiumchlorid (AlCl3)-induceret AD-modeller [13]. To undersøgelser fra 2000'erne og begyndelsen af ​​2010'erne brugte den LPS-inducerede AD-model med oralt administreret EGCG (1,5 eller 3 mg/kg).

De påviste, at EGCG forhindrer apoptotisk celledød ved at forhindre forhøjede niveauer af A via hæmning af - og -sekretaser. Resultaterne viste også, at EGCG forhindrer hukommelsessvækkelse og amyloidogenese ved at hæmme neuroinflammatorisk-relaterede cytokiner frigivet fra astrocytter [187,190].

Den orale administration af EGCG (1,5 eller 3 mg/kg) har også vist sig at beskytte mod A-induceret hukommelses- og koordinationsforringelse hos A-inducerede AD-rotter, mens intragastrisk (ig) administration af EGCG (2 eller 6 mg/kg) havde potente neurobeskyttende virkninger på aldrende mus induceret af D-gal, der virker via antioxidative og antiapoptotiske mekanismer [188,189].

Yderligere beviser fra toksin-inducerede modeller bekræfter EGCG's potentiale til at forbedre oxidativt stress med streptozotocin-inducerede og AlCl3--inducerede modeller.

Disse undersøgelser viste, at EGCG kan reducere oxidativ stress i perifert og hjernevæv, og at det kan undertrykke adfærdsændringer relateret til toksin-inducerede kognitive underskud i disse dyremodeller [191,195]. Den alderdomsaccelererede mus tilbøjelige (SAMP8), en spontan dyremodel for accelereret aldring , er også blevet brugt i undersøgelser med EGCG.

Denne dyremodel betragtes som en robust model til at studere patologien af ​​sporadisk AD [225]. Undersøgelser har vist EGCG's evne til at dæmpe kognitiv forringelse og hukommelsessvigt hos disse mus via administration af lave (5 mg/kg) og høje doser (15 mg/kg) [193.194]. EGCG-administration blev vist at opregulere det anti-apoptotiske protein Bcl-2 og forstærker Bcl- 2/Bax-forholdet, og der blev fundet en sammenhæng mellem EGCG-induceret reduktion i A-akkumulering og forhøjet neprilysin-ekspression (det hastighedsbegrænsende nedbrydningszym af A) [193].

Ud over at opregulere neprilysin-ekspression blev EGCG vist at hæmme BACE-1-aktivitet og forbedre unormale synaptiske proteinniveauer i frontalcortex og hippocampus i SAMP8-musemodellen [194].

Ved at vende tilbage til den transgene musemodel i slutningen af ​​2010'erne giver undersøgelser med APP/PS1-mus yderligere beviser for EGCG's in vivo neurobeskyttende egenskaber. En undersøgelse undersøgte effekten af ​​EGCG på neuronal apoptose induceret af endoplasmatisk reticulum (ER) stress, hvilket afslørede, at EGCG-behandling hæmmede ER-stress-induceret apoptose i hjernebarken hos APP/PS1 mus [196].

Det er også blevet foreslået, at terapier, der kombinerer EGCG og ferulinsyre i gamle APP/PS1-mus, giver yderligere fordele i forhold til enkeltbehandlinger i form af forbedring af adfærdsmæssige underskud, forbedring af cerebral amyloidose og reduktion af A-generation [197]. Der er også evidens for, at dual-drug loaded nanopartikler af EGCG/ascorbinsyre øger den terapeutiske effektivitet af EGCG i APPswe/PS1 transgene mus [198].

For nylig afslørede et studie med en veletableret præklinisk blandet model af familiær AD og type 2-diabetes mellitus (T2DM) ved brug af transgene APP/PS1-mus fodret med en højfedtdiæt, at EGCG forbedrer kognitive underskud forværret af en fedmediæt gennem modulering af den udfoldede diæt. proteinrespons [199]. EGCG er også blevet undersøgt bredt i toksin-inducerede dyremodeller af PD, herunder de klassiske 6-OHDA og MPTP, som er de to mest udbredte neurotoksiner til in vivo PD-modeller [226].

Den neurobeskyttende effekt af EGCG på den MPTP-inducerede PD-model blev først rapporteret i begyndelsen af ​​2000'erne. Oral administration af EGCG (2 og 10 mg/kg) samt grøn teekstrakt (0,5 og 1 mg/kg) indeholdende høje niveauer af EGCG lindrede klart dopaminneurontab i substantia nigra og TH-proteinniveauudtømning [201]. I denne model er toksiciteten af ​​MPTP medieret af oxidativt stress, især af NO.

En anden undersøgelse testede, om EGCG dæmper MPTP-induceret PD i mus ved at hæmme neuronal NO-syntase (nNOS) ekspression. Resultaterne afslørede, at både grøn teekstrakt og EGCG reducerede udtryk for nNOS i substantia nigra [202]. I 2010'erne bekræftede yderligere undersøgelser, der brugte den MPTP-inducerede PD-model, den neurobeskyttende effekt af EGCG mod MPTP-neurotoksicitet [204,205].

EGCG blev vist at regulere jerneksportproteinet ferroportin i substantia nigra, hvilket reducerer oxidativt stress og udøver en neurorescue-effekt mod MPTP-inducerede funktionelle og neurokemiske underskud hos mus [204]. Et 2018-studie med en MPTP-induceret musemodel af PD fokuserede på virkningerne af EGCG på det perifere immunsystem.

Resultaterne afslørede, at EGCG-behandling beskytter dopaminerge neuroner fra MPTP-induceret degeneration, hvilket genopretter bevægelsesadfærden hos disse mus. Derudover hæmmede EGCG ekspressionen af ​​neuroinflammatoriske cytokiner og vendte T-celledysfunktionen i det perifere immunsystem af MPTP-mus [205].

Et in vivo-studie med en 6-OHDA-induceret PD-rottemodel viste, at EGCG administreret ved sonde (10 mg/kg) vender den striatale oxidative stress og immunhistokemiændringer tilbage. Ydermere dæmpede EGCG-behandling adfærdsændringerne, hvilket tyder på, at neurobeskyttelse manifesteres som nedsat rotationsadfærd, øget lokomotorisk aktivitet, antidepressive effekter og forbedring af kognitiv dysfunktion [203].

For nylig fokuserede et andet studie med en PD-rottemodel på virkningerne af EGCG på ROT-inducerede motoriske og neurokemiske dysfunktioner. Denne undersøgelse viste, at de mulige neurobeskyttende virkninger af EGCG (100 eller 300 mg/kg ip) mod ROT-inducerede motoriske og neurokemiske dysfunktioner hos rotter er forbundet med dets antioxidantvirkninger, forebyggelse af mitokondriel dysfunktion, forebyggelse af neurokemisk mangel, antineuroinflammatoriske virkninger og anti-neuroinflammatoriske virkninger. apoptotiske effekter [207].

EGCG-tilskud har for nylig vist sig at resultere i dybtgående ændringer i tarmmikrobielle sammensætninger i en invertebrat PD-model, hvilket genopretter overfloden af ​​et sæt bakterier [206]. Undersøgelsen med PTEN-induceret formodet kinase 1 (PINK1) mutant fluer viste, at EGCG forbedrer neuronale og adfærdsmæssige defekter ved at ombygge tarmmikrobiota [206].

I PD-dyremodeller regulerer tarmmikrobiota motoriske underskud og neuroinflammation [227]. Interessant nok tyder nye beviser på, at EGCG omformer arkitekturen af ​​menneskets mikrobiota [228,229].

Yderligere undersøgelser er imidlertid nødvendige for at fastslå, at moduleringen af ​​tarmmikrobiota er relateret til EGCG's virkemåde. Forskere er nu overbevist om, at tarmbakterier kan være involveret i mange ND'er, og at modellere tarmmikrobiotaen for at opretholde deres balance kan være en ny terapeutisk strategi [ 230.231]. Faktisk var det seneste lægemiddel godkendt til AD natriumoligomannat, hvis virkemåde er relateret til tarmmikrobiota og neuroinflammation, hvilket fremhæver tarmmikrobiomets betydning som et potentielt lægemiddelmål for AD [53].

Det væld af beviser fra undersøgelser med dyre-AD- og PD-modeller tyder på, at EGCG kan være nyttig til behandling af AD og PD. Imidlertid er den tilgængelige evidens for EGCGneurobeskyttende virkninger ikke kun begrænset til undersøgelser med AD- og PD-dyremodeller.

EGCG har også demonstreret in vivo potentiale til at forhindre andre ND'er i undersøgelser publiceret siden 2000'erne, herunder transgene musemodeller af ALS og FAP, en Drosophila-model for HD og en 3-nitropropionsyre-induceret rottemodel af HD [25.208– 211]. Tilsammen tyder disse prækliniske dyrestudier på, at EGCG har et betydeligt potentiale som lægemiddelkandidat til neurodegenerativ lægemiddelopdagelse.

4.3. Beviser fra kliniske forsøg

Effekten af ​​EGCG er blevet påvist i prækliniske modeller af ND'er i 2000'erne og 2010'erne; det blev således godkendt til et klinisk forsøg i 2019. Til dette formål blev der udført et randomiseret, dobbeltblindt, placebokontrolleret parallelgruppe fase III-studie med patienter med multipel systematrofi (MSA), en sjælden ND karakteriseret ved aggregering af -syn inoligodendrocytter og neuroner, som deler neuropatologiske træk med PD.

Imidlertid fandt dette forsøg, at tilskud af EGCG ikke påvirkede MSA-progression. Samme undersøgelse viste, at selvom EGCG generelt var veltolereret, var det forbundet med hepatotoksiske virkninger hos nogle patienter, hvorfor doser på mere end 1200 mg ikke bør anvendes [232]. Der er også rapporter om, at fase II kliniske forsøg for AD (NCT00951834) og HD (NCT01357681) er blevet afsluttet.

I betragtning af den rolle, som oxidativt stress spiller i patogenesen af ​​ND'er, har antioxidantterapi for ND'er fået betydelig opmærksomhed i de seneste år som en lovende tilgang til at forsinke eller langsom oxidativ stress-induceret neurodegeneration. Mange antioxidanter, herunder EGCG, har gennemgået kliniske undersøgelser i de senere år. Ikke desto mindre er der barrierer for at tage antioxidanter fra det prækliniske stadium til kliniske omgivelser, som hovedsageligt er relateret til farmakokinetiske og farmakodynamiske begrænsninger.

På trods af lovende resultater in vitro og in vivo-assays er der derfor til dato opnået få eller ingen positive resultater i kliniske forsøg for nogen af ​​de undersøgte antioxidanter [233].

Forskere har antaget, at den lave biotilgængelighed af EGCG var en vigtig faktor bag disse uoverensstemmelser. Det er faktisk blevet foreslået, at det terapeutiske potentiale af EGCG er begrænset af dets dårlige systemiske absorption efter oral administration, herunder lav absorption, dårlig farmakokinetik og biotilgængelighed, knap biodistribution, first-pass metabolisme, triviel penetration og lav akkumulering i de relaterede væv i krop eller lav målretningseffektivitet.

Ydermere er EGCG ustabilt under fysiologiske forhold, og det kan hurtigt nedbrydes eller metaboliseres på grund af interaktioner med hydroxylgrupperne på phenolringene. Intravenøs administration af EGCG resulterer i delvis nedbrydning, før det når målvævet [234].

5. EGCG-målretning efter misfoldede aggregater i AD og PD

In vitro-effekterne af NP'er, der målretter proteinfejlfoldning, er blevet undersøgt i vid udstrækning af adskillige uafhængige forskningsgrupper, der kombinerer biokemiske og biofysiske karakteriseringer med billeddannelsesteknikker og cellelevedygtighedsassays.

Disse omfattede transmissionselektronmikroskopi (TEM), atomkraftmikroskopi (AFM), thioflavin (ThT) bindingsassay, dynamisk lysspredning (DLS), cirkulær dikroisme (CD) spektroskopi, Fourier-transforminfrarød (FTIR) spektroskopi, røntgen med små vinkler spredning (SAXS) og kernemagnetisk resonans (NMR) [125].

Flere undersøgelser har vist effektiviteten af ​​EGCG til at hæmme A- og -synaggregation og andre proteiner (tabel 4). EGCG blev første gang rapporteret i 2006 af DagmarE. Ehrnhoefer et al. som en modulator af tidlige begivenheder i huntingtin-fejlfoldning, som ændrer huntingtinets konformation og forhindrer dannelsen af ​​destruktive protein-protein-interaktioner [25].

Dernæst beskriver Ehrnhoefer et al. vendte sig for at undersøge, om EGCG har samme effekt i fibrillogenesen af ​​andre aggregeringstilbøjelige 'native udfoldede' polypeptider såsom A og -syn.

De var i stand til at vise, at EGCG effektivt hæmmede fibrillogenesen af ​​både -syn og A ved direkte binding til de naturligt udfoldede polypeptider, hvilket også kan forhindre deres omdannelse til toksiske, on-pathway aggregeringsmellemprodukter. Dette tyder på, at EGCG genkender udfoldede polypeptider og binder direkte til hovedkæden, der er fælles for alle proteiner [26].

Denne opdagelse tyder på, at EGCG potentielt kunne være en kandidat til at udvikle en fælles farmakologisk terapi for ND'er og proteinfejlfoldning og amyloidsygdomme generelt. Siden disse resultater blev kendt, postulerede mange undersøgelser, at EGCG kan reducere neurotoksiciteten af ​​fejlfoldede proteiner relateret til adskillige ND'er.

De fleste undersøgelser på dette område har været fokuseret på A- og -syn-aggregering og toksicitet (tabel 4). I begyndelsen af ​​2010'erne, efter fund påvist, at EGCG omdirigerer amyloidogene polypeptider til ustrukturerede, off-pathway-oligomerer, undersøgte forskere, om EGCG adskiller præformede amyloidfibriller.

Resultaterne afslørede, at EGCG-behandlingen af ​​amyloidfibriller ikke reverserer amyloiddannelsesprocessen, men snarere direkte omdanner fibrillære arter til godartede proteinaggregater, hvilket tyder på, at EGCG er et potent remodelleringsmiddel af modne amyloidfibriller [148]. Forskere fandt ud af, at EGCG binder til prædannet A. og -syn amyloidfibriller og oligomerer og ændrer direkte deres morfologi, som bekræftet af biokemiske, biofysiske og cellebaserede assays, hvilket giver eksperimentelt bevis på, at EGCG binder direkte til arkrige aggregater, og medierer en konformationsændring uden at adskille dem til monomerer eller små diffusible oligomerer [148].

Det blev foreslået, at en forbindelsesmedieret reorientering af bindinger mellem ordnede proteinmolekyler i polymeren kunne være ansvarlig for amyloid-omdannelse og fremkomsten af ​​uordnede, amorfe proteinaggregater.

På den anden side har en anden undersøgelse antydet, at EGCG robust kan disaggregere præformede oligomerer og har en potent dosisafhængig hæmmende aktivitet på -syn-aggregering. Denne undersøgelse brugte konfokal enkelt-molekyle fluorescensspektroskopi til at karakterisere virkningerne på -syn oligomer dannelse af 14 phenolforbindelser og sort te ekstrakt, inklusive EGCG.

Struktur-aktivitetsanalysen konkluderede, at tilstedeværelsen af ​​tre vicinale grupper på en enkelt phenylring, som er blevet observeret i forbindelser såsom EGCG, kan være et vigtigt molekylært træk for mere effektivt at hæmme og destabilisere selvsamling af -syn [212] .

Med hensyn til de kemiske mekanismer af EGCG-A-interaktioner viste en undersøgelse, at EGCG interfererer med den aromatiske hydrofobe kerne af A og danner ikke-toksiske A-oligomerer. Ved hjælp af magisk vinkelspinning af faststof-NMR-undersøgelser viste forskere, at de ikke-toksiske aggregater dannet i nærvær af EGCG er velstruktureret, med en karakteristisk hårnålestruktur, der almindeligvis observeres for A-fibriller og oligomerer [128].

En undersøgelse, der havde til formål at forstå den molekylære mekanisme, hvorved EGCG-ombygningsmodne amyloidfibriller blev offentliggjort i 2013 og viste, at EGCG-amyloid-omdannelsesaktivitet in vitro er afhængig af autooxidation af EGCG [213].

EGCG kan selvoxidere, hvilket giver en kompleks blanding af monomere og polymere EGCG-baserede quinoner, og autooxidation er blevet betragtet som en af ​​de største reaktioner, der forårsager in vitro-ustabiliteten af ​​EGCG [235].

Forskere har foreslået, at den molekylære mekanisme, hvorved EGCG-remodellerer modne amyloidfibriller, delvist kan skyldes hydrofob binding og Schiff-basedannelse med lysinrester af proteiner. Det blev antaget, at afvigende post-translationelle modifikationer medieret af EGCG-behandling kunne forekomme samtidig med den hydrofobe ombygningsproces, der synes at være hoveddriveren for EGCG-amyloid-ombygning.

Endelig kan den primære hydrofobe bindingsmekanisme, der er foreslået for amyloid-remodellering af EGCG og, mere sandsynligt, dets oxidationsprodukter også forklare EGCG's evne til at forhindre fibrillær aggregering af monomere amyloidogene proteiner, måske ved at binde til og gøre oligomere frø mindre kinetisk kompetente [213].

Derudover bemærkede en anden undersøgelse fra 2013, at oxideret EGCG kan være nyttig til fremstilling af lægemiddelleveringsmikropartikler fra naturligt reproducerbar og spiselig grøn te [236].

For nylig blev det påvist, at grøn te polyphenol mikropartikler baseret på den oxidative kobling af EGCG hæmmer amyloid aggregering/cytotoksicitet af protein-synand tjener som en platform for lægemiddellevering [219]. Undersøgelsen foreslog at bruge EGCG-mikropartikler som en mulig bifunktionel strategi, der blokerer amyloidogenese direkte og bærer et amolekyle, der kan virke synergistisk for at forstærke den anti-amyloidogene effekt [219].

I 2014 karakteriserede en undersøgelse, der kombinerede NMR-spektroskopi, TEM og CD interaktionen mellem grøn te-katechiner (epicatechin, epigallocatechin, epicatechin gallate og EGCG) med giftige oligomerer i detaljer.

Flavan-3-ol-enheden af ​​catechiner viste sig at være essentiel for EGCG-A-interaktioner. Derudover viste lignende eksperimenter stadig, at den samme flavan-3-ol-enhed også er essentiel for interaktionen med oligomerer af PrP [214]. Effekten af ​​EGCG på tau-aggregering er også blevet rapporteret.

Denne effekt blev karakteriseret i en undersøgelse udført i 2015, som kombinerede cellefri aggregering og acellebaseret assay, og fandt ud af, at EGCG kunne være en potent hæmmer af tau-aggregering og toksicitet, der forhindrer aggregeringen af ​​tau-protein til toksiske oligomerer ved substøkiometrikratios [150] .

For nylig antydede en undersøgelse med forskellige biofysiske og biokemiske analyser en mulig dobbelt effekt af EGCG på aggregeringshæmning og adskillelse af fuldlængde tau og deres bindingsaffinitet [28].

For at vende tilbage til undersøgelser af -syn-oligomerer, er det blevet foreslået, at EGCG's virkningsmekanisme til at hæmme dannelsen og blokere toksiciteten af ​​oligomerer er relateret til EGCG, der påvirker graden af ​​binding af -syn-oligomerer til membraner, hvilket resulterer i reduktion (men ikke fuldstændig eliminering) af oligomerens affinitet til cellemembraner.

Ifølge in vitro-assays påvirker dette ikke oligomerstørrelsesfordeling eller sekundærstruktur. Dataene viste, at EGCG immobiliserer den C-terminale region og reducerer bindingsgraden af ​​oligomerer til membraner moderat [149].

Det er blevet erkendt, at EGCG ikke hæmmer -syn-fibrildannelse, men snarere udøver beskyttelse mod -syn-cytotoksicitet, både ved at berige populationen af ​​ikke-toksiske off-pathway-oligomerer såvel som ved at fremme omdannelsen af ​​toksiske oligomerer til den mindre toksiske fibril (figur 4).

Dette kan tilskrives EGCG-binding til on-pathway-oligomerer og accelerere deres omdannelse til fibriller, så den effektive population af toksiske oligomere mellemprodukter kan reduceres [131].

I denne henseende har en undersøgelse fra 2017 af Yang et al. leverede overbevisende beviser for, at EGCG ikke hæmmer -syn-flimmer, men letter det, hvilket modsiger tidligere rapporter om, at EGCG fungerer som et remodelleringsmiddel, der favoriserer produktionen af ​​små amorfe proteinaggregater fra modne fibriller [26,131].

En prøve af en co-inkuberet blanding af -syn med EGCG formindskede fuldstændigt fluorescenssignalet i et ThT-bindingsassay, hvilket indikerer en mulig fuld inhibering af amyloiddannelse.

Morfologisk ændrede fibriller, som forekom let krøllede sammenlignet med de lige fibriller opnået under de samme fibrilleringsbetingelser, men i fravær af EGCG, blev observeret. Forfatterne foreslog således, at ThT-bindingsassayet er uhensigtsmæssigt til at evaluere den 'hæmmende' effekt af EGCG på -syn-flimmer [131].

Selvom ThT er en guldstandardprobe til påvisning af amyloidfibriller in vitro, er det blevet anbefalet at udvise forsigtighed at teste polyphenoler ved hjælp af ThT-bindingsassayet, da nogle kritiske begrænsninger er blevet rapporteret, såsom baggrundssignal og kompetitiv binding med den ydre probe. Denne metode skal valideres med andre teknikker for at bekræfte, at det signifikante fald i ThT-fluorescens observeret i nærvær af den evaluerede forbindelse er relateret til en hæmmende effekt på amyloid fibrillering eller rettere ved sammensætningsforskydning af ThT [237-240].

Det skal nævnes, at reduktionen i emissionen i nærvær af EGCG kan skyldes konkurrencen af ​​denne forbindelse med ThT om amyloid fibrilbindingssteder [237,238]. For nylig blev pentamer thiophenfluorescens foreslået som en alternativ probe til at overvåge aggregeringskinetikken i nærvær af EGCG [240]. Ifølge undersøgelsen af ​​Yang et al., er det relevant at overveje, at EGCG inducerer to typer syn-oligomerer. TEM- og AFM-resultaterne afslørede, at EGCG-behandlet -syn ikke kun producerer off-pathway kompakte oligomerer, men også producerer amyloidfibriller dannet ved omdannelsen af ​​on-pathway toksiske oligomerer til fibriller.

Dette understøtter hypotesen om, at EGCG virker til at lette omdannelsen af ​​on-pathway oligomerer til amyloidfibriller, hvilket undertrykker denne population af toksiske oligomerer [131]. I en nylig undersøgelse bekræftede forskere, at EGCG kan accelerere -syn amyloid fibrildannelse ved at lette dens heterogene primære nukleation .

Dette arbejde viste, at aggregeringsbetingelserne definerer, om EGCG er en hæmmer eller forstærker af -syn amyloidfibrildannelse, da den hæmmende virkning ikke er robust over for forskellige fysiologisk relevante ændringer i eksperimentelle forhold [241]. Tilsammen tyder disse sidste resultater på, at EGCG kan udøve sin neurobeskyttende virkning. effekt mod -syn-induceret cytotoksicitet ved at modificere aggregeringsvejen mod dannelsen af ​​ikke-toksiske aggregater og forbedre oligomer-induceret toksicitet, muligvis ved at reducere omfanget af cellemembranpermeabiliseringsinducerede bytoksiske aggregater [131.149]. I en anden undersøgelse offentliggjort i 2017 af EGCG på fibrillering og disaggregering af -syn på et molekylært niveau blev vurderet ved at bruge kemiske, biokemiske og cellebaserede metoder som ThT-bindingsassay, NMR, mikroskopi og MTT.

Disse undersøgelser indikerede, at EGCG-binding til Leu-, His-, Phe- og Tyr-aminosyrerester hæmmer den konformationelle overgang af -syn til -sheet-berigede konformere og adskiller også amyloidfibrillerne af -syn på en dosisafhængig måde [151]. I 2017 sammenlignede en undersøgelse effekten af ​​EGCG på -syn-aggregation med tre hæmmere (dopamin, amphotericin-B og quinacrin dihydrochlorid). Eksperimentet udført i denne undersøgelse afslørede, at ved høje koncentrationer sænker EGCG fibrilleringskinetikken.

EGCG var også i stand til at reducere toksiciteten af ​​-syn-aggregater på en koncentrationsafhængig måde. Den morfologiske undersøgelse af ikke-toksiske aggregater dannet i nærvær af EGCG viste en mindre fibrillær størrelse. Forskere foreslog, at faldet i cytotoksicitet af -syn-aggregater i nærværelse af en højere koncentration af EGCG kan tilskrives dets evne til at reducere eksponeringen af ​​en hydrofob overflade, som vist i 8-anilino-1-naphthalensulfonsyre (ANS) ) bindingsundersøgelser [215].

Interessant nok har ANS-bindingsassayet allerede givet værdifuld indsigt i rollen for eksponering af hydrofobe overflader som et resultat af aggregeringen af ​​fejlfoldede arter, hvilket er et afgørende og fælles træk ved disse patogene arter [242]. Det er nu kendt, at eksponeringen af ​​hydrofobe grupper på oligomeroverfladen ser ud til at være en hoveddeterminant for oligomer-medieret toksicitet. En række proteiner, oligomere arter af lignende størrelser og morfologier, men med meget forskellige toksiciteter, er blevet isoleret og vist sig at adskille sig i deres opløsningsmiddel-eksponerede hydrofobicitet [243].

Der er også stærke beviser for, at A-toksicitet reguleres af opløsningsmiddeleksponeringen af ​​hydrofobe overflader. I mellemtiden er eksponeringen af ​​hydrofobe overflader den afgørende faktor for toksicitet snarere end tilstedeværelsen af ​​-ark. Flere bevislinjer tyder på, at udsættelse for disse giftige overflader letter interaktioner med flere cellulære komponenter, herunder membraner, som ligger til grund for de vigtigste patogene trin i AD-progression [244,245].

Da eksponeringen af ​​hydrofobe overflader ser ud til at omforme fejlfoldet proteinaggregation, rapporterede nyere undersøgelser, at virkningsmekanismen for EGCG mod proteinfejlfoldning er direkte relateret til reguleringen af ​​opløsningsmiddeleksponeringen af ​​hydrofobe overflader. EGCG reducerer derfor toksiciteten af ​​fejlfoldede aggregater ved at binde til præformede oligomerer og fibriller og ændre deres hydrofobe overfladeeksponering [216,217].

Ahmed et al., i 2017, belyste, hvordan EGCG remodellerer A-oligomerer ved hjælp af 15N og 1H dark-state exchange saturation transfer (DEST), afslapning og kemisk skift projektionNMR-analyser med fluorescens, DLS og elektronmikroskopi. De eksperimentelle resultater antydede, at mekanismen for amyloidhæmning af EGCG er drevet af den præferentielle binding til A-oligomerer [216]. NMR-opløsningsundersøgelserne konkluderede, at EGCG kan binde svagt til A-monomerer, mens det udviser en højere affinitet over for oligomerer.

Det spekuleres i, at A 40-oligomererne bliver mindre udsat for opløsningsmiddel ved binding til EGCG, og -regionerne, som er involveret i direkte monomer-protofibril-kontakter i fravær af EGCG, gennemgår et direkte-til-bundet kontaktskifte [216]. yderligere indsigt i de strukturelle determinanter af A-toksicitet, undersøgte Ahmed et al. A-oligomerer med forskellige toksicitetsgrader genereret i fravær eller tilstedeværelse af et katekinbibliotek, der inkluderede EGCG og seks EGCG-analoger.

Ved at kombinere celletoksicitetsassays, elektronmikroskopi, NMR-spektroskopi, DLS, vidvinkel røntgendiffraktion (WAXD) og fluorescensassays identificerede den sammenlignende analyse en klynge af nøgletoksicitetsdeterminanter og den tilhørende virkningsmekanisme, som inkluderer eksponering af en hydrofob overflade spænder over rester 17-28 og den samtidige afskærmning af den højtladede N-terminal [217].

Undersøgelsesresultaterne indikerede, at toksiske A-samlinger (A n) udviser opløsningsmiddel-eksponerede hydrofobe steder, der er tilgængelige for ANS-binding, mens EGCG-ombyggede A-aggregater er mindre giftige og har færre eksponerede hydrofobe steder. Disse blottede hydrofobe overflader letter kolokaliseringen, interaktionen og den efterfølgende indsættelse af A-samlinger i membranen.

Disse resultater indikerer, at A n-toksicitet er reguleret af opløsningsmiddeleksponeringen af ​​hydrofobe overflader [217]. Indtil dette punkt af vores diskussion tyder alle in vitro-beviser stærkt på, at EGCG er rettet mod proteinfejlfoldning, hvilket indikerer et potentielt terapeutisk middel til ND'er.

Det er dog vigtigt at erkende, at alle citerede undersøgelser har analyseret amyloidfibriller og andre aggregater, der er dannet af kemisk syntetiske eller rekombinant udtrykte peptidesorproteiner in vitro, og in vitro amyloidfibrilstrukturer kan afvige dybt fra exvivo amyloidfibrilstrukturer [246,247]. Det er uklart, om assays, der anvender proteinstrukturer, der muligvis ikke repræsenterer in vivo amyloidstrukturen, virkelig kan forklare, hvordan EGCG virker mod proteinfejlfoldning in vivo.

6. Konklusioner

En betydelig mængde af beviser, der understøtter brugen af ​​EGCG til ND-terapi, er blevet tilgængelig i løbet af de sidste to årtier. De potentielle virkninger af EGCG i ND'er er nu godt beskrevet og bevist af en række eksperimentelle in vitro og in vivo assays, der diskuteres i denne gennemgang.

På trods af omfattende beviser fra in vitro- og in vivo-modeller af AD, PD og andre ND'er, der tyder på, at EGCG er en lovende lægemiddelkandidat til ND-behandling, eksisterer der endnu ikke klinisk dokumentation for dets anti-neurodegenerative virkninger. I et klinisk forsøg fase III med MSA-patienter, ingen effekt på sygdomsprogression blev fundet, mens nogle patienter viste hepatotoksiske effekter [232].

Nogle forfattere har foreslået, at uoverensstemmelsen mellem beviserne fra prækliniske stadier og kliniske forsøg hos mennesker kan tilskrives katekiner, såsom EGCG, der har dårlige farmakokinetiske egenskaber og biotilgængelighed, hvilket begrænser deres effektivitet som lægemiddel. Dette kunne dog forbedres gennem nye teknikker såsom nanopartikelbaserede leveringssystemer, strukturelt modificerede molekyler af catechiner eller samtidig administration med andre lægemidler eller bioaktive forbindelser [234].

Et lille molekyles evne til at reducere toksiciteten af ​​oligomere arter har vist sig at repræsentere en lovende terapeutisk strategi mod ND'er. EGCG har vist sig at reducere celletoksiciteten af ​​adskillige amyloidaggregater signifikant ved at binde sig til præformededoligomerer og fibriller og ændre deres hydrofobe overfladeeksponering.

Disse resultater tyder på, at brugen af ​​EGCG derfor kunne ses som en almindelig lægemiddelterapi for mange ND'er rettet mod proteinfejlfoldning, et fælles træk ved adskillige ND'er. Det er også vigtigt at bemærke, at undersøgelserne af de mekanismer, hvorved EGCG bekæmper neurodegeneration allerede har givet betydelige fremskridt i vores viden om mekanismerne bag proteinfejlfoldningstoksicitet.

Desuden er EGCG og andre grønne teacatechiner blevet anerkendt som værdifulde værktøjer til at identificere driverne bag amyloidaggregation og udvikle andre aggregeringsmodulatorer gennem strukturel mimik [16].

Især kan en dybere forståelse af de molekylære mekanismer af interaktionerne mellem små molekyler og et forkert foldet protein have en fremtrædende rolle i rationelt lægemiddeldesign og udviklingen af ​​nye terapeutiske strategier for ND'er. Det ultimative budskab, der kommer frem, er, at selvom den nuværende EGCG-forskning har begrænset indvirkning på klinisk praksis, har den givet stærke beviser og testbare hypoteser for at bidrage til kliniske fremskridt og lægemiddelopdagelse til neurodegenerative sygdomme.

Forfatterbidrag: PBG udtænkte emnet, konceptualiserede designet og skrev manuskriptet.ACRS og YC gennemgik manuskriptet og bidrog til designet af undersøgelsen. Alle forfattere har læst og accepteret den offentliggjorte version af manuskriptet.

Finansiering: Dette arbejde blev finansieret af det nationale råd for videnskabelig og teknologisk udvikling (CNPq); National Council for the Improvement of Higher Education (CAPES) finanskode001; og Carlos Chagas Filho Foundation for Research Support of Rio de Janeiro State (FAPERJ).

Udtalelse fra institutionelle bedømmelsesudvalg: Ikke relevant.

Erklæring om informeret samtykke: Ikke relevant.

Anerkendelser: Forfatterne anerkender Lucas Machado Ascari og Mariana J. do Amaral for at give nyttige diskussioner.

Interessekonflikter: Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført i fravær af nogen kommercielle eller økonomiske relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.

Referencer

1. Dorsey, ER; Elbaz, A.; Nichols, E.; Abd-Allah, F.; Abdelalim, A.; Adsuar, JC; Ansha, MG; Brayne, C.; Choi, JYJ; Collado-Mateo, D.; et al. Global, regional og national byrde af Parkinsons sygdom, 1990-2016: En systematisk analyse til Global Burden of Disease Study 2016. Lancet Neurol. 2018, 17, 939-953. [CrossRef]

2. Nichols, E.; Szoeke, CEI; Vollset, SE; Abbasi, N.; Abd-Allah, F.; Abdela, J.; Aichour, MTE; Akinyemi, RO; Alahdab, F.;Asgedom, SW; et al. Global, regional og national byrde af Alzheimers sygdom og andre demenssygdomme, 1990-2016: En systematisk analyse for Global Burden of Disease Study 2016. Lancet Neurol. 2019, 18, 88-106. [CrossRef]

3. Fakta og tal om Alzheimers sygdom i 2020. Alzheimers demens. 2020, 16, 391-460. [CrossRef]

4. Yacoubian, TA Neurodegenerative lidelser: Hvorfor har vi brug for nye terapier? Elsevier Inc.: Amsterdam, Holland, 2017; ISBN 9780128028117.

5. Gribkoff, VK; Kaczmarek, LK Behovet for nye tilgange til CNS-lægemiddelopdagelse: Hvorfor lægemidler har fejlet, og hvad kan gøres for at forbedre resultaterne. Neurofarmakologi 2017, 120, 11-19. [CrossRef] [PubMed]

6. Koeberle, A.; Werz, O. Multi-target tilgang til naturlige produkter i inflammation. Drug Discov. I dag 2014, 19, 1871–1882.[CrossRef]

7. Ho, TT; Tran, QT; Chai, CL Naturprodukters polyfarmakologi. Future Med. Chem. 2018, 10, 1361-1368. [CrossRef]

8. Gonçalves, PB; Romeiro, NC Multi-target naturlige produkter som alternativer mod oxidativt stress i kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL). Eur. J. Med. Chem. 2019, 163, 911-931. [CrossRef]

9. Martins, M.; Silva, R.; Pinto, MMM; Sousa, E. Marine naturlige produkter, multitarget terapi og genbrugte midler i Alzheimers sygdom. Pharmaceuticals 2020, 13, 242. [CrossRef] [PubMed]

10. Singh, NA; Mandal, AKA; Khan, ZA Potentielle neurobeskyttende egenskaber af epigallocatechin-3-gallat (EGCG). Nutr. J.2016, 15, 1-17. [CrossRef]

11. Cascella, M.; Bimonte, S.; Muzio, MR; Schiavone, V.; Cuomo, A. Effekten af ​​Epigallocatechin-3-gallat (grøn te) i behandlingen af ​​Alzheimers sygdom: En oversigt over prækliniske undersøgelser og translationelle perspektiver i klinisk praksis. Infect.Agent. Kræft 2017, 12, 1-7. [CrossRef] [PubMed]

12. Chowdhury, A.; Sarkar, J.; Chakraborti, T.; Pramanik, PK; Chakraborti, S. Beskyttende rolle for epigallocatechin-3-gallate i sundhed og sygdom: Et perspektiv. Biomed. Pharmacother. 2016, 78, 50-59. [CrossRef] [PubMed]

For more information:1950477648nn@gmail.com