Terapiudvikling for spinal muskelatrofi: Perspektiver for muskeldystrofier og neurodegenerative lidelser, del 7

Ikke-SMN-tilgange

Forbedret syntese af funktionelt SMN-protein via ASO'er, små molekyler eller AAV9-vektorer er aktuelle behandlingsmuligheder for SMA-patienter.

SMN-protein er et vigtigt neuronalt protein, der spiller en meget vigtig rolle i væksten og udviklingen af ​​neuroner. Forskning viser, at SMN-protein er tæt forbundet med menneskelig hukommelse.

SMN-protein spiller en vigtig rolle i dannelsen og fastholdelsen af ​​langtidshukommelse ved at deltage i neuronal endokrin transmission og synaptiske transmissionsprocesser. Nogle undersøgelser har også vist, at SMN-protein er tæt forbundet med kognitive funktioner såsom rumlig hukommelse, kognitiv følsomhed og indlæringsevne.

Derudover kan SMN-protein også fremme spredning og regenerering af neuroner og beskytte neuroner mod forskellige skader og patologiske tilstande og derved forbedre folks hukommelse og kognitive evner.

Derfor er opretholdelse af tilstrækkelige SMN-proteinniveauer gavnligt for at opretholde den normale vækst og udvikling af neuroner og fremme forbedringen af ​​indlærings- og hukommelsesevner. Selvom SMN-protein er mangelfuldt i nogle neurologiske sygdomme, såsom spinal muskelatrofi, kan vi øge vores SMN-proteinniveauer gennem en sund livsstil og passende motion.

Derfor bør vi aktivt være opmærksomme på vores SMN-proteinniveauer, tage relevante foranstaltninger for at forbedre vores hukommelse og kognitive evner, opretholde et sundt nervesystem og nyde et bedre liv. Det kan ses, at vi skal forbedre hukommelsen, og Cistanche deserticola kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche deserticola har antioxidant-, anti-inflammatoriske og anti-aldringseffekter, som kan hjælpe med at reducere oxidation og inflammatoriske reaktioner i hjernen og derved beskytte nervesystemets sundhed. Derudover kan Cistanche deserticola også fremme væksten og reparationen af ​​nerveceller og dermed forbedre forbindelsen og funktionen af ​​neurale netværk. Disse effekter kan hjælpe med at forbedre hukommelsen, indlæringen og tænkehastigheden og kan også forhindre udviklingen af ​​kognitiv dysfunktion og neurodegenerative sygdomme.

Klik på Kend korttidshukommelse, hvordan du forbedrer

Med hensyn til de tidsmæssige krav til SMN-baserede terapier vil mange SMA-patienter, der ikke kan modtage disse terapier inden for et ideelt tidsvindue, dog ikke komme sig helt, og symptomerne vil forblive eller udvikle sig trods terapi, især når behandlingen starter på et senere symptomatisk stadium. Men selv når behandlingen starter på præsymptomatiske stadier, reagerer ikke alle SMA-patienter lige godt, og symptomerne skrider frem.

I sådanne tilfælde kan ikke-SMN-tilgange understøtte de SMN-baserede behandlingsstrategier. Mange af disse ikke-SMN-tilgange målretter muskler, axoner og præsynaptiske terminaler ved neuromuskulære endeplader.

Neuromuskulær endeplade

Neuromuskulære endeplader er alvorligt påvirket i SMA. Ikke kun reduceret acetylcholinfrigivelse [157, 260, 292], men også ændrede signalmekanismer mellem motoneuron og muskel bidrager til en degenerativ proces, der i sidste ende resulterer i muskelatrofi.

Modvirkning af sådanne signaldefekter afhænger af (1) korrekt initial udvikling af de neuromuskulære endeplader, herunder de præsynaptiske strukturer til kontrolleret vesikelfrigivelse, og (2) homøostatiske mekanismer, der opretholder axoner og præsynaptiske terminaler i motoneuroner.

Primære dyrkede motoneuroner fra Smn-deficiente musemodeller er blevet brugt til karakterisering af det defekte præsynaptiske rum. Udover ændringer i axonforlængelse, defekt F-actin-samling og reducerede klyngedannelser af Cav2.2, blev en spændingsstyret calciumkanal, overvejende udtrykt i embryonale motoneuroner, tydelig, hvilket førte til nedsatte spontane calciumtransienter [139, 211].

Dysreguleret calciumtilstrømning på grund af forstyrrede klyngedannelser af Cav2.1, som dominerer i den neuromuskulære endeplade, er også blevet observeret in vivo i musemodeller af SMA [291, 292].

For at opretholde de nødvendige niveauer af præsynaptisk calcium til cellulær differentiering og/eller neurotransmission i Smn-deficiente motoneuroner, kunne molekyler, der forlænger lukkekinetikken af ​​Cav2.2 og Cav2.1, anvendes som kandidater.

R-Roscovitin, en Cdk5-hæmmer med calciumkanalmodulerende egenskaber, fremstår som en god kandidat til dette formål [193, 324]. Akut R-Roscovitin-anvendelse inducerer spontane Ca2+-transienter in vitro og øger det kvantale indhold ex vivo. Det forbedrer motoneurons overlevelse og forlænger levetiden for en hårdt ramt musemodel efter systemisk behandling [291].

Histopatologisk analyse af R-Roscovitin-behandlede SMA-mus afslørede, at anvendelse med dette stof understøtter synapser i rygmarven og modvirker degeneration af neuromuskulære endeplader [291].

I dyrkede Smn-deficiente motoneuroner reddede anvendelsen af ​​R-Roscovitine også ændret axonforlængelse. Denne effekt blev også observeret ved anvendelse af GV-58, en anden calciumkanalåbner [291]. GV-58 er mere potent på Cav2.1/2 og har mindre hæmmende aktivitet for Cdk5 på fysiologiske ATP-niveauer [289]. Det er allerede blevet testet i SMA-musemodeller, hvor det viste betydelige fordele med hensyn til neuromuskulær transmission og muskelstyrke [222].

Begge lægemidler skal dog også administreres i en kritisk periode med NMJ-udvikling [308]. Gendannelse af intracellulær Ca2+-homeostase ved ekstern stimulering kan således være en terapeutisk mulighed for SMA sammen med nuværende ASO-terapier, små molekyler eller adenoviral SMN1--genoverførsel. En sådan form for terapi skal også anvendes i et kritisk og tidligt tidsvindue.

Større helbredelseseffekter opnås ikke, når behandlingen starter med forsinkelse og efter symptomdebut. Stoffer med blokerende egenskaber af spændingsregulerede kaliumkanaler såsom 3,4-aminopyridin (3,4-DAP) og 4- aminopyridin (4-AP) er også blevet diskuteret som kandidater til at øge præsynaptisk calciumtilstrømning. På et anatomisk niveau øger de antallet af proprioceptive synapser, der projicerer til motoneuroncellelegemer i rygmarven, såvel som antallet af NMJ'er i Smn-deficiente musemodeller.

4-AP-behandling påvirker dog ikke motoroneuronoverlevelse[273]. Kliniske forsøg for begge stoffer er i gang(3,4-DAP, NCT03781479, NCT03819660 og 4-AP,NCT01645787). Ud over disse to molekyler, der modulerer kinetikken af ​​præsynaptisk spændingsstyret Ca{{9 }} kanaler, er virkningerne af Pyridostigmin, en acetylcholinesterasehæmmer, blevet testet i SMA.

Dette lægemiddel er blevet rapporteret at øge konditionen/udholdenheden hos 2 af 4 SMA type 2 og 3 patienter [310] (Clinicaltrials.gov: NCT02941328). Resultaterne fra de sidste tre kliniske forsøg er stadig afventende.

De genetiske modifikatorer Plastin 3 og NCALD virker også på Ca2+-afhængig måde i motoneuroner. NCALD er en neuronal calciumsensor og fungerer som en negativ regulator af endocytose. NCALD knockdown forbedrer endocytose i SMA-patienters fibroblaster samt axonelongation og neuromuskulær morfologi og funktion i SMA-mus [246, 293].

Det terapeutiske potentiale af en NCALD-kendskab skal dog undersøges yderligere, især vedrørende toksicitet og bivirkninger. Dette forekommer vigtigt, da MAP3K10 interagerer med NCALD som en aktivator af c-Jun N-terminale kinaser (JNK'er). Aktiviteten af ​​JNK er markant opreguleret i NCALD-/- mus, hvilket sandsynligvis påvirker cellulær differentiering, da morfologien af ​​NCALD-deficiente hippocampale neuroner er væsentligt ændret [298].

Plastin 3 (PLS3), [224, 282] og andre medlemmer af Plastin-familien er evolutionært konserverede og fungerer som modulatorer af teaktin-cytoskelettet. De spiller en vigtig rolle i cellemigration, adhæsion og exo- og endocytose [321].

I en Smn-deficient zebrafiskmodel er Pls3-proteinniveauer reduceret. Pls3 mRNA-splejsning er dog upåvirket. Apart restaurering af Pls3 i disse dyr kompenserer præsynaptiske defekter, uafhængigt af SMN-ekspression[113].

Pls3-ortologer betragtes således også som Smnmodifier-gener i Caenorhabditis elegans, Drosophila og musemodeller [5, 65]. PLS3 fremstår som en interessant kandidat til yderligere terapeutisk udvikling på grund af dens regulering af Ca2+-ioner i de præsynaptiske terminaler af motoneuroner og dens virkning på actinbundling.

Disse data og observation af Ca2+-dysreguleringer indvækst kegler af Smn-deficiente motoneuroner i cellekultur [139] og in vivo i neuromuskulære endeplader [260,291, 292] understøtter hypotesen om, at Ca2+-afhængig F-actin bundtning kunne være et specifikt mål for terapiudvikling i SMA, især under tidlige/prænatale udviklingsstadier af den neuromuskulære endeplade.

Neurobeskyttelse

Cellulær differentiering af motoneuroner afhænger af tilstedeværelsen og korrekt reaktion på neurotrofiske faktorer. Det er blevet almindeligt anerkendt, at neurotrofisk faktor-signalering bidrager til motoneuron-overlevelse [11,116, 129, 234, 235, 265, 268].

Anvendelsen af ​​hjerneafledt neurotrofisk faktor (BDNF), ciliær neurotrofisk faktor (CNTF) og/eller glialafledt neurotrofisk faktor (GDNF) på isolerede primære motoneuroner fra kyllinger, mennesker, rotter og Xenopus fremmer deres overlevelse [116,172, 266, 267 ], opregulerer cholinerg differentiering og transmitterproduktion [148, 322] og fører til øget acetylcholinfrigivelse i kvantepakker [175].

BDNF, som et medlem af neurotrophin-familien, virker gennem den tropomyosin-relaterede kinase (TrkB) familie af receptortyrosinkinaser [152-154, 200, 281]. BDNF/TrkB-signalering driver lokale calciumtransienter i musemotoreuroner dyrket på synapsespecifik laminin-221 [67].

Aktiveringen af ​​TrkB nedstrøms signaleringskaskader fremmer igen stabiliseringen af ​​-actin via LIM kinasepathwayen og phosphorylering af Proflin ved Tyr129 [67]. Den specifikke effekt af BDNF/TrkB signalering på klyngedannelsen af ​​præsynaptiske Ca2+ kanaler indikerer, at molekyler, der positivt modificerer denne signalering, kunne med fordel virke på dette patologiske aspekt og forbedre neurotransmission i SMA.

Neurotrofiske faktorer og små molekyler, der aktiverer specifikke veje, kunne også fungere på andre aspekter af motoneuronpatologi i SMA. Smn-mangel fører til en nedregulering af Akt-signalvejen [295]. Loganin, et neurobeskyttende iridoid glycosid, er blevet beskrevet for at opregulere BDNF- og Akt-signalering, hvilket resulterer i forbedret motorisk funktion og mildt forbedret levetid for SMNΔ7-mus [295].

IGF-1, en trofisk faktor, der virker både på muskel-, motoneuronudvikling og overlevelse, er reduceret i svære SMA-musemodeller [215]. Systemisk administration af IPLEX, et rekombinant hIGF-1-kompleks med rhIGFBP-3, modvirker motoneurondegeneration og tab af motorisk funktion i SMNΔ7-mus med mindre virkninger på overlevelse [215].

Overekspression af IGF-1 viasystemisk AAV1-medieret overekspression forårsager en let opregulering af levetiden og forbedret motorisk koordination af SMNΔ7-mus [294]. Muskel-specifik overekspression af IGF-1 gennem myosin let kæde promotor SMNΔ7 mus havde en positiv effekt på myofiber størrelse. Det øger også dyrenes overlevelse, men afslørede ingen signifikant gavnlig effekt på motorisk funktion [26].

Ikke desto mindre betragtes IGF-1 stadig som en SMN-uafhængig supplerende terapeutisk tilgang. Ligeledes er Olesoxime(OLEOS, NCT02628743), et lille oralt aktivt kolesterol-lignende molekyle, der retter sig mod komponenter i mitokondrielle permeabilitetskomplekser, og derved forhindrer de apoptotiske dødsveje, blevet testet. Imidlertid viste denne lægemiddelkandidat ikke overbevisende virkninger i kliniske forsøg.

På det prækliniske niveau bevarer Olesoxim mitokondriel homeostase og dermed motoneuronintegritet og reducerer muskeldenervering, astrogliose og mikroglial aktivering [25, 285]. De kliniske OLEOS-forsøg med type 2-3 SMA-patienter viste imidlertid ikke noget signifikant gavnligt resultat.

For more information:1950477648nn@gmail.com