Sviluppo della terapia per l'atrofia muscolare spinale: prospettive per le distrofie muscolari e le malattie neurodegenerative Parte 7

Approcci non-SMN

La sintesi potenziata della proteina SMN funzionale tramite ASO, piccole molecole o vettori AAV9 rappresenta le attuali opzioni terapeutiche per i pazienti SMA.

La proteina SMN è un'importante proteina neuronale che svolge un ruolo molto importante nella crescita e nello sviluppo dei neuroni. La ricerca mostra che la proteina SMN è strettamente correlata alla memoria umana.

La proteina SMN svolge un ruolo importante nella formazione e nel mantenimento della memoria a lungo termine partecipando ai processi di trasmissione endocrina neuronale e di trasmissione sinaptica. Alcuni studi hanno anche dimostrato che la proteina SMN è strettamente correlata a funzioni cognitive come la memoria spaziale, la sensibilità cognitiva e la capacità di apprendimento.

Inoltre, la proteina SMN può anche promuovere la proliferazione e la rigenerazione dei neuroni e proteggere i neuroni da varie lesioni e condizioni patologiche, migliorando così la memoria e le capacità cognitive delle persone.

Pertanto, il mantenimento di livelli sufficienti di proteina SMN è utile per mantenere la normale crescita e lo sviluppo dei neuroni e promuovere il miglioramento delle capacità di apprendimento e memoria. Sebbene la proteina SMN sia carente in alcune malattie neurologiche come l’atrofia muscolare spinale, possiamo aumentare i nostri livelli di proteina SMN attraverso uno stile di vita sano e un esercizio fisico adeguato.

Pertanto, dovremmo prestare attivamente attenzione ai nostri livelli di proteina SMN, adottare misure pertinenti per migliorare la nostra memoria e le capacità cognitive, mantenere un sistema nervoso sano e godere di una vita migliore. Si può vedere che dobbiamo migliorare la memoria, e la Cistanche deserticola può migliorare significativamente la memoria, perché la Cistanche deserticola ha effetti antiossidanti, antinfiammatori e antinvecchiamento, che possono aiutare a ridurre l’ossidazione e le reazioni infiammatorie nel cervello, proteggendo così il cervello. salute del sistema nervoso. Inoltre, Cistanche deserticola può anche favorire la crescita e la riparazione delle cellule nervose, migliorando così la connettività e la funzione delle reti neurali. Questi effetti possono aiutare a migliorare la memoria, l’apprendimento e la velocità di pensiero e possono anche prevenire lo sviluppo di disfunzioni cognitive e malattie neurodegenerative.

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Tuttavia, per quanto riguarda i requisiti temporali per le terapie basate su SMN, molti pazienti SMA che non possono ricevere queste terapie entro una finestra temporale ideale non si riprenderanno completamente e i sintomi permarranno o progrediranno nonostante la terapia, soprattutto quando il trattamento inizia in una fase sintomatica successiva. Tuttavia, anche quando la terapia inizia nelle fasi presintomatiche, non tutti i pazienti SMA rispondono ugualmente bene e i sintomi progrediscono.

In tali casi, gli approcci non-SMN potrebbero supportare le strategie di trattamento basate su SMN. Molti di questi approcci non-SMN prendono di mira i muscoli, gli assoni e i terminali presinaptici delle placche neuromuscolari.

Placca terminale neuromuscolare

Le placche neuromuscolari sono gravemente colpite nella SMA. Non solo il ridotto rilascio di acetilcolina [157, 260, 292] ma anche i meccanismi di segnalazione alterati tra motoneurone e muscolo contribuiscono a un processo degenerativo che alla fine porta all'atrofia muscolare.

Contrastare tali difetti di segnalazione dipende da (1) un corretto sviluppo iniziale delle placche neuromuscolari, comprese le strutture presinaptiche per il rilascio controllato delle vescicole, e (2) meccanismi omeostatici che mantengono gli assoni e i terminali presinaptici nei motoneuroni.

Motoneuroni primari in coltura provenienti da modelli murini carenti di Smn sono stati utilizzati per la caratterizzazione del compartimento presinaptico difettoso. Oltre alle alterazioni dell'allungamento degli assoni, sono diventati evidenti l'assemblaggio difettoso dell'F-actina e le ridotte formazioni di cluster di Cav2.2, un canale del calcio voltaggio-dipendente espresso prevalentemente nei motoneuroni embrionali, portando a una diminuzione dei transitori spontanei del calcio [139, 211].

Un afflusso disregolato di calcio dovuto a formazioni disturbate di cluster di Cav2.1 che predomina nella placca neuromuscolare è stato osservato anche in vivo in modelli murini di SMA [291, 292].

Per sostenere i livelli richiesti di calcio presinaptico per la differenziazione cellulare e/o la neurotrasmissione nei motoneuroni carenti di Smn, potrebbero essere utilizzate come candidate molecole che prolungano la cinetica di chiusura di Cav2.2 e Cav2.1.

R-Roscovitina, un inibitore di Cdk5 con proprietà di modulazione dei canali del calcio, appare come un buon candidato per questo scopo [193, 324]. L'applicazione acuta di R-Roscovitina induce transitori spontanei di Ca2+- in vitro e aumenta il contenuto quantico ex vivo. Migliora la sopravvivenza dei motoneuroni ed espande la durata della vita di un modello murino gravemente colpito dopo il trattamento sistemico [291].

L'analisi istopatologica degli SMAmice trattati con R-Roscovitina ha rivelato che l'applicazione di questa sostanza supporta le sinapsi nel midollo spinale e contrasta la degenerazione delle placche neuromuscolari [291].

Nei motoneuroni in coltura con carenza di Smn, l'applicazione di R-Roscovitina ha anche salvato l'allungamento alterato degli assoni. Questo effetto è stato osservato anche mediante l'applicazione di GV-58, un altro che apre i canali del calcio [291]. GV-58 è più potente su Cav2.1/2 e ha una minore attività inibitoria per Cdk5 a livelli fisiologici di ATP [289]. È già stato testato in modelli murini SMA dove ha mostrato benefici significativi in ​​termini di trasmissione neuromuscolare e forza muscolare [222].

Tuttavia, entrambi i farmaci devono essere somministrati anche durante un periodo critico dello sviluppo della NMJ [308]. Pertanto, il ripristino dell'omeostasi intracellulare del Ca2+ mediante stimoli esterni potrebbe essere un'opzione terapeutica per la SMA, insieme alle attuali terapie ASO, alle piccole molecole o al trasferimento del gene adenoviraleSMN1-. Questo tipo di terapia deve essere applicato anche durante una finestra temporale critica e precoce.

Non si otterranno effetti di recupero maggiori quando il trattamento inizia in ritardo e dopo la comparsa dei sintomi. Sostanze con proprietà di blocco dei canali del potassio voltaggio-dipendenti come 3,4-aminopiridina (3,4-DAP) e 4- anche l'amminopiridina (4-AP) è stata discussa come candidata per aumentare l'afflusso presinaptico di calcio. A livello anatomico, aumentano il numero di sinapsi propriocettive che proiettano ai corpi cellulari dei motoneuroni nel midollo spinale, così come il numero di NMJ nei modelli murini con deficit di Smn.

Tuttavia,4-il trattamento AP non influisce sulla sopravvivenza dei motoneuroni[273]. Sono in corso studi clinici per entrambe le sostanze(3,4-DAP, NCT03781479, NCT03819660 e 4-AP,NCT01645787). Oltre a queste due molecole che modulano la cinetica del Ca presinaptico voltaggio-dipendente{{9 }} canali, gli effetti della piridostigmina, un inibitore dell'acetilcolinesterasi, sono stati testati nella SMA.

È stato segnalato che questo farmaco ha aumentato la forma fisica/perseveranza in 2 pazienti su 4 con SMA di tipo 2 e 3 [310] (Clinicaltrials.gov: NCT02941328). I risultati degli ultimi tre studi clinici sono ancora in sospeso.

Anche i modificatori genetici Plastin 3 e NCALD agiscono in modo Ca2+-dipendente nei motoneuroni. NCAL È un sensore del calcio neuronale e funziona come un regolatore negativo dell'endocitosi. Il knockdown dell'NCALD migliora l'endocitosi nei fibroblasti dei pazienti SMA così come l'allungamento dell'assone, la morfologia e la funzione neuromuscolare nei topi SMA [246, 293].

Tuttavia, il potenziale terapeutico di una NCALD conosciuta deve essere ulteriormente studiato, in particolare per quanto riguarda la tossicità e gli effetti collaterali. Ciò sembra importante poiché MAP3K10 interagisce con NCALD come attivatore delle chinasi N-terminali c-Jun (JNK). L’attività di JNK è marcatamente sovraregolata nei topi NCALD−/−, probabilmente influenzando la differenziazione cellulare, poiché la morfologia dei neuroni ippocampali carenti di NCALD è significativamente alterata [298].

Plastin 3 (PLS3),[224, 282] e altri membri della famiglia Plastin sono evolutivamente conservati e agiscono come modulatori del citoscheletro di actina. Svolgono un ruolo importante nella migrazione cellulare, nell’adesione e nell’eso- ed endocitosi [321].

In un modello di pesce zebra carente di Smn, i livelli di proteina Pls3 sono ridotti. Tuttavia, lo splicing dell'mRNA di Pls3 non è influenzato. Il ripristino parziale di Pls3 in questi animali compensa i difetti presinaptici, indipendentemente dall'espressione di SMN[113].

Gli ortologhi Pls3 sono quindi considerati anche come geni Smnmodificatori in Caenorhabditis elegans, Drosophila e modelli murini [5, 65]. PLS3 appare come un interessante candidato per un ulteriore sviluppo terapeutico, a causa della sua regolazione da parte degli ioni Ca2+-nei terminali presinaptici dei motoneuroni e del suo effetto sul legame dell'actina.

Questi dati e l'osservazione delle disregolazioni del Ca2+-all'interno dei coni di crescita dei motoneuroni carenti di Smn in colture cellulari [139] e in vivo nelle placche neuromuscolari [260,291, 292] supportano l'ipotesi che l'actina F dipendente dal Ca il raggruppamento potrebbe essere un obiettivo specifico per lo sviluppo della terapia nella SMA, in particolare durante le fasi di sviluppo precoce/prenatale della placca neuromuscolare.

Neuroprotezione

La differenziazione cellulare dei motoneuroni dipende dalla presenza e dalla corretta risposta ai fattori neurotrofici. È stato ampiamente riconosciuto che la segnalazione dei fattori neurotrofici contribuisce alla sopravvivenza dei motoneuroni [11,116, 129, 234, 235, 265, 268].

L'applicazione del fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF), del fattore neurotrofico ciliare (CNTF) e/o del fattore neurotrofico derivato dalla glia (GDNF) ai motoneuroni primari isolati di pulcino, uomo, ratto e Xenopus ne promuove la sopravvivenza [116,172, 266, 267 ], sovraregola la differenziazione colinergica e la produzione di trasmettitori [148, 322] e porta ad un aumento del rilascio di acetilcolina in pacchetti quantali [175].

Il BDNF, come membro della famiglia delle neurotrofine, agisce attraverso la famiglia dei recettori tirosina chinasi correlati alla tropomiosina chinasi (TrkB) [152-154, 200, 281]. La segnalazione BDNF/TrkB guida i transitori locali del calcio nei motoneuroni di topo coltivati ​​sulla laminina specifica per sinapsi-221 [67].

L'attivazione delle cascate di segnalazione a valle di TrkB promuove a sua volta la stabilizzazione di -actina attraverso la via chinasica LIM e la fosforilazione di Proflin a Tyr129 [67]. L'effetto specifico della segnalazione BDNF/TrkB sulla formazione di cluster di canali presinaptici Ca2+ indica che molecole che modificano positivamente questa segnalazione potrebbero agire beneficamente su questo aspetto patologico e migliorare la neurotrasmissione nella SMA.

Fattori neurotrofici e piccole molecole che attivano percorsi specifici potrebbero agire anche su altri aspetti della motoneuronpatologia nella SMA. La carenza di Smn porta ad una downregulation della via di segnalazione Akt [295]. È stato descritto che la loganina, un glicoside iridoide neuroprotettivo, sovraregola la segnalazione di BDNF e Akt, con conseguente miglioramento della funzione motoria e durata di vita leggermente migliorata nei topi SMNΔ7 [295].

L'IGF-1, un fattore trofico che agisce sia sullo sviluppo dei muscoli, sia sullo sviluppo dei motoneuroni e sulla sopravvivenza, è ridotto nei modelli murini SMA gravi [215]. La somministrazione sistemica di IPLEX, un complesso ricombinante hIGF-1 con rhIGFBP-3, contrasta la degenerazione dei motoneuroni e la perdita della funzione motoria nei topi SMNΔ7, con effetti minori sulla sopravvivenza [215].

La sovraespressione di IGF-1 tramite la sovraespressione mediata da AAV sistemico1- provoca una leggera sovraregolazione della durata della vita e un miglioramento della coordinazione motoria dei topi SMNΔ7 [294]. La sovraespressione muscolo-specifica di IGF-1 attraverso i topi SMNΔ7 della promorina della catena leggera della miosina ha avuto un effetto positivo sulla dimensione della miofibra. Aumenta anche la sopravvivenza degli animali ma non ha rivelato alcun effetto benefico significativo sulla funzione motoria [26].

Tuttavia, l'IGF-1 è ancora considerato un approccio terapeutico supplementare indipendente da SMN. Allo stesso modo, è stata testata l’olesoxima (OLEOS, NCT02628743), una piccola molecola simile al colesterolo attiva per via orale che prende di mira i componenti del complesso di permeabilità mitocondriale, prevenendo così le vie di morte apoptotica. Tuttavia, questo farmaco candidato non ha mostrato effetti convincenti negli studi clinici.

A livello preclinico, l’olesoxima preserva l’omeostasi mitocondriale e quindi l’integrità dei motoneuroni e riduce la denervazione muscolare, l’astrogliosi e l’attivazione microgliale [25, 285]. Tuttavia, gli studi clinici OLEOS con pazienti affetti da SMA di tipo 2-3 non hanno dimostrato alcun risultato positivo significativo.

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