Sistema renina-angiotensina cerebral como novo e potencial alvo terapêutico para a doença de Alzheimer

Contato: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Raúl Loera-Valencia 1,*, Francesca Eroli 1, Sara Garcia-Ptacek 2,3 e Silvia Maioli 1,*

1 Centro de Pesquisa de Alzheimer, Departamento de Ciências e Sociedade do Cuidado em Neurobiologia, Divisão de Neurogeriatria, Karolinska Institutet, 171 64 Estocolmo, Suécia;

2 Centro de Pesquisa de Alzheimer, Departamento de Ciências e Sociedade do Cuidado em Neurobiologia, Divisão de Geriatria Clínica, Karolinska Institutet, 171 64 Estocolmo, Suécia;

3 Tema Envelhecimento e Inflamação, Tema Cérebro Envelhecido, Hospital Universitário Karolinska, 141 57 Estocolmo, Suécia

Abstrato

A ativação do sistema renina-angiotensina cerebral (RAS) desempenha um papel fundamental na fisiopatologia da cognição. Embora o SRA cerebral tenha sido estudado anteriormente no contexto da hipertensão, pouco se sabe sobre seu papel e regulação em relação à função neuronal e sua modulação. O fluxo sanguíneo adequado para o cérebro, bem como a limpeza adequada dos subprodutos metabólicos, tornam-se cruciais na presença de distúrbios neurodegenerativos, como a doença de Alzheimer (DA). As drogas de inibição do RAS (RASi) que podem atravessar o sistema nervoso central produziram resultados pouco claros na melhoria da cognição em pacientes com DA. Consequentemente, apenas uma terapia Rasi está sendo considerada em ensaios clínicos para modificar a DA. Além disso, o papel de fatores não genéticos como a hipercolesterolemia na fisiopatologia da DA permanece em grande parte descaracterizado, mesmo quando existem evidências de que pode levar à alteração do SRA e da cognição em modelos animais. Aqui, revisamos as evidências da função do RAS cerebral na cognição e na patogênese da DA e resumimos as evidências que o ligam à hipercolesterolemia e outros fatores de risco. Revisamos os medicamentos existentes para a terapia Rasi e mostramos pesquisas sobre novos medicamentos, incluindo pequenas moléculas e estratégias de nano entrega que podem atingir o RAS cerebral com potencial alta especificidade. Esperamos que mais pesquisas sobre a função e modulação do RAS no cérebro levem a terapias inovadoras que possam finalmente melhorar a neurodegeneração da DA.

Palavras-chave: Doença de Alzheimer; sistema renina-angiotensina; modelos de ratos; conhecimento; hipertensão

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1 O Sistema Renina-Angiotensina (RAS) no Cérebro

Desde que foi descrito pela primeira vez há 120 anos, novos componentes do sistema renina-angiotensina (SRA) em diversos tecidos e estados fisiológicos são continuamente descobertos, ensinando-nos sobre sua complexidade inerente [1], que se acentua no cérebro, onde o intrincado distribuição entre a rede neuroglial e vasculatura, homeostase de fluidos e controle metabólico circadiano tornou difícil isolar e estudar. Embora haja um debate acalorado sobre a relevância do RAS no cérebro em relação ao controle da função cardiovascular e regulação da pressão arterial (PA) [2,3], a característica mais importante do sistema RAS do cérebro é negligenciada, e esse é o seu papel na cognição e neurodegeneração. Para desenvolver esse importante papel para o sistema RAS do cérebro, revisaremos algumas das evidências que sustentam a existência de um sistema RAS do cérebro e, em seguida, discutiremos sua relevância na cognição e em doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer (DA). Além disso, no ano passado, descobriu-se que o RAS periférico estava envolvido na patogênese do COVID-19, pois o SARS-CoV2 usa e modula a expressão da enzima angiotensina 2 (ACE2) para mediar sua entrada no mucosa [4]. Houve relatos de sintomas neurológicos, e um estudo de imagem recente do UK Biobank (pré-peer review) demonstrou perda de volume nas regiões parahipocampal esquerda, orbitofrontal e insular, mesmo após infecção leve por COVID-19, mostrando que a região central sistema nervoso também é afetado pelo COVID-19. Esses efeitos neurológicos podem envolver o SRA [5], especialmente porque o ACE2 é expresso em neurônios e micróglia (Figuras 1 e 2).

Figura 1. Genes do sistema RAS em células cerebrais de camundongos. A figura mostra genes expressos nos principais tipos de células do cérebro de camundongos, obtidos por sequenciamento unicelular. Os genes em preto mostram expressão aumentada (tanto o número de cópias quanto o número de células únicas expressando) nesse tipo de célula. Agt-Angiotensinogênio. Enzima conversora de ás-angiotensina. Ace2 Enzima conversora de angiotensina 2. Receptor Agtr2-Tipo-2 de angiotensina II. Receptor de angiotensina II do tipo Agtr1a-1A. Receptor de angiotensina II tipo Agtr1b-1B. Proteína associada ao receptor de angiotensina II do tipo Agtrap-1. Atp6ap2-Receptor de renina. Ren1-Renina-1. Receptor acoplado à proteína G relacionado com MasR-Mas. AP-A-Aminopeptidase A (também conhecido como Enpep). AP-N-Aminopeptidase N (também conhecida como Anpep). Rnpep é o gene para aminopeptidase B (também conhecido como AP-B). Lnpep é o gene que codifica o receptor de angiotensina IV. Observe que os dados de expressão foram obtidos de um animal WT e a falta de expressão de genes em certos tipos de células pode significar que tais genes são expressos em uma situação particular, como inflamação ou DA.

Figura 2. Componentes do SRA cerebral. Dos tipos celulares do cérebro, os neurônios são os que expressam os genes que compõem a via clássica da angiotensina, a partir da geração do angiotensinogênio (AGT), que é convertido pela renina em Angiotensina I (AngI), que é então convertida em Angiotensina II (AngII) pela enzima conversora de angiotensina (ECA). A renina pode sinalizar os receptores de renina (RENR), para os quais os neurônios têm um alto nível de expressão (marcados em preto). A AngII pode sinalizar os receptores AT1R e AT2R, que estão presentes nos neurônios. A ligação de AngII a AT1Rs é geralmente considerada prejudicial (setas vermelhas), enquanto a ligação a AT2R tem efeitos neuroprotetores (setas azuis). A AngII pode ser convertida em Ang1-7 pela enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2), e sua ligação ao receptor Mas (MASR) está frequentemente relacionada à vasodilatação, efeitos anti-inflamatórios e redução da oxidação (também azul Setas; flechas). Para o romance, as vias RAS, as aminopeptidases A e B (AP-A/AP-B) podem converter AngII em angiotensina III (AngIII), que é então convertida em angiotensina IV (AngIV) pela aminopeptidase B. aminopeptidase na via, a aminopeptidase-N (AP-N) é expressa apenas em um pequeno subconjunto de oligodendrócitos, o que levanta a questão de saber se AngIII pode atingir oligodendrócitos para conversão em AngIV, que então ligaria AT4Rs localizados em todos os tipos de células. Da mesma forma, oligodendrócitos e microglia expressam apenas ACE e ACE2, respectivamente, levantando assim a questão da origem de seus substratos canônicos. Além disso, os astrócitos têm altos níveis de expressão de AGT, o que sugere que eles poderiam transportá-lo para os neurônios para o metabolismo. Finalmente, a AngII pode vir também da periferia, uma vez que as células endoteliais expressam ACE. Provavelmente, a ruptura da BBB na DA (forma de estrela) facilita a infiltração da AngII no cérebro e sua ligação aos astrócitos e micróglia, que possuem apenas AT1Rs e podem ativar cascatas inflamatórias e, ao mesmo tempo, gerar vasoconstrição. O AD pode melhorar as setas vermelhas enquanto reduz as azuis. A figura é baseada em dados de expressão de célula única mostrados na Figura 1. Os tipos de células não estão em escala e nenhuma localização de organela é pretendida neste diagrama.

2. Todos os principais atores do RAS estão presentes no cérebro

Há décadas de evidência da presença de renina e atividade semelhante à renina em células neuronais e no cérebro em geral. A renina foi identificada em células neuronais e gliais primárias de ratos [7] e métodos imuno-histoquímicos mostram a atividade semelhante à renina em cérebros de ratos e camundongos [8]. O surgimento de métodos moleculares mostra que as regiões promotoras de vários genes RAS estão ativas no cérebro [9], mas hoje em dia, a expressão de genes RAS pode ser consultada em bibliotecas de sequenciamento unicelular de camundongos e cérebros humanos, onde é evidente que muitos componentes do sistema RAS, como renina, angiotensinogênio, aminopeptidases e segundos mensageiros específicos do RAS, são expressos em um ou vários tipos de células cerebrais, como mostrado nas Figuras 1 e 2 [6,10-12]. Isso confirma os achados seminais em que a expressão de mRNA do angiotensinogênio foi descrita pela primeira vez em astrócitos [13] e depois descrita também em neurônios [14]. Finalmente, há extensa evidência fisiológica para a função do sistema RAS cerebral e seus efeitos, por exemplo, quando a renina ou angiotensina II (Ang II) é administrada centralmente no cérebro de ratos, produzindo um aumento na pressão arterial sistêmica (PA). [15], ou com o uso de ratos transgênicos deficientes em angiotensinogênio cerebral, que desenvolvem diabetes insipidus com redução sistêmica da PA [16].

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3. Visão geral da sinalização RAS

A via clássica para a modulação do RAS da pressão arterial na periferia começa com a liberação de renina pelas arteríolas renais na corrente sanguínea. A renina então converte o angiotensinogênio (Agt) em angiotensina I (Ang I), que é então transformada em angiotensina II (Ang II) pela enzima conversora de angiotensina (ECA). A ligação da Ang II aos receptores da angiotensina 1 (AT1Rs) resulta em vasoconstrição, enquanto a ligação aos receptores da angiotensina 2 (AT2Rs) induz vasodilatação [17]. No contexto do cérebro, tanto a renina quanto o angiotensinogênio seriam produzidos por astrócitos e outras células em regiões como a amígdala, formação reticular, regiões CA1 e CA3 do hipocampo [9]. Então, a atividade de modulação da PA depende de células endoteliais e células musculares lisas expressando ATRs e os receptores MAS acoplados à proteína G (MasR), que podem induzir vasoconstrição ou vasodilatação. Construímos uma visão geral da sinalização do RAS cerebral em diferentes tipos de células com base em dados de expressão de célula única, mostrados na Figura 2. Nesta estrutura, a geração de Ang II e AngIII é geralmente considerada prejudicial para a função neuronal, uma vez que a ligação a AT1Rs leva à vasoconstrição, o que poderia estimular a agregação de proteínas e diminuir a disponibilidade de glicose para os neurônios, como será discutido mais adiante neste trabalho. Na mesma estrutura, a ligação de Ang 1-7 a MasRs em células gliais muitas vezes leva a vasodilatação e efeitos anti-inflamatórios [18]. Na Figura 2, assumimos que as vias que são prejudiciais para a função neuronal (marcadas em vermelho) serão aumentadas na DA, enquanto as vias neuroprotetoras (setas em azul) serão diminuídas. Queremos enfatizar que nossa estrutura proposta é baseada no perfil de expressão de células únicas no cérebro. Assim, as interações neurônio-glia, modulação e atividade de genes RAS cerebrais ainda precisam ser totalmente elucidadas. Da mesma forma, a ausência de certos genes pode sugerir que estes seriam expressos em diferentes condições fisiológicas ou patológicas, como inflamação ou neurodegeneração.

4. Relevância do RAS cerebral na cognição e na doença de Alzheimer

A PA elevada é um conhecido fator de risco para DA [19,20]. A PA elevada pode contribuir para o desenvolvimento de DA e outros tipos de demência, afetando negativamente a perfusão cerebral, a permeabilidade da barreira hematoencefálica e a depuração vascular beta-amiloide. Os efeitos do RAS na dinâmica do fluxo sanguíneo do cérebro não podem ser negligenciados. As teorias metabólicas para a neurodegeneração sustentam que a redução do fluxo sanguíneo para o cérebro com diminuição da entrega de glicose aos neurônios é uma causa de morte celular e pode piorar a neuroinflamação [21-23]. Além disso, um fator de risco cardiovascular (DCV) como a hipercolesterolemia pode contribuir para esse efeito através da alteração das aminopeptidases A e N (AP-A e AP-N), conforme relatado anteriormente em um modelo de camundongo transgênico (CYP27Tg), superproduzindo {{9 }}hidroxicolesterol (27-OH), um metabólito do colesterol que pode atravessar a barreira hematoencefálica (BHE). Neste modelo, a captação de glicose está diminuída em todas as principais áreas do cérebro devido ao aumento dos níveis de 27-OH. Juntamente com as alterações em AP-A e AP-N, esses animais apresentaram memória espacial reduzida no labirinto aquático de Morris aos 9 meses de idade [24]. É importante ressaltar que estudos recentes de associação do genoma identificaram a ECA como um gene ligado à suscetibilidade para DA [25]. Uma dessas variantes de codificação da ACE (ACE1 R1279Q) foi recentemente investigada em novos modelos de camundongos e descobriu-se que leva à neurodegeneração e inflamação do hipocampo. Essa neurodegeneração foi mais pronunciada em camundongos fêmeas, sugerindo um possível mecanismo para maior suscetibilidade à DA em mulheres [26].

A expressão da ECA no tecido cerebral da DA foi associada à carga de beta-amiloide (A ) e à gravidade da DA. Os níveis de ECA no líquido cefalorraquidiano (LCR) foram associados a níveis A [27] e risco de DA de início tardio [28]. Os níveis de ECA no LCR foram elevados em casos de comprometimento cognitivo leve (MCI) e DA [29] e uma correlação positiva de colesterol e 27-OH foi encontrada com atores do sistema RAS em pacientes com DA, ligando o metabolismo do colesterol à regulação do RAS no cérebro. Em outro estudo, a atividade da ECA foi elevada em cérebros com DA e correlacionada com os estágios de Braak, enquanto os níveis de ECA diminuíram no LCR de pacientes com DA [30]. Além disso, análises de autópsias cerebrais revelaram níveis aumentados de Agt e Angi/II em pacientes com DA. O aumento de Agt foi encontrado principalmente em células gliais [29], sugerindo uma possível interrupção da síntese de Agt ou clivagem nos estágios tardios da DA. A Ang II medeia vários processos neuropatológicos na DA [31] e foi recentemente alvo de intervenção em ensaios clínicos de fase II da DA [32]. Evidências recentes sugeriram que a angiotensina IV (AngIV) e seu receptor (AT4R) podem ser potenciais alvos terapêuticos [33,34], uma vez que intervenções em sua sinalização melhoraram a cognição e o fluxo vascular no cérebro de modelos de camundongos com doença de Alzheimer [35,36]. Assim, destacamos a geração de AngIV e sua ligação aos AT4Rs como uma via benéfica (Figura 2). No entanto, esses resultados ainda precisam ser traduzidos para humanos e a ampla atividade e localização dos AT4Rs o tornam um alvo farmacológico difícil. A modulação da PA no cérebro também está diretamente ligada ao sistema linfático recentemente descrito. O sistema linfático é uma rede complexa formada pelo espaço entre a vasculatura no cérebro e os processos finais da astroglia [37]. Este sistema supervisiona a eliminação de metabólitos tóxicos produzidos pela atividade neuronal e é controlado pelo ritmo circadiano.

Durante o sono, o fluxo de LCR é aumentado no espaço perivascular e proteínas tóxicas, como beta-amiloide, são eliminadas a uma taxa aumentada em comparação com os estados de vigília [38]. Curiosamente, a hipertensão diminui o fluxo do LCR através do sistema linfático devido à sua relação com a entrada arterial de sangue para o cérebro [39]. Tem sido proposto que alterações na função do sistema linfático podem estimular a agregação de proteínas e contribuir para a neurodegeneração em diferentes proteinopatias, incluindo DA [39]. Como o sistema linfático é de difícil estudo, sua resposta à terapia de inibição do RAS (RASi), sistêmica ou central, não foi relatada ao nosso conhecimento, no entanto, alterações no sistema linfático são evidentes em ratos espontaneamente hipertensos [39], com implicações para a depuração prejudicada de A do cérebro. Portanto, a modulação do RAS em relação à limpeza do LCR através do sistema linfático do cérebro é uma linha de pesquisa muito nova e potencialmente promissora.

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5. Medicamentos RAS na AD

Devido à relação entre risco de DCV e DA, a regulação farmacológica da EAR sistêmica foi estudada em relação à cognição e DA. Durante os últimos anos, o reaproveitamento de drogas anti-hipertensivas para a terapia da DA tem sido cada vez mais levado em consideração [40]. A terapia RASi foi associada em vários estudos epidemiológicos com progressão retardada do declínio cognitivo [20] e com risco reduzido de incidência de demência [41,42]. Evidências adicionais mostraram uma correlação entre declínio cognitivo no envelhecimento e hipertensão detectada durante a meia-idade, entre participantes hipertensos não tratados [43].

No entanto, outros estudos não encontraram associações claras entre a terapia RASi e declínio cognitivo [44-47]. Uma meta-análise descobriu que a terapia RASi não melhorou significativamente a cognição [48]. No entanto, dois estudos observacionais relataram melhora cognitiva e parâmetros de fluxo sanguíneo melhorados com bloqueadores dos receptores da angiotensina (BRAs) como terapia RASi [49,50]. Os bloqueadores dos receptores da angiotensina (BRAs) foram associados à redução da retenção de amiloide em pacientes em estudos de neuroimagem [51] e com menos patologia da DA em um estudo post-mortem [52]. Ramipril não alterou os níveis de A no LCR [53], enquanto os BRAs mostraram uma redução significativa de tau e p-tau entre pacientes com comprometimento cognitivo leve (CCL) [54] e redução relacionada à idade de A no LCR -42 em pacientes saudáveis ​​após 24 meses de tratamento em comparação com outros medicamentos anti-hipertensivos [51]. Vários estudos sobre medicamentos RAS em modelos de camundongos estão ajudando a elucidar os mecanismos e funções do RAS no cérebro e na DA, que descrevemos na seção abaixo e resumimos na Tabela 1.

6. Medicação RAS em modelos de camundongo AD

6.1. Inibidores da ECA

Na última década, vários estudos foram realizados em modelos de demência em camundongos para investigar se os medicamentos anti-hipertensivos direcionados ao sistema RAS poderiam exercer efeitos benéficos na cognição e nos mecanismos por trás disso (consulte a Tabela 1). A administração oral do perindopril, inibidor da ECA centralmente ativo, preveniu e melhorou o comprometimento cognitivo em modelos de camundongos com DA por meio da inibição da atividade cerebral da ECA [55,56]. O captopril, outro inibidor da ECA permeante de BBB, também foi relatado para retardar o desenvolvimento de sintomas de neurodegeneração em camundongos Tg2576 envelhecidos, reduzindo a atividade da ECA no hipocampo e a produção de ROS relacionada [57]. Por outro lado, os mesmos estudos citados acima [55,56] relataram que os inibidores da ECA não penetrantes no cérebro enalapril e imidapril não afetaram significativamente os déficits cognitivos induzidos por A. Estudos in vitro descobriram que a expressão da ECA promove a depuração de A 40 e A 42 e que a inibição da ECA por drogas anti-hipertensivas pode aumentar a deposição de A (Tabela 1) [65-67]. Em contraste com essas observações in vitro, a maioria dos achados in vivo não suporta o papel fisiológico da ECA na regulação dos níveis de proteína A no cérebro. De fato, camundongos deficientes em ACE não mostraram alteração na concentração de A [68] e a inibição de ACE por perindopril e captopril não pareceu afetar o acúmulo cerebral de A e a distribuição de placas em modelos de camundongos AD [55,56,69]. O potencial efeito neuroprotetor dos inibidores da ECA de cruzamento de BBB observado em camundongos pode, portanto, ser atribuído à redução da inflamação e estresse oxidativo [56] induzido por A, em vez de uma mudança em seus níveis ou formação de placa. Por outro lado, um estudo mais recente em camundongos transgênicos APP descobriu que a inibição da ECA pelo captopril aumentava significativamente a deposição de A e que camundongos deficientes em ACE tinham uma razão A 42/A 40 elevada [70]. A ativação farmacológica de ACE2 em camundongos Tg2576 sintomáticos reduziu os níveis de A 42 e IL1- no hipocampo e protegeu do declínio cognitivo, sugerindo que a expressão de ACE2 pode exercer uma função positiva em distúrbios cognitivos relacionados a A [71]. Além disso, Kehoe et al. descobriram anteriormente que a atividade da ACE2 era reduzida em cérebros humanos com DA [72]. Em contraste com isso, um estudo mais recente relatou que a ACE2 foi regulada positivamente no cérebro de pacientes com DA [73]. Essas observações controversas sugerem que mais pesquisas são necessárias para elucidar a correlação entre a expressão do gene ACE2 e sua atividade enzimática no eixo RAS. Assim, há resultados controversos sobre o papel da ECA na deposição de A no cérebro, e mais investigações parecem ser necessárias para identificar os alvos mediadores dos efeitos benéficos relacionados à modulação da ECA.

6.2. Inibidores da ECA em camundongos idosos

Os efeitos benéficos dos inibidores da ECA também têm sido relacionados à fragilidade e função física durante o envelhecimento, indo além da cognição. Um estudo recente em camundongos machos e fêmeas do tipo selvagem foi realizado longitudinalmente para avaliar o efeito do enalapril na fragilidade [74]. O tratamento crônico com enalapril atenuou a fragilidade em camundongos fêmeas mais do que em camundongos machos mais velhos, sem efeitos sobre a pressão arterial. Além disso, o tratamento com enalapril resultou em uma redução nos níveis séricos de citocinas pró-inflamatórias com maiores efeitos benéficos em fêmeas do que em machos, em comparação com animais de controle [74]. Esses efeitos anti-inflamatórios sistêmicos e específicos do sexo exercidos por um ECAi não permeável ao BBB podem desempenhar um papel nos resultados positivos da ECA em funções cerebrais superiores. Para complicar ainda mais, a permeabilidade cerebral de muitas drogas RAS não está estabelecida, particularmente em relação ao uso crônico ou em pacientes mais velhos com maior permeabilidade da BHE [40].

6.3. Bloqueadores do Receptor de Angiotensina

Os bloqueadores dos receptores da angiotensina (ARBs), e particularmente os antagonistas do receptor da angiotensina II tipo 1 (AT1R), também demonstraram mediar efeitos positivos na cognição em modelos animais de DA. Existem extensos estudos relatando evidências de que os bloqueadores de AT1R, como losartana, valsartana, telmisartana e olmesartana, podem resgatar ou melhorar o comprometimento cognitivo em camundongos com DA [59-62,75]. Ainda assim, o mecanismo relacionado aos efeitos neuroprotetores dos BRAs permanece obscuro. Como os medicamentos inibidores da ECA, existem dados conflitantes sobre se os efeitos positivos dos BRAs nas funções cognitivas são mediados pela alteração da patologia amiloide ou não. Valsartan mostrou a capacidade de diminuir os níveis de cérebro A em culturas primárias de neurônios córtico-hipocampais [61]. Por outro lado, a losartana não alterou as diferentes quantidades de espécies A ou a carga de placa em camundongos transgênicos APP [59,60]. Em vez disso, foi relatado que o losartan reduz significativamente os marcadores de estresse oxidativo no córtex e hipocampo de camundongos com DA para níveis do tipo selvagem [75]. Outros subtipos de receptores de angiotensina foram estudados para elucidar os mecanismos subjacentes aos benefícios do antagonismo AT1R. O bloqueio dos receptores da angiotensina II tipo 2 (AT2Rs) resulta na abolição dos eventos neuroprotetores produzidos pelos bloqueadores de AT1R, indicando os AT2Rs como potenciais contribuintes para alguns dos benefícios induzidos pelos BRAs. Apesar disso, a ativação direta de AT2Rs não conseguiu resgatar sintomas relacionados à DA e neuropatologia em camundongos [75]. Isso sugere que os AT2Rs desempenham um papel nos efeitos induzidos pelos BRAs, embora o agonismo dos AT2Rs por si só possa não ser suficiente como um tratamento candidato para restaurar os comprometimentos cognitivos da DA. A função do receptor de angiotensina IV (AT4R) mostrou-se necessária para manter a capacidade do losartan de resgatar a aprendizagem espacial e a memória em animais jovens da APP [35], sugerindo ainda a implicação de diferentes cascatas de receptores de angiotensina/angiotensina. Um estudo recente no mesmo modelo de camundongo APP descobriu de fato que a administração de angiotensina IV foi capaz de restaurar deficiências cognitivas relacionadas a A, juntamente com uma redução do estresse oxidativo, independentemente da patologia A [36]. Esta observação foi apoiada por um aumento na proliferação celular, número de células recém-nascidas e arborização dendrítica de neurônios do hipocampo em camundongos AD tratados com angiotensina IV. A melhora cognitiva também foi acompanhada por função cerebrovascular restaurada. Esses achados propõem BRAs e, em particular, componentes da cascata angiotensina IV/AT4R, como alvos terapêuticos promissores para a prevenção e tratamento de déficits neuronais e vasculares relacionados à DA [33,34].

6.4. Modulação da Neuroinflamação por Medicamentos RAS

Evidências crescentes dos últimos anos sugerem um papel do RAS na neuroinflamação associada à DA [76,77], propondo medicamentos RASi como neuroprotetores e, portanto, potenciais agentes terapêuticos em distúrbios cerebrais. Na última década, vários estudos no modelo camundongo de demência e DA indicam a modulação da ativação glial como um dos possíveis mecanismos mediadores dos efeitos positivos dos inibidores do RAS na cognição.

Os inibidores da ECA perindopril e captopril podem prevenir a ativação da microglia e astrócitos no hipocampo e córtex de modelos de camundongos de DA [56,58]. Uma redução semelhante da ativação da microglia também foi observada em um modelo de camundongo com doença de Parkinson após tratamento crônico com captopril [78]. O envolvimento do RAS na atividade da função glial na DA foi investigado adicionalmente após a administração do ARB. Telmisartan demonstrou diminuir significativamente a produção de mediadores pró-inflamatórios e ROS por células microgliais murinas in vitro [63]. Além disso, o mesmo estudo observou uma redução da micróglia hipocampal/cortical e ativação de macrófagos in vivo em camundongos 5XFAD. Esses achados propõem um papel importante da microglia por trás dos efeitos benéficos induzidos pelo RASi no cérebro. Bloqueadores/inibidores de RAS centralmente ativos podem, portanto, representar um tratamento promissor, além de terapias padrão de DA, como inibidores de colinesterase. Em apoio a essa visão, descobriu-se que a inibição do RAS melhora os distúrbios cognitivos, reduzindo a neuroinflamação relacionada à microglia também em outros modelos animais de distúrbios cerebrais, como lúpus neuropsiquiátrico e depressão [79-81].

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7. Novos medicamentos RAS

A modulação da aminopeptidase-A (AP-A) e aminopeptidase-N (AP-N) no cérebro mostrou mudanças efetivas na PA sistêmica através de injeções intracerebroventriculares em ratos [82,83]. Os mecanismos de regulação da PA propostos nestes trabalhos são a produção de AngIII [82] ou o aumento do metabolismo da mesma [83]. Outro estudo descobriu que a atividade da aminopeptidase no hipocampo pode hidrolisar peptídeos neuroprotetores, como a encefalina, mostrando que o tratamento com bestatina é neuroprotetor contra a morte neuronal CA1 induzida pela privação de oxigênio-glicose [84]. Além de sua atividade no RAS cerebral, o AP-A foi recentemente envolvido na agregação amiloide através do truncamento N-terminal de A. Neste estudo, a inibição de AP-A com RB150 (descrito abaixo) restaurou a densidade de espinhos dendríticos de cogumelos e reduziu espinhos imaturos semelhantes a filopódios em fatias organotípicas do hipocampo. Além disso, o trabalho mostrou atividade aumentada de AP-A em casos iniciais de DA [85]. Conforme discutido anteriormente nesta revisão, os fatores de risco ambientais para DA, como metabólitos de colesterol, demonstraram alterar a expressão de AP-A e AP-N e correlacionados com a diminuição da memória espacial em camundongos [24]. Assim, AP-A e AP-N representam alvos farmacológicos com eficácia comprovada na regulação da pressão arterial. No entanto, o efeito de sua modulação na cognição e como estratégia preventiva da DA apenas começou a ser caracterizado. Para alterar a expressão de AP-A e AP-N no cérebro, diversas drogas estão em desenvolvimento, e vamos elaborar uma nova classe de pequenas moléculas que são capazes de passar o BBB, e vetores de nanopartículas que também podem superar os problemas de barreira de entrega do cérebro.

7.1. Pequenas Moléculas para Modulação APA e APN.

EC33 e seu pró-fármaco RB150/Firibastat EC33 ((S)-3-amino-4-ácido mercapto-butil sulfônico) é um inibidor de AP-A administrado por via oral que não pode cruzar o BBB [86]. No entanto, quando injetado intracerebralmente nos ventrículos (até 100 microgramas), o EC33 inibiu a atividade cerebral de AP-A na faixa de 12 a 50 microgramas em camundongos conscientes [87] e, em outro estudo, inibiu a produção de AngIII como observado por radiomarcação de [3H]Ang III [88]. Como o EC33 não pode entrar no cérebro, o pró-fármaco RB150, também conhecido como firibastat, foi desenvolvido. Firibastat pode atravessar a BHE quando administrado por via oral e não altera a PA em ratos normotensos. Esta pró-droga pode atravessar a BHE e entrar no cérebro, onde a clivagem de sua ponte dissulfeto central pelas redutases cerebrais libera duas moléculas de EC33. Em ratos, mostrou atividade de redução da PA de 2 a 15 h após a administração [89]. Como mencionado anteriormente neste trabalho, a atividade comprovada do firibastat para neurodegeneração é baseada na inibição da atividade da aminopeptidase sobre A, o que diminui a abundância de espécies tóxicas de A e seu efeito na fisiologia neuronal [85].

Também mencionamos que a vasoconstrição e a redução do fluxo linfático podem promover a agregação de proteínas no cérebro; portanto, o firibastat, por meio da atividade do EC33 no cérebro, poderia potencialmente melhorar esses fatores de risco que influenciam a cognição diretamente, diminuindo a atividade de AP-A e os níveis de AngIII. O Firibastat alcançou uma fase de ensaio clínico IIb chamado NEW-HOPE (NCT03198793), no qual mostrou segurança e eficácia na redução da atividade da PA em populações de alto risco [90].

7.2. NI929 e NI956/QGC006

O EC33 foi inicialmente projetado como um inibidor sistêmico de AP-A e mostrou que a ligação de AP-A foi suficiente para diminuir sua atividade [86]. O não peptídico NI929 ([3S,4S]-3-amino- 4-mercapto-6-fenil-hexano-1-ácido sulfônico), é uma pequena molécula com atividade potente como um AP-A inibidor, 10 vezes mais potente do que EC33 in vitro (Ki=30 nmol) e capaz de cruzar o BBB no cérebro [91]. Quando o NI929 é dimerizado por uma ponte dissulfeto, ele forma um dímero denominado NI956, cuja grande vantagem é a capacidade de atravessar o BBB quando administrado oralmente. Além disso, o NI956 reduziria efetivamente a atividade de AP-A sem alterar as concentrações plasmáticas de sódio e potássio em uma dose de fração 10-vez à necessária para RB150. Infelizmente, este medicamento só foi testado em animais e um ensaio clínico não foi relatado.

7.3. Vetores de entrega de vários estágios (MDVs) e nanopartículas para terapia RASi

O desenvolvimento de MDVs obedece à necessidade de um sistema de entrega que possa usar ativamente os transportadores no BBB, como a transferrina [92,93]. Também segue a necessidade de direcionar um alvo específico ou grupo de alvos presentes nas células, que também podem ser usados ​​como direcionamento específico para células [94]. Os MDVs foram inicialmente desenvolvidos para tratar certos tipos de tumores, que abrigam células-tronco cancerígenas em seu núcleo e produzem extensas camadas de tecido conjuntivo e vascular [92]. Nesses tumores, os MDVs têm um revestimento inicial que permitirá que o vetor entre na(s) primeira(s) camada(s) de tecido, o que libera o vetor revestido com um ligante que fornece especificidade ao alvo. Após a ligação ligante-receptor, o vetor é internalizado nas células e libera o fármaco, que exerce efeitos terapêuticos. No entanto, visualizar uma camada tumoral como o BBB deu origem à ideia de usar o revestimento multiestágio para entregar diretamente no cérebro [95,96].

Os MDVs não parecem mais uma ideia nova, no entanto, descobertas recentes sobre sinalização lisossomal abrem o caminho para novas aplicações que podem se beneficiar da entrega de MDV. Em certos tipos de câncer, a sinalização da dor é transduzida por receptores acoplados a G (GPCRs), que após a ativação são internalizados em vesículas nas células nervosas [97]. Normalmente, esse mecanismo leva a uma diminuição na sinalização da dor devido à indisponibilidade dos GPCRs para ligar seus ligantes, no entanto, no câncer, os GPCRs internalizados podem continuar sinalizando de dentro dos lisossomos internalizados, o que se traduz em dor crônica que não responde ao tratamento com opióides [98]. Para resolver esse problema, Jimenez-Vargas e colaboradores projetaram um sistema de nanopartículas que aproveita o pH ácido presente dentro dos lisossomos onde os GPCRs são internalizados. Essas nanopartículas possuem um ligante que inativa a sinalização da proteína G a jusante dos GPCRs e só é liberada sob condições ácidas do lisossomo, evitando a ligação não específica associada aos inibidores de GPCRs e diminuindo a dose efetiva em ordens de grandeza [99].

A sinalização da angiotensina depende, pelo menos parcialmente, de GPCRs que recrutam arrestinas para internalizar os receptores de angiotensina como forma de dessensibilização [1.100]. Os complexos receptor de angiotensina-arrestina são direcionados para o endossoma, para auxiliar na reciclagem ou degradação dos receptores [101]. No entanto, sinalização e andaimes alternativos podem ocorrer após a formação dos complexos de captura de ATR, uma vez que as arrestinas podem recrutar várias moléculas sinalizadoras para os receptores já ancorados nos endossomos [100]. Isso representa uma possível rota de sinalização para RAS cerebrais que persistem mesmo após a ausência de peptídeos de angiotensina, potencialmente dificultando as terapias RASi. Assim, seria possível direcionar bloqueadores dos receptores da angiotensina que se ligariam apenas em condições endossomais ácidas, permitindo regular a sinalização da pressão arterial independentemente das quantidades de isoformas da angiotensina presentes no cérebro. Isso significaria alterações na reciclagem endossomal de ATRs, uma vez que bloqueá-los nos endossomos pode aumentar sua degradação pelos mecanismos de proteassoma ou autofagia. Além disso, uma vez que os bloqueadores de ATR podem ser moléculas pequenas, eles são adequados para serem ligados a MDVs e potencialmente administrados sistemicamente [101,102]. Propomos que o efeito global do bloqueio da sinalização da angiotensina no cérebro pode atuar na prevenção da ativação glial (dada a expressão de apenas AT1Rs), e possivelmente na vasoconstrição, melhorando o fluxo sanguíneo e a disponibilidade de glicose para a função neuronal. Terapias de prova de conceito em modelos animais mostraram que é possível ligar inibidores de RAS a nanopartículas à base de polímeros com efeitos de redução de BP [103]. Além disso, nanopartículas lipídicas contendo siRNA para angiotensinogênio mostraram efeitos redutores da PA em ratos [104], embora essa terapia esteja localizada a montante da via de sinalização, enquanto propomos regular a sinalização após a ativação dos ATRs, garantindo uma terapia mais específica que, por exemplo, inibem a sinalização do RAS em astrócitos, mas não em células vasculares sem alterar os níveis globais de Ang.

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8. Perspectivas Futuras

A partir dos estudos mencionados aqui, vários caminhos para pesquisa no cérebro RAS podem ser identificados. Mencionamos o uso de nanopartículas para inibir a sinalização do RAS após a ativação dos ATRs, no entanto, os mecanismos que envolvem a sinalização lisossomal e o andaime no RAS cerebral permanecem em grande parte inexplorados. Por exemplo, a ativação de AT1R leva à sinalização de segundo mensageiro que estimula proteases de membrana, como ADAM, que por sua vez pode ativar outros receptores de tirosina quinase [105]. Até onde sabemos, não está claro se esse fenômeno ocorre em astrócitos ou células vasculares no cérebro.

24-S-hidroxicolesterol (24-OH) e 27-OH são metabólitos do colesterol que podem ativar o RAS em células neuronais in vitro [24,106]. Além disso, esses oxiesteróis têm efeitos moduladores claros na função sináptica, com ativação do CYP46A1 como neuroprotetor [107-111] e altos níveis de 27-OH como prejudicial [24,112-114]. Quando se trata de modelos animais para DA, há muito poucos exemplos que combinam fatores de risco, como hipercolesterolemia, com alterações genéticas conhecidas que levam à amiloidose. Os camundongos CYP27Tg não têm neurodegeneração por conta própria, no entanto, não se sabe como esses fenótipos se sinergizariam com modelos genéticos que superproduzem beta amilóide para promover a morte neuronal. Ao contrário, a ativação do CYP46A1 foi estudada como alvo farmacológico para a doença de Alzheimer e doença de Huntington [107,109,110], mas os mecanismos que oferecem neuroproteção ainda não são bem compreendidos. CYP46Tg, um modelo de camundongo que superexpressa CYP46A1 com altos níveis de 24-OH [115], não foi estudado no contexto da neurodegeneração da DA, onde poderia promover neuroproteção e manter a cognição durante o envelhecimento, conforme sugerido por estudos comportamentais sobre CYP46Tg sozinho [107].

Descobertas recentes sobre a modulação circadiana do sistema de limpeza do cérebro abrem caminho para o estudo de novas terapias nas proteinopatias. As abordagens terapêuticas para tratar a amiloidose nunca consideraram que uma taxa de depuração mais alta ocorre no cérebro durante o sono [116], o que sugere imediatamente que alguma associação pode ser encontrada entre as terapias de melatonina e RASi em pacientes. Em ratos, a melatonina mostrou modulação da aminopeptidase regulada pela insulina (IRAP) na glândula pineal [117], e anteriormente foi sugerido que a inibição da IRAP pode melhorar a cognição [118]. No entanto, a relação entre essas moléculas ainda precisa ser estudada em humanos.

Finalmente, há fortes evidências de que a DA pode ser multifatorial [119-122], o que destaca a importância da estratificação de coorte para intervenções de estudo em neurodegeneração. A estratificação etária melhora a análise de coortes para estimar o risco do genótipo APOE [123]. Além disso, o perfil correto de biomarcadores inflamatórios específicos do paciente foi estudado como uma estratégia para melhorar o diagnóstico e o prognóstico na DA e na doença de Parkinson [124]. Portanto, os estudos que analisam o uso de terapias RASi em humanos precisam ser reforçados com estratificação adequada e relevante dos pacientes para encontrar associações mais claras entre a função cerebral do RAS e a cognição. Isso certamente levará à descoberta de melhores alvos para melhorar a função cognitiva através da modulação do RAS cerebral e aumentar as alternativas de tratamento na DA e outras doenças neurodegenerativas.