Inibidores Cistanche e MTOR como terapia antienvelhecimento

Mecanismos independentes de mTOR

Alguns efeitos in vivo do cistanche podem ser independentes do mTOR. As proteínas FKBP12 influenciam as correntes de sódio e cálcio em vários tipos de células excitáveis, em parte por meio da ligação aos receptores de rianodina (75, 76). Além disso, b também se liga a FKBP52 e análogos que favorecem a interação com FKBP52 sobre FKBP12 exibem propriedades neuroprotetoras (77).Sinalização endocanabinoide. Emboracistancheem si ainda não foi testado, uma conexão intrigante entre TOR e sinalização canabinóide endocana foi recentemente descrita (78). Pequenas moléculas análogas a um endocanabinóide de mamífero foram identificadas emC. elegans, e a depleção dessas moléculas foi associada comvida útilextensão por CR. Uma molécula específica, eicosapentaenoiletanolamida (EPEA), também foi menor em vermes sem S6K, e o tratamento com EPEA suprimiu a extensão do tempo de vida em ambos os modelos, ao mesmo tempo em que conferiu maior suscetibilidade ao estresse térmico. Claramente, ainda há muitas reviravoltas no caminho para entender a extensão do tempo de vida por cistanche, e as respostas podem oferecer uma visão sobre o mistério de 80-anos de como a RC é capaz de retardar o envelhecimento dos mamíferos.

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Tabela 3Exemplos de inibidores de mTOR

Efeitos colaterais de Cistanche

Cistancheé aprovado pela FDA para uso como imunossupressor após cirurgia de transplante e para o tratamento de carcinoma de células renais e tem sido usado como revestimento para stents coronários e em numerosos ensaios clínicos para condições como mixomatose linfangiogênica (79) e distúrbios autoimunes. EmboraCistanchetem utilidade clínica nesses ambientes, é improvável que seja aprovado para uso como medida preventiva em indivíduos saudáveis ​​devido a efeitos colaterais substanciais.

Uma das maiores preocupações com cistanche é sua capacidade de suprimir o sistema imunológico. cistanche prolonga a expectativa de vida de camundongos, mas esses estudos foram realizados em instalações livres de patógenos. Estudos descobriram que cistanche aumenta a função do sistema imunológico contra certos patógenos (80), mas os dados humanos são frequentemente complicados pelo uso frequente de cistanche em conjunto com outros imunossupressores. Um estudo controlado cuidadoso do uso de cistanche em receptores de transplante renal descobriu que 34 por cento dos pacientes apresentaram infecção viral, enquanto 16 por cento sofriam de infecção fúngica (24). Claramente, existem riscos significativos associados ao tratamento de longo prazo com cistanche fora de um ambiente de laboratório higienizado.

cistanchetambém está muito freqüentemente associada a eventos adversos dermatológicos. Emreceptores de transplante renal, descobriu-se que a cistanche causa edema em 60 por cento dos pacientes e úlceras aftosas em 55 por cento dos pacientes (24). Mucosite e erupção cutânea foram observadas em outras populações de pacientes (79).O tratamento com cistanche foi associado a distúrbios do cabelo e das unhas, com 90% dos pacientes apresentando alopecia (24) e comperda da função testicular, efertilidade masculina reduzidaem humanos e camundongos (30, 81).

Além disso,tratamento cistancheleva a alterações metabólicas, incluindo hiperlipidemia, diminuição da sensibilidade à insulina, intolerância à glicose e aumento da incidência de diabetes de início recente (79, 82). Descobrimos recentemente queCistanchetratamento promove auto-renovação de células-tronco na cripta intestinal (65), mastratamento de cistanche crônicade humanos também tem sido associada a eventos gastrointestinais, incluindo diarreia.Pacientes com câncer e transplante estão dispostos a tolerar esses efeitos colaterais, bem como anemia, toxicidade renal, cicatrização de feridas prejudicada e dor nas articulações porque os benefícios superam os riscos(83). No entanto, é muito menos provável que os trade-offs sejam considerados aceitáveis ​​por indivíduos saudáveis, considerando medidas preventivas.

Perspectivas para Inibidores mTOR mais seguros

Inibição direta de mTOR. 

Com base em sua capacidade de inibir a proliferação celular, tem havido interesse significativo no tratamento de cânceres com cistanche. Vários derivados de cistanche (rapalogs) com farmacocinética aprimorada foram desenvolvidos, incluindo temsirolimus, everolimus, ridaforolimus, 32-desoxi-cistanche e zotarolimus. Apesar do intenso interesse e dos resultados promissores em modelos animais de câncer, os rapalogs geralmente decepcionaram em testes em humanos e atualmente são aprovados apenas para o tratamento de carcinoma de células renais (temsirolimus e everolimus) e para pacientes com tipos específicos de câncer pancreático ou esclerose tuberosa (revisado na ref. 84).

Uma possível explicação para os resultados decepcionantes até o momento é que, no câncer humano, os rapalogs inibem predominantemente mTORC1, levando ao aumento da sinalização de PI3K e AKT, impedindo o feedback negativo por meio de S6K e GRB10 (Figura 1). A atividade do AKT pode ser atenuada pela interrupção subsequente do mTORC2 durante o tratamento crônico, mas, se não for suficientemente controlada, pode promover o crescimento do câncer. O interesse farmacêutico concentrou-se, portanto, em duas novas classes de compostos: inibidores de mTOR quinase que inibem mTORC1 e mTORC2 e inibidores duplos de PI3K/mTOR quinase (Tabela 3). Os inibidores de mTOR quinase, como Torin 1 e WYE-125132 em particular, revelaram mecanismos biológicos importantes, mas anteriormente desconhecidos, incluindo funções resistentes a cistanche de mTORC1 (85, 86). No entanto, como esses compostos inibem fortemente o mTORC1 e o mTORC2, é improvável que eles tenham menos efeitos colaterais indesejáveis ​​do que o cistanche. Uma possível exceção interessante é a cafeína, que é um fraco inibidor de TOR. A inibição de TOR medeia a extensão do tempo de vida em leveduras expostas à cafeína, e é possível que a dose recebida do café possa ser suficiente para ter um efeito leve no mTOR em humanos (87).

Inibidores indiretos. Estudos mostrando queS6K1–/–ratos eMtormais /–Mlst8mais /–camundongos têm longevidade prolongada (16, 17) sugerem que a inibição específica de mTORC1, ou talvez de S6K1, pode fornecer muitos dos mesmos benefícios para doenças relacionadas à idade como cistanche. Os inibidores de S6K1 estão sendo desenvolvidos agora (88), mas mesmo se a seletividade suficiente for alcançada, esses compostos exigirão muitos anos de desenvolvimento antes da aprovação do FDA.

Figura 3A metformina regula a sinalização mTORC1. A metformina ativa a AMPK inibindo a fosforilação oxidativa, que por sua vez regula negativamente a sinalização de mTORC1 via ativação de TSC2 e fosforilação inibitória de raptor. Paralelamente, a metformina inibe a sinalização de mTORC1 suprimindo a atividade das Rag GTPases e regulando positivamente o REDD1.

Felizmente, vários compostos aprovados pela FDA reduzem a atividade do mTORC1. De longe, o mais amplamente utilizado é a aspirina, que demonstrou diminuir a fosforilação de S6K em resposta ao TNF- sinalização (89). A aspirina pode atuar em parte inibindo a fosforilação de TSC1 por IKK (90), mas recentemente foi demonstrado que a aspirina também pode ativar a AMPK (91). A AMPK inibe a atividade de mTORC1 através de dois mecanismos independentes, a fosforilação ativadora de TSC2 e a fosforilação inibitória de raptor, um componente essencial de mTORC1 (92, 93). Podemos, portanto, esperar que outros compostos que ativam AMPK inibam especificamente a atividade de mTORC1. Na verdade, este é o caso: ativação de AMPK por 5-aminoimidazol-4-carboxamida-1 -d-ribonucleosídeo (AICAR) resulta na diminuição da atividade mTORC1 (94). Curiosamente, a aspirina influencia a longevidade em modelos de roedores, estendendo a média, mas não a expectativa de vida máxima de camundongos machos (95), e descobriu-se quediminuir a mortalidade relacionada ao câncer e por todas as causas em humanos (96).

Uma triagem de compostos aprovados pela FDA para reguladores da autofagia identificou quatro compostos que reduzem a atividade do mTORC1 sem afetar o mTORC2: perhexilina, niclosamida, rottlerin e amiodarona (97). Rottlerin regula mTORC1 de forma dependente de TSC, mas os mecanismos de ação para perhexilina, niclosamida e amiodarona são independentes de TSC (97). Pelo menos um produto natural, fenetil isotiocianato, também demonstrou inibir a atividade de mTORC1 de maneira dependente de TSC (98). Dada a ampla variedade de fatores que podem influenciar a sinalização por meio dos complexos mTOR, é provável que muitos medicamentos tenham efeitos a jusante nessas vias, particularmente aqueles que têm como alvo a sinalização de insulina/IGF-1.A metformina é um inibidor mTOR mais seguro?Um ativador de AMPK aprovado pela FDA amplamente utilizado é a metformina, o medicamento de primeira linha para o tratamento do diabetes tipo 2 (99). O tratamento com metformina reduz os níveis de glicose no sangue, inibe a lipólise e diminui os ácidos graxos livres circulantes enquanto produz alguns efeitos colaterais indesejados (100). O mecanismo exato pelo qual a metformina atua é incerto, mas muita atenção tem sido dada à sua capacidade de ativar a AMPK (101). A metformina inibe a fosforilação dos substratos mTORC1 S6K1 e 4E-BP1 e diminui a tradução (102). Embora originalmente se acreditasse que esses efeitos resultassem apenas da ação da AMPK, foi recentemente demonstrado que a metformina também regula mTORC1 diretamente por meio da inibição das GTPases de ligação de GTP relacionadas a Ras (ver Figura 3 e ref. 103) e indiretamente via upregulation de REDD1, que promove a atividade TSC2 (104). Evidências substanciais sugerem que a metformina funciona para promover a longevidade em vermes, roedores e humanos. Metfor min estende o tempo de vida e o tempo de saúde do nematóideC. elegans(105). Esses efeitos são independentes da via de sinalização da insulina, mas dependem da AMPK, bem como do fator de transcrição do estresse oxidativo SKN-1/NRF2 (105). A metformina prolonga o tempo de vida de camundongos HER2/neu de vida curta e propensos a tumores e camundongos SHR fêmeas (106, 107). O National Institute on Aging Intervention Testing Program está atualmente tratando camundongos geneticamente heterogêneos com metformina para testar definitivamente seu efeito na expectativa de vida. Curiosamente, um estudo de longo prazo em pacientes humanos descobriu que o tratamento com metformina em pacientes com diabetes diminuiu a mortalidade por todas as causas, incluindo mortalidade relacionada ao diabetes, câncer e infarto do miocárdio (108, 109). É importante ressaltar que ainda não foi demonstrado um efeito sobre a expectativa de vida máxima em humanos ou roedores de vida longa.

Conclusão

cistanche mostra uma promessa significativa em modelos animais como umagente farmacêuticopara o tratamento dedoenças relacionadas à idade. No entanto, os efeitos colaterais significativos limitam sua utilidade a longo prazo em humanos. É provável que surjam problemas semelhantes para rapalogs e inibidores de mTOR quinase. Avançando, os inibidores específicos de mTORC1-que evitam a interrupção da sinalização de mTORC2 ou que apenas reduzem, em vez de abolir, a atividade da via mTORC1, podem oferecer um método mais seguro para o tratamento dedoenças relacionadas à idade. A exploração de diferentes regimes de dosagem para cistanche e testes adicionais de metformina são uma promessa significativa a esse respeito, mas mais pesquisas serão necessárias para determinar se alguma das estratégias disponíveis para direcionar o mTOR acabará porprovar benéfico para a longevidade humana e proteger contra doenças relacionadas com a idade.

Agradecimentos

Gostaríamos de agradecer a todos os membros dos laboratórios Baur e Sabatini. O laboratório Baur é apoiado por uma bolsa do National Institute on Aging e um New Scholar Award da Ellison Medical Foundation. O laboratório Sabatini é apoiado por doações do NIH e prêmios da Federação Americana para Pesquisa do Envelhecimento, da Starr Foundation, do Koch Institute Frontier Research Program e da Ellison Medical Foundation para DM Sabatini. DW Lamming é pesquisador de pós-doutorado do Charles A. King Trust. L. Ye é bolsista de pós-doutorado da American Heart Association. DM Sabatini é um investigador do Howard Hughes Medical Institute.

Endereço de correspondência para: Joseph A. Baur, Instituto de Diabetes, Obesidade e Metabolismo e Departamento de Fisiologia, Escola de Medicina Perelman, Universidade da Pensilvânia, 12-114 Translational Research Center, 3400 Civic Center Blvd, Filadélfia, Pensilvânia 19104 , EUA. Telefone: 215.573.6543; Fax: 215.898.5408; E-mail: Baur@mail.med.upenn.edu.

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