Macroautofagia e mitofagia em doenças neurodegenerativas: foco em intervenções terapêuticas, parte 5

O CMA também é responsável por manter os níveis de aSyn nativo. Um estudo fascinante demonstrou que animais com superexpressão de aSyn WT que receberam uma injeção estereotáxica de LAMP2a lentiviral exibiram maior atividade de CMA concomitante com níveis diminuídos de aSyn endógeno do que camundongos não tratados (380). MicroRNAs (miRNAs) também podem modular eventos de CMA.

A relação entre CMA e memória está intimamente relacionada. CMA é a abreviatura de Certified Management Accountant, que é um certificado de qualificação profissional em gestão financeira reconhecido mundialmente. A memória é uma habilidade básica do cérebro humano, que é a capacidade de lembrar, armazenar e recordar informações.

No processo de preparação para o CMA, a importância da memória não pode ser ignorada. O exame CMA contém um grande número de conceitos, conhecimentos e habilidades, o que exige que os candidatos gastem muita energia e tempo para aprender e compreender, e a qualidade da memória afeta diretamente o efeito de aprendizagem e os resultados dos testes.

De modo geral, pessoas com memória forte são mais adequadas para o exame CMA. Porque eles podem dominar os pontos de conhecimento com mais rapidez, lembrar fórmulas e conceitos com mais facilidade e responder às perguntas dos testes com mais facilidade. Pessoas com memória mais fraca precisam de mais tempo e energia para revisar e estudar para garantir o domínio do conhecimento e as pontuações nos testes.

No entanto, a memória não é estática e podemos melhorá-la através de treinamento científico e exercícios. Por exemplo, a memória pode ser melhorada através da aprendizagem através de múltiplos sentidos, aprendizagem repetida, prática dispersa e aprendizagem aplicada. Contanto que haja confiança e perseverança, todos podem melhorar sua memória e enfrentar melhor o exame CMA.

Em suma, o CMA está intimamente relacionado com a memória. Devemos compreender plenamente a importância da memória e adotar ativamente métodos eficazes para melhorar a memória, para estabelecer as bases para uma melhor preparação e aprovação no exame CMA. Chengman:

Percebe-se que precisamos melhorar a memória. Cistanche pode melhorar significativamente a memória porque Cistanche é uma medicina tradicional chinesa com muitos efeitos únicos, um dos quais é melhorar a memória. O efeito do Cistanche vem dos vários ingredientes ativos que contém, incluindo ácido tânico, polissacarídeos, glicosídeos flavonóides, etc.

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Curiosamente, miRNAs miR-26b, miR-106a, miR-301b e miR-21,miR-224 e miR-373, altamente expressos no SNpc de doentes com DP, estão associados a níveis diminuídos de Hsc70 e LAMP2a, respetivamente [381].

Além disso, a modulação de CMA usando geniposido demonstrou resultados interessantes no resgate da neurodegeneração dopaminérgica em um modelo de camundongo induzido por MPTP, aumentando a expressão de LAMP2a e reduzindo os níveis de aSyn endógeno através da inibição de miR -21 (382).

Em relação a essas observações, podemos perceber que a autofagia tem naturalmente uma função imperativa na DP, uma vez que pode anular os principais defeitos celulares que ocorrem em neurônios doentes quando abordada adequadamente.

Assim, a intervenção farmacológica ou a terapia genética que facilita a degradação mitocondrial parece estar na vanguarda das terapias modificadoras da doença para tratar a DP ou pelo menos interromper a progressão da doença, o que é crítico, uma vez que ainda não existe tratamento eficaz (Figura 5).

4.3. Visando Macroautofagia e Mitofagia em HD

Considerando o papel crítico da autofagia na depuração do mHTT, o estudo terapêutico desse mecanismo na DH é evidente. A manipulação terapêutica farmacológica ou genética da autofagia in vivo tem apresentado excelentes resultados em modelos animais de DH, com melhora de anormalidades motoras comportamentais e neuropatologia.

Alguns medicamentos aprovados, como rapamicina, cimetidina e espermidina, são indutores eficazes de autofagia e têm sido usados ​​nesses experimentos. Recentemente, a redução da expressão de HTT através de abordagens genéticas de edição de DNA, siRNAs, shRNAs ou oligonucleotídeos antisense foi testada juntamente com tratamento farmacológico para reduzir os níveis de proteína mHTT.

Ravikumar e colegas demonstraram que a ativação da autofagia pela rapamicina, inibidor da amTOR, tem efeitos neuroprotetores e atenuou a toxicidade do HTT em um modelo de mosca da DH (271).

Além disso, o inibidor de mTOR, CCI-779, um análogo da rapamicina, melhorou os fenótipos motores em camundongos transgênicos HD-N171-N82Q HD e reduziu a carga agregada de polyQ-HTT induzindo a ativação da autofagia (262). No entanto, estudos mais recentes demonstraram que a restauração da atividade do mTORC1 melhorou os déficits motores e a patologia cerebral em camundongos N171-82Q HD [383].

Além disso, a atividade de mTORC1 foi reduzida no estriado de pacientes em HD e também no corpo estriado deste modelo de camundongo HD. A rilmenidina, um indutor de macroautofagia independente de mTOR, diminuiu os níveis de fragmentos prejudiciais de mHTT e melhorou os fenótipos motores no mesmo modelo de camundongo HD (384).

Além disso, camundongos transgênicos HD R6/2 tratados com trealose, um dissacarídeo que induz macroautofagia, apresentaram toxicidade aliviada, função motora melhorada e vida útil prolongada (385).

Os fibroblastos de pacientes em HD tratados com trealose apresentaram fenótipos neurodegenerativos invertidos induzidos pela inibição da UPS [386]. Demonstrou-se que o lítio, que reduz os níveis de IP3, ajuda a eliminar o mHTT em modelos HD de drosófila [354]. A berberina, que pode induzir autofagia por meio da ativação de AMPK, mostrou ainda eficácia em um modelo de camundongo N171-82QHD (387).

A clonidina, um modulador de AMPc ou IP3 para induzir autofagia, é outra molécula relacionada à autofagia capaz de melhorar fenótipos em células de mamíferos, moscas e modelos HD de peixe-zebra (388).

Calpain pode ser um alvo para aumentar o fluxo autofágico de mHTT; de fato, a redução da calpaína mostrou redução da carga agregada de mHTT no modelo HD Drosophila, e resultados semelhantes foram observados em camundongos N171-82Q transgênicos, que superexpressaram a calpastatina (CAST), o inibidor endógeno da calpaína (389).

O pramipexol, um agonista do receptor de dopamina, foi capaz de ativar a autofagia provavelmente modulando as vias de sinalização do AMPc no modelo de camundongo R6/1 HD, reduzindo os níveis de mHTT solúvel (390).

Além disso, células STHdhQ111 / Q111 (391) e células estriatais de camundongo 109Q / 109Q (392) tratadas com metformina (um indutor de autofagia ativador de AMPK, conforme descrito anteriormente nesta revisão) aliviaram a citotoxicidade associada ao mHTT.

A metformina é usada para tratar diabetes tipo II, e os pacientes em HD que foram monitorados no estudo Enroll-HD (um estudo observacional e longitudinal mundial de pacientes em HD) e que já estavam tomando metformina apresentaram melhora no estadiamento cognitivo quando comparados aos pacientes sem regime de metformina [393]. O uso do inibidor de Akt 10-[40-(N-dietilamino)butil]-2-clorofenoxazina (10-NCP) também diminuiu os agregados de mHTT no corpo estriado de camundongos HD e reduziu a atividade neuronal do estriado. morte [394].

Recentemente, Siddiqi e colegas mostraram que camundongos HDN171-82Q tratados com felodipina, um medicamento anti-hipertensivo, apresentaram características significativamente melhoradas com farmacocinética semelhante à sua aplicação convencional em humanos [395].

A eficiência de algumas destas pequenas moléculas em atingir as mesmas vias in vivo ainda não foi confirmada. Assim, o uso de terapias combinadas para aliviar a toxicidade associada ao mHTT, que simultaneamente regula positivamente a autofagia através das vias independentes e dependentes de mTOR, parece ser bastante atraente.

Na verdade, os tratamentos combinados dos modelos de DH, como trealose-rapamicina [396] ou lítio-rapamicina [354], mostraram efeitos positivos. Além disso, outra estratégia é regular a atividade de iniciação da autofagia através do complexo ULK1.

A superexpressão de WT ULK1 diminuiu os níveis insolúveis de mHTT nas linhas celulares, sugerindo que a atividade da ULK1 quinase é um fator limitante para a depuração autofágica do mHTT (269).

Assim, alterações na carga de mHTT devido à modulação direta da atividade de ULK1 são uma hipótese interessante que agora é possível testar com o recente desenvolvimento de ativadores de ULK1 [326] e inibidores [397]. A redução dos níveis e da toxicidade de mHTT tem sido objeto de vários estudos recentes. .

De fato, aumentar a autofagia seletiva do mHTT pode ser uma estratégia eficaz para a eliminação do mHTT, que pode ser alcançada aumentando a entrega de carga do mHTT e identificando compostos que retêm o mHTT no sistema de degradação da autofagia.

Recentemente, Li e colegas realizaram uma triagem imparcial e identificaram quatro compostos ligantes mHTT-LC3, capazes de amarrar o mHTT ao autofagossomo para uma depuração seletiva de alelo do mHTT (398).

Além disso, Hodges e colegas descobriram que os níveis da proteína adaptadora OPTN estavam significativamente diminuídos no núcleo caudado de pacientes em HD, sugerindo que a renovação seletiva de proteínas agregadas poderia ser seletivamente reduzida [399]. Assim, aumentar o reconhecimento de carga por proteínas adaptadoras, possivelmente através de modificações pós-traducionais, pode ser uma abordagem terapêutica interessante para a DH.

Como explicado anteriormente, o CMA poderia preferencialmente atingir fragmentos N-terminais solúveis de poliQ-HTT. Uma vez que formas truncadas de mHTT, que são citotóxicas, são encontradas nos cérebros de pacientes em HD e em modelos animais de HD, a degradação seletiva dessas formas truncadas através do CMA pode representar uma oportunidade terapêutica na DH.

De fato, o acompanhante citosólico Hsc70 pode se ligar e entregar diretamente o mHTT ao lisossoma via CMA, levando à degradação seletiva do mHTT e à redução da toxicidade em camundongos HD [400] e modelos de mosca [401].

Concordantemente, o nocaute de Hsp70 agravou os sintomas motores nos camundongos R6/2 HD [402], enquanto o fitocomposto azadiradiona aumentou a expressão de Hsp70, o que resultou em agregados poliQ reduzidos e resgate da morfologia dos omatídeos em olhos de Drosophila [403]. Além disso, camundongos R6/2 HD usando uma molécula adaptadora de direcionamento de CMA contra poliQ-HTT mostraram um fenótipo de doença melhorado (400).

Como há falha no reconhecimento de carga quando ocorre a expressão do mHTT, devido à interação física do HTT com as proteínas p62 e ULK1, foi proposto que o mHTT poderia prejudicar a entrega de mitocôndrias disfuncionais sinalizadas aos formautofagossomas. A via de mitofagia dependente de PINK1/Parkin é a via de mitofagia mais bem caracterizada; no entanto, também pode ocorrer mitofagia independente de PINK1/Parkin [404].

Conforme descrito anteriormente, o HTT normal é uma proteína importante no controle da dinâmica do autofagossomo, juntamente com a proteína 1 associada à caça (HAP1), através da regulação da dineína e da cinesina. Curiosamente, o transporte axonal prejudicado e a maturação dos autofagossomos na presença de mHTT foram relacionados à degradação mitocondrial ineficiente (265).

Estes resultados sugerem que induzir a degradação de mitocôndrias danificadas e favorecer a biogênese mitocondrial são alvos terapêuticos importantes para o tratamento da DH (Figura 6).

5. Conclusões

O acúmulo de agregados proteicos intracelulares tóxicos (por exemplo, oligômeros) é uma marca registrada de vários distúrbios neurodegenerativos, incluindo DA, DP e DH, e acredita-se que desempenhe um papel deletério na proteostase e na função das organelas.

A autofagia pode constituir a principal via de eliminação das proteínas propensas a agregação ou pode ser induzida como um mecanismo de depuração secundário quando outros processos de degradação proteica falham durante a progressão da doença.

No entanto, as terapias de redução de agregados proteicos nem sempre aliviaram os sintomas em diferentes modelos de doenças, enfatizando que os esforços para terapias seletivas baseadas em autofagia focaram na restauração do fluxo autofágico, na melhoria da função lisossomal e/ou na seletividade na entrega de agregados para depuração autofágica.

De fato, nos últimos anos, foi observado um aumento significativo no desenvolvimento de medicamentos direcionados à autofagia, principalmente devido ao melhor conhecimento do mecanismo e da regulação da autofagia em diferentes doenças humanas. Apesar de todos os avanços nas estratégias terapêuticas, deve-se ter cautela ao analisar o efeito dos moduladores da autofagia nas doenças neurodegenerativas.

Embora a autofagia seja um mecanismo bem estudado em níveis bioquímicos e celulares, seu papel exato na neurodegeneração e na progressão da doença está longe de ser compreendido. Na verdade, existem algumas discrepâncias relatadas em diferentes modelos de doenças e/ou diferentes estágios da doença. Na DP, por exemplo, observa-se um aumento inicial do processo autofágico na fase inicial, enquanto as amostras post-mortem apontam na direção oposta.

Embora isso possa parecer conflitante, o fato de várias proteínas autofágicas frequentemente colocalizarem-se dentro dos depósitos aSyn sugere que o processo autofágico começa a operar em um estado patológico já estabelecido e decai ao longo da progressão da doença. Dependendo do contexto clínico, a indução ou supressão da autofagia pode constituir uma possível via terapêutica.

Uma abordagem semelhante pode ser aplicada à mitofagia, uma importante via de mecanismo de controle de qualidade para a remoção de mitocôndrias envelhecidas e defeituosas através da hidrólise lisossomal. Considerando que a disfunção mitocondrial está amplamente envolvida na disfunção neuronal, a proteção da função mitocondrial, melhorando a mitofagia para manter uma população mitocondrial saudável dentro dos neurônios, pode ser uma estratégia eficiente para promover a neuroproteção e modificar a patologia relacionada à doença (Tabela 1).

Embora os mecanismos moleculares e celulares relacionados à mitofagia tenham sido extensivamente estudados na última década, a mitofagia anormal só foi reconhecida recentemente como um fator-chave envolvido na neurodegeneração. Estudos do estado da mitofagia, bem como mecanismos detalhados, são importantes para melhor compreender o seu papel na patogênese da doença.

Por exemplo, a ativação de Parkin destinada a melhorar a mitofagia poderia ser uma estratégia promissora. Além disso, agentes farmacológicos capazes de induzir a mitofagia para aumentar a depuração das mitocôndrias danificadas podem ser uma estratégia eficaz para alcançar um benefício terapêutico significativo. De fato, estratégias para induzir a mitofagia aumentando o estresse bioenergético leve ou inibindo a atividade da mTOR também provaram ser vantajosas no retardamento ou no tratamento de doenças neurodegenerativas.

Até o momento, existem poucos estudos que mostram relevância clínica quando a autofagia é modulada como estratégia terapêutica para essas doenças progressivas e devastadoras. No entanto, estudos fundamentais e pré-clínicos sugerem que os moduladores da autofagia constituem uma estratégia terapêutica promissora à medida que o mecanismo está sendo desvendado no contexto das doenças neurodegenerativas.

A falta de um biomarcador relacionado à autofagia que pudesse ser usado para avaliar a eficiência clínica do agente modulador da autofagia ou de um protocolo padrão para medir a autofagia in vivo, entre outros fatores desconhecidos, atrasou o progresso do desenvolvimento terapêutico.

Prevê-se que os próximos anos promovam a justificativa para a busca, triagem e caracterização de novos medicamentos direcionados à autofagia como estratégias terapêuticas na DA, DP e DH, à medida que maior conhecimento está sendo reunido sobre os mecanismos regulatórios e a caracterização estrutural dos principais alvos que controlam a autofagia.

O projeto de moduladores seletivos de autofagia ou reaproveitamento de drogas que podem atingir especificamente os principais intermediários da autofagia maximizará os efeitos terapêuticos e minimizará os efeitos colaterais. Novos agentes terapêuticos e metodologias de base genética direcionadas à autofagia emergirão em breve como terapias confiáveis ​​para doenças neurodegenerativas.

Contribuições dos Autores: Escrita-elaboração do rascunho original: JDM, LF, RV; redação-revisão e edição: SMC, ACR; supervisão: SMC, ACR; aquisição de financiamento: SMC, ACR Todos os autores leram e concordaram com a versão publicada do manuscrito.

Financiamento: Este trabalho foi financiado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), através do Programa Operacional Regional Centro 2020: projeto CENTRO-01-0145-FEDER-000012-HealthyAging2020 e através do COMPETE 2020-Programa Operacional para a Competitividade e Internacionalização e fundos nacionais portugueses através da FCT-Fundação para a Ciência e a Tecnologia, no âmbito dos projetos POCI-01-0145-FEDER-032316, POCI-01-0145-FEDER-029621, POCI-01-0145- FEDER030712, PTDC/MED-NEU/3644/2020 e UIDB/04539/2020. JDM e LF são apoiados pelas bolsas de doutoramento SFRH/BD/146409/2019 e SFRH/BD/148263/2019 FCT, respetivamente.

Declaração do Conselho de Revisão Institucional: Não aplicável.

Termo de Consentimento Livre e Esclarecido: Não aplicável.

Declaração de disponibilidade de dados: Não aplicável.

Conflitos de interesse: Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes ou qualquer conflito de interesses.

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