Ралф Никсън, MD, PhD, относно автолизозомното подкисляване при болестта на Алцхаймер и променящите се възприятия за амилоид ß

Въпреки милиардите долари, вложени в разработването на терапии за болестта на Алцхаймер (AD), не е постигнат регулаторен успех, като списъкът с неуспешни или прекратени агенти продължава да расте. Популярен подход е насочването към амилоид-ß плаки; въпреки това, някои в тази област твърдят, че това не води до предвидените трайни модифициращи заболяването ефекти. По-специално, одобрението на FDA през 2021 г. на адуканумаб (Aduhelm; Biogen), антиамилоидно лекарство, предизвика дискусия дали тези лекарства си струват инвестицията.

Ръководена от изследователи от Медицинския факултет Гросман на Нюйоркския университет и Института Нейтън Клайн, наскоро публикувана статия в Природата продължава да предизвиква традиционните подходи към разработването на лекарства за AD. Последните констатации от проучването вместо това твърдят, че невроналното увреждане, характерно за AD, се вкоренява в клетките и много преди тези нишковидни амилоидни плаки да се образуват напълно и да се слепят заедно в мозъка. Използвайки AD миши модели in vivo, изследователите идентифицираха малки торбички вътре в клетките, които бяха пълни с киселинни ензими, участващи в рутинното разграждане, отстраняване и рециклиране на метаболитни отпадъци от ежедневните клетъчни реакции, както и от болести.

В интервю с NeurologyLive®, старши изследовател Ралф Никсън, MD, PhD, предостави задълбочени подробности за наблюдаваните констатации и конкретните основни процеси, които се случват. Никсън, професор по психиатрия и клетъчна биология в NYU Langone, седна като част от нова итерация на NeuroVoices и обсъди причините, поради които общността трябва сериозно да обмисли промяна на възприятията си за амилоид-ß, разработването на лекарства за AD и първопричините на болестта.

NeurologyLive®: Можете ли да предоставите по-голям контекст за имунологичните промени, които сте наблюдавали във вашето проучване?

Ралф Никсън, MD, PhD: Както публиката знае добре, болестта на Алцхаймер е разстройство, при което токсичните протеини се натрупват в мозъка и в крайна сметка убиват невроните и причиняват когнитивен спад. Интересуваме се от механизмите в невроните за изчистване на тези видове протеини, тъй като те живеят за живота на индивида. Този процес трябва да е ефективен, за да оцелее клетката толкова дълго. Един от основните начини за изчистване е процесът на автофагия. По принцип се състои от 2 стъпки. Първо, да отделя ненужни или остарели или повредени протеини, особено когато се натрупват при стареене и стрес, и да ги доставя до лизозома, която е храносмилателната част на клетката, пълна с десетки храносмилателни ензими от различни видове. Сливането на това с изолирания материал в тази везикула е последвано от подкисляване на отделението, тъй като лизозомата е силно киселинна. За да работят тези протеази и хидролази, подкисляването се извършва при сливането и след това се случва процесът на храносмилане, надяваме се, ако е успешен, за пълното смилане на съдържанието. Това е област, която изследваме от дълго време и най-вече първоначално в човешкия мозък. През годините сме документирали това, което изглежда е уникална степен на патология на тази система, системата за автофагия и лизозомната дисфункция. Степента ни се стори уникална сред всички различни свързани с възрастта разстройства.

Друга характеристика е, че амилоид-ß и метаболитите на АРР [amyloid precursor protein] се натрупват в тези автофагични вакуоли, които са пакетите отпадъци, които се натрупват. Смятахме, че има тясна връзка между провала на автофагията и натрупването на амилоид и други неща. Целта в този момент беше да проследим този процес в миши модели, където можехме да разгледаме най-ранните етапи, знаехме в генетично идентичен модел, който имаше мутация на болестта на Алцхаймер, така че да знаем, че тези мишки ще се развият патология. Можем да проследим тази еволюция от началото до крайните етапи на процеса. Това беше трудно да се направи, защото нямаше налични инструменти, които да са наистина надеждни.

Решихме да конструираме миши модел, в който трансгенно въведохме протеин, който е маркер на автофагичните вакуоли и по-специално на автофагозомите. Тази конструкция беше маркирана с две флуоресцентни сонди, червена и зелена сонда. Концепцията зад това е, че след като се прикрепи към първия етап на автофагията, секвестрацията, ние можем да проследим цялата ефективност и напредъка на този път по целия път от секвестрацията до изчистването. В допълнение, двойната флуоресценция ни позволи да проследим pH (потенциален водород) на отделенията, защото това се оказва ключовата промяна, която ни позволява да идентифицираме везикулите. Когато настъпи храносмилането, цветът на флуоресценцията се променя от жълт на червен, което показва успешно сливане на лизозомата и смилане на материалите. За да въведем този конкретен конструкт в мишка, която също е проектирана да има мутации, които имитират определени аспекти на патологията на болестта на Алцхаймер, тогава бихме могли да проследим развитието на автофагията и нейното прекъсване по време на еволюцията на болестта и както преди началото на всичко, което преди това е бил свързан с болестта на Алцхаймер, а след това и с всички последствия от всяко настъпило смущение. Това надмина мечтите ни за това колко успешно можем да разкрием патология, която не е била виждана преди.

Имаше ли констатации, които ви изненадаха?

Имаше куп изненади, но едно от нещата, които ни интересуваха най-много и успяхме да потвърдим, е, че първото нещо, което се случва при тези мишки, е аномалия на лизозомата. Лизозомите започват да губят способността си да подкиселяват. Знаем защо това се случва сега, но важното е, че това се е случвало много, много рано преди каквито и да е прояви на процеса на Алцхаймер, които повечето хора проследяват, т.е. амилоид извън клетката, плаки и промени в цитоскелета. Това е първото нещо, което можем да открием по време на тази еволюция на Алцхаймер при тези мишки.

Другото интересно нещо е, че амилоид-ß и други метаболити, които считаме за токсични при болестта на Алцхаймер, един от тях ще наречем C99, са първото разцепване на АРР, което генерира този с-терминален фрагмент. Понякога го наричаме ß CTF или C99. След това се разцепва до амилоид-ß. Това е една от тези молекули, която има много интересни токсичности и като цяло е игнорирана в хипотезата за амилоидната каскада, тъй като фокусът е изключително върху амилоид-ß. Тези молекули се натрупват заедно с други отпадъци в засегнатите неврони в този миши модел. Имаше тясна връзка между най-ранните промени и дори по-ранните промени в лизозомите, отколкото в амилоида, който се счита за най-ранния стадий на заболяването.

Най-големите изненади бяха някои други неща, които сондата успя да разкрие. Едно от които е, че този провал на автофагията доведе до масивно натрупване на отпадъчни везикули в клетките, дотолкова, че те изтласкват обиколката на клетъчното тяло, на неврона, и причиняват тези подобни на балон мехурчета, които са дълбоко флуоресцентни, защото те са основно пълни с отпадъци от автофагия. Те са навсякъде по повърхността на клетката, което я прави да изглежда като цвете. Това беше източникът на описанието на тези явления като PANTHOS. P за отрова и anthos, гръцката дума за цвете.

Този процес, доколкото ни е известно, никога не е бил описван. Сондата ни позволи да го видим. В допълнение към този процес, натрупването на тези отпадъчни артефактни вакуоли навлизаше в центъра на клетката и се трансформираше, обединявайки се в тази мрежа от мембранни тубули, които всъщност имаха фибрили от амилоид. Отново, това беше нещо, което доколкото ми е известно, никога не е било визуализирано: непокътната клетка, която все още е жива, натрупва амилоид, който обикновено се свързва само с външната страна на клетката. Ако просто бяхте останали в рамките на амилоида, бихте помислили, че това е плака. Но всъщност това е непокътната клетка, която има всички характеристики на амилоидна плака в себе си, но все още е жива.

Другата важна част от информацията е, че всички плаки, които се развиват в тези миши модели, произлизат от смъртта на тези PANTHO клетки или PANTHOS неврони. След като клетката умре, призракът се превръща в плака извън клетката. Изводът тук и едно от основните послания е важността на лизозомната дисфункция във възможно най-ранния стадий на Алцхаймер. Това се свързва с генетиката, която сега познаваме. Този C99, който споменах по-рано, АРР фрагментът, който сега знаем, инхибира процеса на подкисляване. Когато се натрупа, той всъщност създава порочен кръг за по-нататъшно обезкисляване на лизозомата. Лизозомата е генетично и патологично в най-ранното начало на еволюцията, поне в амилоид-ß модели.

Другото важно нещо от гледна точка на клиничното значение е, че както много хора знаят, до този момент ваксините срещу амилоид не са били много успешни. Когато мислите каква е последователността, която дефинирахме, това е процес отвътре навън, а не каскадната хипотеза, че лезията и амилоидът отвън убиват клетката като вторичен процес. В случая, ако сме прави, което мисля, че патологията говори сама за себе си, има много малко логика в премахването на амилоида отвън, защото клетката вече е била толкова компрометирана, че ще умре. Няма причина да се отстранява амилоидът отвън, защото той произлиза основно от умираща клетка. Човек сега трябва да атакува процеса вътре в клетката и да се насочи към тези индивидуални процеси, лизозоми или каквато и да е друга дисфункция на автофагията, която можете да обърнете, и да излекувате клетката отвътре, вместо чрез премахване на амилоид. Това е промяна на парадигмата. Разбира се, досега не сме чули отговор от мнозина в областта на амилоидните ваксини, сигурен съм, че все още ще има хора, които ще кажат, добре, имаме нужда от още работа, което, разбира се, правим.

Преписът е редактиран за яснота. Щракнете тук за още NeuroVoices

ПРЕПРАТКИ
1. Lee JH, Yang DS, Goulbourne CN, et al. Неправилното автолизозомно подкисляване в миши модели на болестта на Алцхаймер предизвиква автофагично натрупване на Aß в неврони, което води до сенилни плаки. Природата. 2022; 25: 688-701. doi:10.1038/s41593-022-01084-8

.