Medicamentele senolitice vizează enzimele cerebrale legate de boala Alzheimer fără a le afecta pe cele sănătoase

O echipă de cercetare de la Universitatea Dalhousie, condusă de Sultan Darvesh, a pornit de la conceptul de senescență celulară, definit inițial ca un proces în care celulele diploide își încetează proliferarea. În condiții fiziologice, senescența are rol în menținerea homeostaziei tisulare și în prevenirea tumorilor, însă acumularea excesivă a acestor celule senescente are consecințe nocive, fiind considerată un element definitoriu al îmbătrânirii și implicată în boli neurodegenerative precum boala Alzheimer (BA).
În paralel, scăderea progresivă a neurotransmisiei colinergice a fost corelată cu declinul cognitiv în îmbătrânirea normală și, în special, în BA. Cei doi fermenți principali care degradează acetilcolina, acetilcolinesteraza (AChE) și butirilcolinesteraza (BChE), prezintă niveluri și activități diferite în îmbătrânirea normală față de boala Alzheimer. În timp ce AChE scade odată cu vârsta, BChE tinde să crească în BA și chiar să se asocieze cu plăcile de beta-amiloid (Aβ) de tip „fibrilar” și cu încurcăturile neurofibrilare, marcând progresia bolii.

Context: senoliză și rolul colinesterazelor în Alzheimer

Senescența celulară determină o creștere a inflamației prin secreția de factori proinflamatori (SASP). În același timp, există un regulator antiinflamator – calea colinergică (CAIP), care depinde de nivelurile de acetilcolină. Dacă nivelul acetilcolinei scade din cauza hiperactivității colinesterazelor, inflamația cronică se amplifică. Cercetările recente au evidențiat că anumiți agenți senolitici (dasatinib, nintedanib, fisetin, quercetin) și anumiți agenți nootropici (meclofenoxate) pot reduce populația de celule senescente și, prin diverse mecanisme, ar putea să atenueze și inflamația. De aceea, autorii au investigat dacă acești compuși au efect de inhibitori ai colinesterazelor (ChEIs), în special asupra formelor de AChE și BChE asociate cu depozitele de Aβ din creierul pacienților cu Alzheimer.

Metodologie: studii enzimatice, histochimice și modelare moleculară

• Enzimatic (in vitro): S-a folosit metoda Ellman pentru a determina constantele de inhibiție (Ki) ale celor șase compuși (dasatinib, nintedanib, fisetin, quercetin, GW2580 și meclofenoxate) față de AChE și BChE. Astfel s-a stabilit dacă inhibitorii acționează competitiv sau non-competitiv.  
• Histochimic (ex vivo, pe țesuturi cerebrale BA): S-au analizat secțiuni din cortexul orbitofrontal și talamus provenite de la cazuri confirmate de boală Alzheimer, colorându-se enzimatic (prin metoda Karnovsky-Roots) zonele cu AChE și BChE. Cercetătorii au comparat activitatea colinesterazelor din plăcile Aβ (pH 6,8) cu cea din structurile neurale normale (pH 8,0), pentru a observa dacă inhibitorii acționează diferențiat în prezența patologiei Aβ.  
• Modelare moleculară (in silico): S-au realizat docking blind și direcționat pe structurile cristalografice ale AChE și BChE, pentru a înțelege posibilele situsuri de legare (active sau alosterice) și interacțiile aminoacizilor esențiali cu fiecare compus.

Rezultate

• Testele enzimatice au arătat că majoritatea compușilor 1–6 inhibă atât AChE, cât și BChE, cu valori Ki cuprinse între ~7–110 µM pentru AChE și 3–95 µM pentru BChE. Majoritatea s-au comportat ca inhibitori non-competitivi mixti (alosterici), cu excepția lui fisetin, care a acționat competitiv pe AChE și necompetitiv pe BChE.  
• Histochimia a evidențiat un aspect crucial: unii compuși (dasatinib, nintedanib, GW2580 și meclofenoxate) inhibă selectiv colinesterazele din plăcile Aβ, fără a suprima activitatea enzimei asociate cu structurile nervoase normale. Această selectivitate nu apare la inhibitorii clasici (ex. galantamina) ce blochează colinesterazele atât în zonele patologice, cât și în cele normale.  

• Dasatinib (1) și nintedanib (2) au blocat puternic ambele tipuri de ChE (AChE și BChE) din plăcile Aβ, dar nu din zonele normale.  
• GW2580 (5) a inhibat doar BChE din plăci, fără a afecta AChE normală.  
• Meclofenoxate (6) a arătat o inhibiție moderată/puternică pentru AChE și mai slabă pentru BChE, doar în regiunea patologică.  

• Modelarea moleculară a confirmat faptul că toți compușii pot interacționa cu situsurile active și/sau alosterice, însă mulți preferă așa-numitele buzunare alternative (site II, site III), mai ales la BChE. Aceasta ar putea explica diferențele de afinitate față de enzimele asociate patologiei Aβ, unde se sugerează că enzimele suferă rearanjări conformaționale care cresc accesibilitatea la anumite zone de legare.

Concluzii și implicații

Studiul arată că o serie de compuși senolitici și nootropici pot acționa ca inhibitori de colinesteraze – selectivi pentru formele de AChE și BChE asociate cu depozitele Aβ în Alzheimer, dar fără să afecteze enzimatic structurile normale. Rezultatele au mai multe implicații:

• Abordare terapeutică nouă: Inhibarea țintită a colinesterazelor “modificate” de patologie, fără a afecta funcția colinergică esențială în regiunile sănătoase, ar putea reduce efectele adverse asociate cu inhibitorii clasici de colinesterază.
• Rolul antiinflamator: Date fiind interacțiunile dintre senescență, inflamație și calea colinergică, acești agenți ar putea stimula calea antiinflamatoare colinergică (CAIP), potențând efecte benefice împotriva inflamației cronice din boala Alzheimer și îmbătrânire.
• Perspective de dezvoltare: Descoperirile susțin aprofundarea studiilor privind senoliticele/nootropicele cu efect selectiv asupra BChE și AChE din plăcile Aβ. În plus, integrând rezultatele de docking molecular, se pot proiecta molecule care să vizeze explicit situsurile alosterice implicate în interacțiunea cu depozitele amiloide.

Prin urmare, acest studiu relevă un nou orizont terapeutic pentru boala Alzheimer, combinând efectele senolitice cu o țintire selectivă asupra colinesterazelor asociate patologiei Aβ, cu potențial de a ameliora atât inflamația cronică, cât și disfuncția colinergică în îmbătrânirea normală și în Alzheimer.