Česká a slovenská psychiatrie

Česká a slovenská psychiatrie

Časopis
Psychiatrické společnosti ČLS JEP
a Psychiatrickej spoločnosti SLS

souborný článek / review article

HLEDÁNÍ FARMAKOTERAPIE ALZHEIMEROVY CHOROBY

SEARCHING FOR THE PHARMACOTHERAPY OF ALZHEIMER´S DISEASE

Roman Jirák, Ada Manukyan

Psychiatrická klinika 1. LF UK VFN, Praha

Práce byla podpořena grantem Progres Q27/LF1.

SOUHRN

Jirák R, Manukyan A. Hledání farmakoterapie Alzheimerovy choroby

Současná terapie Alzheimerovy choroby je pouze symptomatická, nikoli kauzální (inhibitory mozkových cholinesteráz, memantin). Proto je v klinickém výzkumu moho farmakoterapeutických přístupů. Hlavní oblast výzkumu představuje ovlivnění dvou patologických proteinů spojených s Alzheimerovou chorobou - beta-amyloidu a Tau-proteinu. Je zkoušena řada látek s rozdílným mechanismem účinku, ale je zatím těžké určit, která z těchto látek je perspektivní.

Klíčová slova: acetylcholinesterázy, Alzheimerova choroba, amyloid beta, farmakoterapie, mitochondrie, tau-protein, vakciny

SUMMARY

Jirák R, Manukyan A. Searching for the pharmacotherapy of Alzheimer´s disease

Contemporary therapy of Alzheimer´s disease is only symptomatic, not causal (brain cholinesterases inhibitors, memantine). That is why the plenty of pharmacotherapeutical approaches are in clinical investigation. Main sphere of investigation represents the investigation of the strategies affecting two pathological proteins, associated with Alzheimer´s disease - beta-amyloid and Tau-protein. Wide spectrum of drugs with different way of action is tested, but it is difficult to say, which of this drugs is promising.

Key words: acetylcholinesterases, Alzheimer´s disease, amyloid beta, mitochondrias, pharmacotherapy, tau-protein, vaccines


ÚVOD

Alzheimerova choroba, nejčastější neurodegenerativní nemoc vedoucí k syndromu demence, je v současnosti pouze minimálně terapeuticky ovlivnitelná. Není známa etiologie, je známa řada patogenetických článků, ale ne vždy jsou známy jejich vzájemné souvislosti. Proto není zatím možná kauzální terapie. Přestože při léčbě Alzheimerovy choroby používáme farmakoterapii, lze zatím hovořit pouze o symptomatické léčbě. Terapie je zatím zaměřena spíše na ovlivnění příznaků demence než na vlastní neurodegeneraci.

Farmakoterapie je součástí komplexní terapie, skládající se ještě z reedukace, rehabilitace kognitivních funkcí i dalších psychosocioterapeutických přístupů, z péče o dobrý tělesný stav včetně terapie interkurentních somatických chorob, ze spolupráce s rodinou nemocného i z dalších nefarmakologických přístupů. Samotná farmakoterapie se skládá z terapie kognitivních funkcí, která je zaměřena na jednotlivé mechanismy neurodegenerace a kterou se dále budeme zabývat, a z terapie nekognitivních funkcí, která symptomaticky ovlivňuje zejména poruchy emocí, chování a spánku (antidepresiva, antipsychotika).

V současnosti používané přístupy, založené na důkazech:

- použití inhibitorů mozkových acetyl- i butyrylcholinesteráz,

- memantin, nekompetitivní inhibitor N-metyl-D-aspartátových glutamátergních receptorů.

Inhibitory mozkových cholinesteráz (především acetylcholinesteráz, ale i  butyrylcholinesteráz: Použití těchto látek vychází ze zjištění insuficientní mozkové acetylcholinergní transmise u AD. Efekty terapie jsou spíše symptomatické, a podobně je tomu u léčby memantinem nebo vzájemnou kombinací inhibitorů mozkových cholinesteráz a memantinu.

V současnosti jsou vyvíjeny a klinicky zkoušeny inhibitory mozkových acetylcholinesteráz, které mají zároveň i další působení. Působí hybridně, blokují kromě cholinesteráz ještě další důležité enzymy. Např. Ladostigil, derivát inhibitoru AChE a BuChe rivastigminu a blokátoru monoaminooxidázy rasagilinu, který je zkoušen ve fázi II, je reversibilní inhibitor acetylcholinesteráz, MAO-A i MAO-B, je to kognitivum, má antidepresivní a  antiparkinsonský efekt, antiapoptotický, protizánětlivý a antioxidační efekt.6

Přidání inhibitorů Fyn tyrosin-kinázy k inhibitorům mozkových cholinesteráz (Masitinib, Saracatinib): AD je spojena s redukcí tvorby dendritických spinu, s dystrofickými změnami dendritů. Za poruchu dendritů jsou zodpovědný solubilní oligomery Aβ. Oligomery Aβ nadměrně aktivují glutamátergní NMDA receptory postsynapticky tím, že dělají komplexy s povrchovým prionovým proteinem (PrPC) a ten pak interaguje s komplexem Fyn tyrosin kináza - metabotropní glutamátergní receptor 5 (Fyn-mGluR5). Když se na tento komplex naváže Aβ, aktivuje se Fyn, který působí fosforylaci tyrosinu na sub-jednotce NR2B NMDA receptorů. Výsledkem je iniciální vzestup a pak úbytek NMDA receptorů z povrchu buňky. Overexprese Fyn u transgenních myší spouští kognitivní deficit a inhibice Fyn působí opačně. Fyn se také může podílet na hyperfosforylaci Tau proteinu. V mozcích AD pacientů jsou hladiny Fyn zvýšeny.

V klinickém zkoušení jsou Fyn inhibitoty Saracatinib a Masitinib. Látky se zkoušejí jako přídatné (add-on) k inhibitorům acetylcholinesterázy a k memantinu. První výsledky jsou příznivé, dochází k zlepšení v některých kognitivních testech. Masitinib má také určité protizánětlivé působení.9 Výsledky klinického zkoušení masitinibu fáze III jsou očekávány v příštím roce.

Agonisté nikotinových receptorů - blokátory 5-HT6 receptorů: 5-HT6 receptory jsou exprimovány především v mozkových oblastech účastnících se paměti a  učení. Jejich inhibice zvyšuje uvolnění acetylcholinu. Inhibitory 5-HT6 zlepšují kognitivní výkonnost u krys v testu Morrisova vodního bludiště. Jsou předurčeny ke kombinační terapii AD s inhibitory acetylcholinesteráz (add-on terapie).

Několik látek je v různém stupni klinického zkoušení, z dosud známých výsledků nelze zatím definitivně zhodnotit účelnost podání 5-HT6 blokátoru u  Alzheimerovy choroby.4,7,11

ANTIAMYLOIDNÍ POSTUPY

Tvorba, toxické působení oligomerů a následné ukládání beta-amyloidu ve formě plak je považováno za hlavní nebo jeden z hlavních mechanismů neurodegenerace u AD. Aβ je tvořen z transmembránového proteinu amyloidového prekurzorového proteinu (APP). APP má v neuronu C-terminální zakončení a vně neuronu N-terminální zakončení. Za fyziologických podmínek je APP vně neuronu štěpen enzymem alfa-sekretázou na fragmenty 1-19 AMK. Tyto fragmenty jsou plně solubilní a mají své funkce - neuroprotektivní, chrání synapse. U AD se uplatňují ve štěpení N-terminální části APP jiné dva enzymy, které jsou membránově zakotvené - beta- a gama-sekretázy Ty následně štěpí APP na delší fragmenty, obvykle o 40 a 42 AMK. Tyto fragmenty nejsou již plně solubilní. Napřed oligomerují do krátkých peptidů, které jsou velmi toxické, např. pro mitochondrie a synapse. Později se spojují do fibril, které v mezibuněčných prostrorách kortexu dále polymerují a tvoří útvary - plaky. Ty pak představují okrsky neurodegenerace, kde dochází k aktivaci a transformaci gliových elementů, nadměrné produkci zánětlivých cytokinů, volných radikálů a k dalším mechanismům neurodegenerace.

Inhibitory beta-sekretáz (BACE) a jejich modulátory mají za úkol snížit produkci Aβ. BACE štěpí nejen APP, ale také jiné substance, např. neuregulin 1 (podílející se na myelinizaci axonů v CNS a na neuroplasticitě). Inhibice BACE proto může působit závažné nežádoucí příznaky. Několik látek, t. č. v  klinickém zkoušení, však má poměrně vysokou specificitu k efektu BACE na štěpení Aβ, jsou to nadějné látky. V mozkomíšním moku snižují hladinu Aβ o  80-90 %. Verubecestat je zkoušen ve fázi III klinických studií. Zkoušené látky vykazují velmi dobrou snášenlivost.9

Inhibitory a modulátory gama-sekretáz: Gama-sekretázový komplex, skládající se z několika transmembránových proteinů, štěpí rovněž jiné proteiny než jen Aβ, především NOTCH (podílí se na buněčné proliferaci, diferenciaci a vývoji buněk, na buněčné komunikaci). Proto použití čistých inhibitorů může být nebezpečné, hledají se spíše modulátory gamasekretázového komplexu. Inhibitory gama-sekretáz jsou podstatně toxičtější než inhibitory BACE.

Semagacestat a Avagacestat - po dlouhých klinických studiích byly tyto nadějné látky označené jako neúčinné a škodlivé - snižovaly hladinu Aβ v likvoru i v plazmě, ale nezlepšovaly kognitivní funkce, vedly k hubnutí, zvyšovalo se množství infekcí a kožního karcinomu. Toxicita blokátoru gama-sekretáz velmi snižuje jejich naději na klinické uplatnění. Proto jsou hledány modulátory gama-sekretáz, které by ovlivňovaly jen štěpení Aβ. Dříve byla zkoušena nesteroidní antirevmatika, která snižují hladiny Aβ v likvoru. Tarenflurbil (fiurbiprofen) je dobře tolerován, ale je prakticky neúčinný. Pinitol (NIC5-15) je přírodní cyklický cukerný alkohol. Moduluje gama-sekretázu, neovlivňuje systém NOTCH, snižuje produkci Aβ. V  preklinických modelech zlepšoval patologii AD. Je to také senzitizátor inzulínových receptorů. Zatím nejsou dokončeny klinické studie, které by přesně zhodnotily jeho klinický efekt, ale je to pravděpodobně perspektivní látka.9

Látky snižující agregaci Aβ peptidů: Tyto látky zabraňují oligomeraci Aβ peptidů a polymeraci Aβ peptidů do fibril, formujících amyloidní plaky. Ve fázi III byl zkoušen tramiprosat (3-amino-1-propaneosulfonová kyselina). Tramiprosat interferuje s endogenními glykosaminoglykany, které se účastní agregace Aβ fibril a plak. Klinické studie fáze III neprokázaly dostatečný klinický efekt. V post-hoc analýze však bylo zjištěno, že působí příznivě u  homozygotů - nositelů alel 4/4 apolipoproteinu Eepsilon, a proto je znovu zkoušen.18 Kolostrinin, polypeptidy bohaté na prolin, nacházející se v lidském, ovčím i kravském kolostru, brání agregaci Aβ. V klinických studiích byl prokázán pozitivní efekt na kognitivní funkce, který však nepřetrvával déle než 15 měsíců. Scyllo-inositol zabraňuje agregaci Aβ v myším hipokampu. Klinická studie fáze II, trvající 18 měsíců, však nesplnila očekávání klinického efektu u lidí.

Chelatační činidla kovů 8-hydroxiquinoliny rovněž snižují agregaci Aβ, mechanismus účinku není ještě do detailu znám. Molekuly asi brání interakci mezi kovy a Aβ, která vede k velkému oxidativnímu stresu spojenému se zvýšenou agregací Aβ. Klinické studie s clioquinolem ve fázi II a III však zklamaly.5,9

Imunoterapie zaměřená proti beta-amyloidu - aktivní imunizace: První zkoušené generace vakcin představoval amyloid získaný z plak, amyloid sekvence 1-42 AMK, syntetické fragmenty Aβ. U zvířat byly dosaženy slibné výsledky v ovlivnění kognice, ale v klinických studiích u lidí se objevily závažné nežádoucí efekty - meningoen-cefalitidy u 6 % osob. Jsou zkoušeny nové generace vakcin, které mají kratší řetězce peptidů (1-6) a tím je dosaženo minimalizace nežádoucích účinků. Některé jsou v preklinickém hodnocení.

Pasivní imunizace: Jedná se o administraci monoklonálních nebo polyklonálních protilátek zaměřených proti Aβ. Oproti aktivní imunizaci se neobjevuje imunitní reakce s aktivací T-lymfocytů. Po podání se u transgenních zvířat zlepšuje kognice, a to i když ještě není podstatně snížen počet plak - vyplývá to z neutralizace toxických oligomerů Aβ.

Aducanumab je perspektivní látka, působící především na fibrily Aβ. Je ve III. fázi klinického zkoušení.19 Solanezumab působí na monomery Aβ. V klinických studiích nedošlo k podstatnému zlepšení kognice u středně rozvinuté AD, lepší efekty jsou u počínajících stadií. Nyní je proto zkoušen u prodromální formy AD. Gantenerumab - zkoušen u  lidí bez klinické symptomatiky s vysokým rizikem AD - u příbuzných 1. řádu pacientů s familiární Alzheimerovou chorobou. Má afinitu ke konformačnímu epitopu pro Aβ vlákna (většina monoklonálních protilátek má spíše afinitu k plakům). Crenezumab byl zkoušen ve fázi II - výsledky zatím nejsou k  dispozici. Jiná, ještě nedokončená studie fáze II zkoumá účinnost u dosud klinicky intaktních nositelů autosomálně-dominantní mutace pro presenilin 1. Ponezumab má afinitu k aminokyselinám 33-40 beta-amyloidu. Další látky jsou v  klinickém zkoušení fáze I.1,23,5,10,12,14

Adalimumab je látka, která blokuje receptory pro TNF-alfa (tumor necrosis factor). Je užívána především pro léčbu revmatoidní artritidy TNF-alfa je prozánětlivý cytokin, který hraje významnou roli v autoimunních procesech, ale také u Alzheimerovy choroby. Proto je zkoušen v terapii AD, podobně jako další antagonisticky působící protilátky proti TNF-alfa, etanerceptinfliximab.8

Užití intravenózních imunoglobulinů: Gammagard je směs protilátek z lidské plazmy. Je to bezpečná látka. Klinické studie jsou zatím jen na malém počtu osob. Je předpokládáno, že směs obsahuje polyklonální frakce zaměřené proti Aβ, a také že látka moduluje imunitu tím, že zvyšuje mikrogliální fagocytózu.

Další látky odstraňující z plak a agregátů beta-amyloid: Látky aktivující enzymy, které degradují amyloidní plaky: Aβ z plak je degradován pomocí více proteáz: Neprilysin, IDE (enzym degradující inzulín), plasmin, endotelin konvertující enzym, angiotenzin konvertující enzym, meta-loproteinázy Zatím neexistuje žádná nadějná terapeutická strategie na zesílení výkonnosti těchto enzymů.

Látky modulující transport Aβ mezi mozkem a periferní cirkulací: Aβ je transportován mezi CNS a krví třemi mechanismy: pomocí vazby na apolipoprotein EE (alela ApoEE4 je v této funkci insuficientní), prostřednictvím receptorů LRP-1 (low-density lipoprotein receptor-related protein) a pomocí receptorů pro konečné produkty pokročilé glykace (RAGE - receptors for advanced glycation endproducts). Jediným zkoušeným terapeutickým přístupem bylo použití inhibitorů a modulátorů RAGEs.V současnosti je zkoušen Azeliragon.5,9,20

LÁTKY PŮSOBÍCÍ PROTI DEGRADACI TAU-PROTEINU

U AD dochází k degradaci intraneuronálního Tau-proteinu, který je spojen s  mikrotubuly neuronu. Tento protein u AD nadměrně hyperfosforyluje, takto změněné fragmenty jsou toxické, polymerují, vytvářejí vlákna ve tvaru párově heliakálních filament, a ty pak tvoří základy útvarů, kterým se říká neuronální tangles. Takto postižené neurony podléhají apoptóze. K  hyperfosforylaci tau-proteinu je nezbytná zvýšená činnost především enzymů CDK5 (cyklin-dependentní kináty) a GSK3beta (glykogen syntáza kináza).

Látky inhibující hyperfosforylaci tau-proteinu: CDK5 má kofaktor p35, který se u AD přeměňuje za účasti proteázy calpainu na p25 za účasti Ca++, to vede ke zvýšené a prodloužené aktivitě CDK5. U AD je zvýšený intraneuronální obsah Ca++, a tak dochází k zvýšené aktivaci CDK5.

V současnosti jsou známy inhibitory CDK5 flavopiridol a roscovitin, které ve zvířecích modelech a na tkáňových kulturách mají neuroprotektivní efekt, ale nejsou známy větší studie na lidech. Inhibitory GSK36beta jsou zkoušeny (např. tideglusib, ireverzibilní inhibitor), ale výsledky studií fáze II neprokazují dostatečné klinické efekty.

Aktivace fosfatáz - tyto enzymy reparují změny vzniklé hyperfosforylaci. Zatím zkoušeno na zvířatech - především natrium selenicum - u opic vykazuje významný neuroprotektivní efekt.

Inhibice agregace Tau-proteinu: Hyperfosforylované Tau agregáty jsou velmi neurotoxické. Metylenová modř - inhibuje agregaci Tau (také zlepšuje agregaci Aβ, efektivitu mitochondriálního řetězce transportu elektronů, snižuje oxidativní stres). V r. 2016 však byly vyhlášeny negativní výsledky III. fáze klinického zkoušení. Nový derivát metylénové modře kromě inhibice agregace také rozpouští agregáty Tau, a je zkoušen v několika klinických studiích. Stabilizace mikrotubulů: Paclitaxel - alkaloid z tichomořského tisu - používán v onkologii. Stabilizuje mikrotubuly, ale má mnoho nežádoucích účinků, špatně přechází přes hematoencefalickou bariéru. TPI 287 - derivát taxanu stabilizuje mikrotubuly vazbou na tubulin. Je bezpečný, ale jsou nutné další studie k  ověření účinnosti. Epothilon D - má dobré vlastnosti v preklinických studiích, ale vlastní klinické studie zklamaly.

Imunoterapie zaměřená na Tau-protein: U primátů použití monoklonálních protilátek proti hyperfosforylovanému Tau proteinu vedlo k zlepšení kognice a  nevyskytovaly se nežádoucí účinky. Aktivní imunoterapie - AA-Dvac-1 vykazuje dobré výsledky v preklinických studiích a studiích fáze I, nyní začínají studie fáze II, jedná se o slibnou látku.5,9,15,17

METABOLICKÉ ZMĚNY U ALZHEIMEROVY CHOROBY

Byla zjištěna určitá příbuznost AD s diabetem mellitem (DM) - u obou poruch je defekt periferní i mozkové inzulínové signalizace. V obou případech je porucha centrální inzulínové rezistence, u AD především v oblasti hipokampů. DM je rizikový faktor AD - je přítomna inzulínová rezistence, toxicita glukózy, toxicita konečných produktů pokročilé glykace, cytokiny mediovaný zánět, tumor-necrosis factor, oxidativní stres - totéž je pak přítomno u AD. O AD je někdy hovořeno jako o diabetů mellitu III. typu.

V léčbě AD jsou proto zkoušena některá antidiabetika, především ze skupiny thiazolidindionů. Tyto látky jsou agonisté receptoru PPARgama (peroxisome proliferator-activated receptor gama). V kooperaci s retinoidním faktorem X je to transkripční faktor, regulující expresi genů důležitých pro lipidový a  glukózový metabolismus. Tato antidiabetika zlepšují inzulínovou rezistenci a  působí proti zánětu navozenému cytokiny.

Rosiglitazon byl zkoušen ve fázi III, ale nepotvrdil se významný efekt na kognitivní funkce. Navíc byl stažen z užití pro nežádoucí účinky. Jedna studie s rosiglitazonem ve fázi II však prokázala zlepšení vštípivosti a pozornosti u AD pacientů, kteří nebyli nositelé alely ApoEE4. Studie s pioglitazonem ve fázi II ukázaly zlepšení kognitivních funkcí, ale byly provedeny na malých souborech. Nyní probíhá s pioglitazonem klinická studie fáze III.

V léčbě AD byl také zkoušen intranasální inzulín (obchází se tak hematoencefalická bariéra). Inzulín se do mozku transportuje aktivním transportním mechanismem, který je porušený u AD. Tímto způsobem aplikace jsou minimalizovány nežádoucí účinky. Probíhá studie s intranasálním insulinem Humulin R.5,9

MITOCHONDRIE A ALZHEIMEROVA CHOROBA

U AD dochází k nadměrné tvorbě beta-amyloidu, k overexpresi mutovaného amyloidového prekurzorového proteinu. To vede k poruše mitochondriálního metabolismu. Kompenzatorní mechanismus je zvýšená exprese mitochondriálních genů (zakódovaných na mitochondriální DNK, ale také na jaderné DNK). Solubilní beta-amyloid je zodpovědný za zvýšenou tvorbu volných radikálů, především peroxidu vodíku. Vlivem působení beta-amyloidu klesá výkonnost mitochondriálních enzymů, především cytochrom oxidázy U Alzheimerovy choroby bývá často snížena exprese mitochondriální superoxid dysmutázy 2, enzymu likvidujícího volné kyslíkové radikály.

U AD je nadměrně exprimován enzymový komplex ABAD (amyloid beta binding alcohol dehydrogenase). Na ten se vážou oligomery beta-amyloidu a zhoršují buněčné dýchání. Jsou hledány blokátory tohoto komplexu. U AD bývá snížená výkonnost především enzymů dýchacího řetězce a enzymů zajišťujících oxidativní fosforylaci. Podání koenzymu Q10 a dalších mitochondriálních enzymů zlepšuje projevy zátěže beta-amyloidem u transgenních zvířat, u lidí však nebylo dosaženo signifikantních efektů. SS peptidy (krátké peptidy do 10 AMK, procházející mitochondriálními póry a vážící se na vnitřní mitochondriální membrány, kde mají silný antioxidační efekt) jsou objektem zájmu farmakologického výzkumu.

V současnosti jsou hledány a zkoušeny první modulátory ABAD, zatím probíhají experimenty na zvířatech. Jsou hledány rovněž látky blokující interakci mezi Aβ a ABAD (Frentizol). Dalším typem zkoušených látek ovlivňujících mitochondriální funkce jsou tzv. mPTP modulátory (modulátory mitochondriálních pórů), deriváty quinazolin-urey Tvorba mitochondriálních pórů je závislá na cytochromu CypD. Deplece CypD zabraňuje reakcím Aβ s mPTP, a tím snižuje oxidativní stres, vedoucí nakonec k buněčné smrti.5,6,9,16

DALŠÍ OVĚŘOVANÉ PŘÍSTUPY

Jsou zkoumány postupy, vedoucí ke zvýšení hladiny cAMP v mozku, což vede ke zvýšení neuronální plasticity, k snížení zánětu i k snížení aktivity GSK3beta, a tudíž k snížení hyperfosforylace Tau-proteinu.13 Perspektivním se ukázal inhibitor kalciových kanálů, užívaný jako hypo-tenzivum - nilvadipin.21 Dále jsou ověřovány jiné přístupy, např. inhibice membránově vázaných receptoru pro konečné produkty pokročilé glykace.

ZÁVĚR

V současné době nejsme schopni kauzálně léčit Alzheimerovu chorobu. Je snaha nacházet farmakoterapeutické postupy, které by se přiblížily kauzální terapii, nebo by aspoň byly schopné podstatně modifikovat průběh choroby a podstatně snížit příznaky demence.

Použité zkratky:
Aβ - beta-amyloid
ABAD - 17B-hydroxysteroiddehydrogenáza typ 10
AChE - acetylcholinesteráza
AChE-I - inhibitor acetylcholinesteráz
AD - Alzheimerova choroba (Alzheimer´s disease)
AMK - aminokyselina
APP - amyloidový prekurzorový protein
BACE - beta-sekretáza (beta-amyloid cleaviging enzyme)
BuChe - butyrylcholinesteráza
MAO - monoaminooxidáza
mPTP - mitochondrial premeability transition pore
NMDA - N-metyl-D-aspartát
TNF alfa - tumor necrosis factor alfa

LITERATURA


Celá stať v dokumentu PDF
Čes a slov Psychiatr 2017;113(2): 79 -83

Zpět