Epigalokatehin-3-galat (EGCG) zelenega čaja cilja na napačno zlaganje beljakovin pri odkrivanju zdravil za nevrodegenerativne bolezni 3. del

4.2. Dokazi iz živalskih modelov

Zaradi širokega spektra farmakoloških aktivnosti je EGCG pokazal terapevtski potencial na različnih in vivo modelih ND, vključno z AD, PD, HD in ALS (tabela 2).

EGCG je spojina, ki jo pogosto najdemo v čajnih listih, zlasti v zelenem čaju. Obširno so ga preučevali in pokazalo se je, da ima številne koristi za zdravje, vključno z izboljšanim spominom. To je zelo pozitivna in koristna ugotovitev, saj se s staranjem prebivalstva veliko ljudi sooča s težavami s spominom.

Študije so pokazale, da lahko EGCG pomaga izboljšati spomin. EGCG lahko zaščiti živčne celice z zmanjšanjem krhkosti in oksidacije. Prav tako lahko spodbudi rast in povezovanje nevronov, izboljša nevrotransmisijo in poveča kognitivno funkcijo v možganih. Ti procesi pomagajo izboljšati kognitivne sposobnosti, kot sta dolgoročni spomin in pozornost.

Poleg tega lahko EGCG tudi poveča pretok krvi v možganih, kar zagotavlja več kisika in hranil, kar pomaga zaščititi živčne celice in izboljšati delovanje možganov.

Če povzamemo, je EGCG pozitiven in koristen za izboljšanje spomina. Lahko spodbuja spomin in kognitivne sposobnosti po različnih poteh ter izboljša zdravje in delovanje možganov. Zato lahko pitje zelenega čaja v zmernih količinah ljudem omogoči številne koristi za zdravje in izboljša kakovost življenja. Vidi se, da moramo izboljšati spomin in Cistanche lahko bistveno izboljša spomin, saj lahko uravnava tudi ravnovesje nevrotransmiterjev, kot je povečanje ravni acetilholina in rastnih faktorjev, ki so zelo pomembni za spomin in učenje. Poleg tega lahko Cistanche izboljša pretok krvi in ​​spodbuja dostavo kisika, kar lahko zagotovi, da možgani dobijo dovolj hranil in energije, s čimer se izboljša vitalnost in vzdržljivost možganov.

Kliknite Spoznajte načine za izboljšanje spomina

O terapevtskem potencialu EGCG v živalskem modelu AD so prvič poročali leta 2005 z uporabo švedskih mutantnih miši s prekomerno ekspresijo APP (Tg APPsw). Raziskovalci so dokazali, da je intraperitonealna (ip) injekcija (20 mg/kg) EGCG občutno zmanjšala tako ravni A kot A plake v možganih.

Študija je nadalje pokazala, da je EGCG spodbujal cepitev v -C-terminalnem fragmentu APP in zvišal N-terminalni produkt cepitve APP, topni APP-.

To nakazuje, da je zmanjšanje cerebralnih ravni A povezano s povečano aktivnostjo cepitve β-sekretaze [184]. Poleg tega je EGCG podobno zmanjšal odlaganje A v Tg APPsw, če ga dajemo oralno v pitni vodi (50 mg/kg), kot je bilo ugotovljeno v študiji, izvedeni leta 2008. Rezultati so nadalje pokazali, da EGCG zagotavlja kognitivne koristi in modulira hiperfosforilacijo tau pri teh transgenih miših [186].

Druga študija, ki je vključevala miši Tg APPsw, se je osredotočila na molekularni mehanizem nevroprotektivnega delovanja EGCG. Ugotovljeno je bilo, da EGCG zmanjša nevrotoksičnost, ki jo povzroči A, z zaviranjem aktivacije glikogen sintaze kinaze-3 (GSK-3) in kompleksne jedrske translokacije c-Ab/FE65 pri teh transgenih miših [177].

Poleg transgenih mišjih modelov človeške patologije AD se tudi modeli, povzročeni s toksini, štejejo za primerne za raziskovanje zdravljenja ND.

O nevroprotektivnih učinkih EGCG so poročali pri modelih AD, povzročenih s toksini, kot so modeli AD, povzročeni z A, LPS, D-galaktozo (D-gal), streptozotocinom in modeli AD [13]. Dve študiji iz 2000-ih in zgodnjih 2010-ih sta uporabili model AD, ki ga povzroči LPS, z oralno dajanjem EGCG (1,5 ali 3 mg/kg).

Dokazali so, da EGCG preprečuje apoptotično celično smrt s preprečevanjem povišanih ravni A preko inhibicije - in -sekretaz. Ugotovitve so tudi pokazale, da EGCG preprečuje okvaro spomina in amiloidogenezo z zaviranjem citokinov, povezanih z vnetjem nevronov, ki se sproščajo iz astrocitov [187,190].

Pokazalo se je tudi, da peroralno dajanje EGCG (1,5 ali 3 mg/kg) ščiti pred motnjami spomina in koordinacije, ki jih povzroča A, pri podganah AD, ki jih povzroča A, medtem ko je imelo intragastrično (ig) dajanje EGCG (2 ali 6 mg/kg) močno nevroprotektivni učinki na starajoče se miši, inducirani z D-gal, ki delujejo preko antioksidativnih in antiapoptotičnih mehanizmov [188,189].

Poleg tega dodatni dokazi iz modelov, ki jih povzročajo toksini, potrjujejo potencial EGCG za izboljšanje oksidativnega stresa z modeli, ki jih povzroča streptozotocin in AlCl3-.

Te študije so pokazale, da lahko EGCG zmanjša oksidativni stres v perifernem in možganskem tkivu in da lahko zavre vedenjske spremembe, povezane s kognitivnimi pomanjkljivostmi, ki jih povzročajo toksini, v teh živalskih modelih [191,195]. Miši, nagnjene k staranju (SAMP8), spontani živalski model pospešenega staranja. , je bil uporabljen tudi v študijah z EGCG.

Ta živalski model velja za robusten model za preučevanje patologije občasnega AD [225]. Študije so pokazale sposobnost EGCG, da zmanjša kognitivno poslabšanje in pomanjkanje spomina pri teh miših z dajanjem nizkih (5 mg/kg) in visokih odmerkov (15 mg/kg) [193,194]. Izkazalo se je, da dajanje EGCG poveča anti-apoptotični protein. Bcl-2 in povečati razmerje Bcl- 2/Bax in ugotovili so povezavo med zmanjšanjem kopičenja A, ki ga povzroči EGCG, in povečano ekspresijo neprilizina (razgradni encim A, ki omejuje hitrost) [193].

Poleg uravnavanja izražanja neprilizina je bilo dokazano, da EGCG zavira aktivnost BACE-1 in izboljša nenormalne ravni sinaptičnih beljakovin v frontalnem korteksu in hipokampusu v modelu miši SAMP8 [194].

Če se vrnemo k modelu transgenih miši, so v poznih 2010-ih študije z mišmi APP/PS1 zagotovile dodatne dokaze o in vivo nevroprotektivnih lastnostih EGCG. Ena študija je preučevala učinek EGCG na apoptozo nevronov, ki jo povzroča stres endoplazmatskega retikuluma (ER), in razkrila, da je zdravljenje z EGCG zaviralo apoptozo, ki jo povzroča stres ER, v možganski skorji miši APP/PS1 [196].

Predlagano je bilo tudi, da terapije, ki združujejo EGCG in ferulinsko kislino pri starih miših APP/PS1, dajejo dodatne koristi v primerjavi z enim zdravljenjem v smislu izboljšanja vedenjskih pomanjkljivosti, izboljšanja cerebralne amiloidoze in zmanjšanja generacije A [197]. Obstajajo tudi dokazi, da je obremenitev z dvojnim zdravilom nanodelci EGCG/askorbinske kisline povečajo terapevtsko učinkovitost EGCG pri transgenih miših APPswe/PS1 [198].

Nedavno je študija z dobro uveljavljenim predkliničnim mešanim modelom družinskega AD in sladkorne bolezni tipa 2 (T2DM) z uporabo transgenih miši APP/PS1, hranjenih z dieto z visoko vsebnostjo maščob, pokazala, da EGCG izboljša kognitivne pomanjkljivosti, ki jih poslabša dieta, ki povzroči debelost, z modulacijo razvitega proteinski odziv [199]. EGCG je bil obsežno raziskan tudi na s toksini povzročenih živalskih modelih PD, vključno s klasičnima 6-OHDA in MPTP, ki sta dva najpogosteje uporabljena nevrotoksina za in vivo modele PD [226].

O nevroprotektivnem učinku EGCG na model PD, ki ga povzroči MPTP, so prvič poročali v zgodnjih 2000. Peroralno dajanje EGCG (2 in 10 mg/kg), kot tudi izvlečka zelenega čaja (0,5 in 1 mg/kg), ki vsebuje visoke ravni EGCG, je očitno ublažilo izgubo dopaminskih nevronov v substantii nigra in zmanjšanje ravni TH proteina [201]. V tem modelu je toksičnost MPTP posredovana z oksidativnim stresom, zlasti z NO.

Druga študija je preizkušala, ali EGCG oslabi z MPTP inducirano PD pri miših z zaviranjem izražanja nevronske NO sintaze (nNOS). Rezultati so pokazali, da sta ekstrakt zelenega čaja in EGCG zmanjšala izražanje nNOS v substantii nigra [202]. V letu 2010 so dodatne študije z uporabo modela PD, ki ga povzroči MPTP, potrdile nevroprotektivni učinek EGCG proti nevrotoksičnosti MPTP [204,205].

Pokazalo se je, da EGCG uravnava beljakovino, ki izvaža železo, feroportin, v substanciji nigra, zmanjšuje oksidativni stres in izvaja nevroreševalni učinek proti funkcionalnim in nevrokemičnim pomanjkljivostim, ki jih povzroča MPTP, pri miših [204]. Študija iz leta 2018 z modelom PD pri miših, ki jih povzroča MPTP, se je osredotočila na učinke EGCG na periferni imunski sistem.

Rezultati so pokazali, da zdravljenje z EGCG ščiti dopaminergične nevrone pred degeneracijo, ki jo povzroča MPTP, in obnavlja gibalno vedenje teh miši. Poleg tega je EGCG zaviral izražanje nevroinflamatornih citokinov in obrnil disfunkcijo T-celic v perifernem imunskem sistemu miši MPTP [205].

Študija in vivo z modelom PD podgan, ki ga povzroča 6-OHDA, je pokazala, da EGCG, ki ga dajemo z gavažo (10 mg/kg), odpravi striatni oksidativni stres in imunohistokemijske spremembe. Poleg tega je zdravljenje z EGCG oslabilo vedenjske spremembe, kar kaže na nevroprotekcijo, ki se kaže kot zmanjšano rotacijsko vedenje, povečana lokomotorna aktivnost, antidepresivni učinki in izboljšanje kognitivne disfunkcije [203].

Nedavno se je druga študija z modelom PD podgan osredotočila na učinke EGCG na motorične in nevrokemične disfunkcije, ki jih povzroči ROT. Ta študija je pokazala, da so možni nevroprotektivni učinki EGCG (100 ali 300 mg/kg ip) proti motoričnim in nevrokemičnim motnjam, ki jih povzroča ROT, pri podganah povezani z njegovimi antioksidativnimi učinki, preprečevanjem mitohondrijske disfunkcije, preprečevanjem nevrokemične pomanjkljivosti, protinevroinflamatornimi učinki in anti- apoptotični učinki [207].

Pred kratkim je bilo dokazano, da dodatek EGCG povzroči globoke spremembe v sestavi črevesnih mikrobov v modelu PD nevretenčarjev, s čimer se obnovi številčnost niza bakterij [206]. Študija z domnevno mutiranimi muhami kinaze 1 (PINK1), ki jih povzroča PTEN, je pokazala, da EGCG izboljša nevronske in vedenjske okvare s preoblikovanjem črevesne mikrobiote [206].

V živalskih modelih PD črevesna mikrobiota uravnava motorične pomanjkljivosti in nevrovnetje [227]. Zanimivo je, da novi dokazi kažejo, da EGCG preoblikuje arhitekturo črevesne mikrobiote [228,229].

Vendar pa so potrebne nadaljnje študije, da bi ugotovili, da je modulacija črevesne mikrobiote povezana z načinom delovanja EGCG. Raziskovalci so zdaj prepričani, da so črevesne bakterije morda vpletene v številne nevarne bolezni in da je preoblikovanje črevesne mikrobiote za vzdrževanje njihovega ravnovesja lahko nova terapevtska strategija [ 230.231]. Dejansko je bilo zadnje odobreno zdravilo za AD natrijev oligomannat, katerega način delovanja je povezan s črevesno mikrobioto in nevrovnetjem, kar poudarja pomen črevesnega mikrobioma kot potencialne tarče zdravila za AD [53].

Obilje dokazov iz študij na živalskih modelih AD in PD kaže, da je EGCG lahko koristen za zdravljenje AD in PD. Vendar razpoložljivi dokazi o nevroprotektivnih učinkih EGCG niso omejeni samo na študije z živalskimi modeli AD in PD.

EGCG je in vivo pokazal tudi potencial pri preprečevanju drugih ND v študijah, objavljenih od 2000-ih, vključno s transgenimi mišjimi modeli ALS in FAP, modelom HD pri Drosophili in 3-z nitropropionsko kislino povzročenim modelom HD pri podganah [25,208– 211]. Te predklinične študije na živalih skupaj kažejo, da ima EGCG velik potencial kot kandidat za zdravilo za odkrivanje nevrodegenerativnih zdravil.

4.3. Dokazi iz kliničnih preskušanj

Učinkovitost EGCG je bila dokazana v predkliničnih modelih ND v letih 2000 in 2010; zato je bilo leta 2019 odobreno za klinično preskušanje. V ta namen je bila izvedena randomizirana, dvojno slepa, s placebom nadzorovana študija III. -synoligodendrocitov in nevronov, ki ima enake nevropatološke značilnosti kot PD.

Vendar je to preskušanje pokazalo, da dodajanje EGCG ni vplivalo na napredovanje MSA. Ista študija je pokazala, da čeprav so EGCG na splošno dobro prenašali, je bil pri nekaterih bolnikih povezan s hepatotoksičnimi učinki, zato se odmerki, večji od 1200 mg, ne smejo uporabljati [232]. Obstajajo tudi poročila, da so bila zaključena klinična preskušanja faze II za AD (NCT00951834) in HD (NCT01357681).

Glede na vlogo oksidativnega stresa v patogenezi ND je antioksidantna terapija za ND v zadnjih letih prejela veliko pozornosti kot obetaven pristop za odložitev ali upočasnitev nevrodegeneracije, ki jo povzroča oksidativni stres. Veliko antioksidantov, vključno z EGCG, je bilo v zadnjih letih podvrženih kliničnim študijam. Kljub temu obstajajo ovire za prenos antioksidantov iz predklinične faze v klinične nastavitve, ki so v glavnem povezane s farmakokinetičnimi in farmakodinamičnimi omejitvami.

Zato je bilo kljub obetavnim rezultatom in vitro in in vivo testov do danes v kliničnih preskušanjih doseženih malo pozitivnih rezultatov za katerega koli od preiskovanih antioksidantov [233].

Raziskovalci domnevajo, da je nizka biološka uporabnost EGCG pomemben dejavnik za temi nedoslednostmi. Predlagano je bilo, da je terapevtski potencial EGCG omejen zaradi njegove slabe sistemske absorpcije po peroralnem dajanju, vključno z nizko absorpcijo, slabo farmakokinetiko in biološko uporabnostjo, slabo biodistribucijo, metabolizmom prvega prehoda, nepomembnim prodiranjem in nizkim kopičenjem v povezanih tkivih. telo ali nizka ciljna učinkovitost.

Poleg tega je EGCG v fizioloških pogojih nestabilen in se lahko hitro razgradi ali presnovi zaradi interakcij s hidroksilnimi skupinami na fenolnih obročih. Intravensko dajanje EGCG povzroči delno razgradnjo, preden doseže ciljna tkiva [234].

5. Ciljanje EGCG na napačno zložene agregate v AD in PD

In vitro učinke NP, ki ciljajo na napačno zlaganje beljakovin, so obsežno preučevale številne neodvisne raziskovalne skupine, ki so združevale biokemične in biofizikalne karakterizacije s tehnikami slikanja in testi viabilnosti celic.

Ti so vključevali transmisijsko elektronsko mikroskopijo (TEM), mikroskopijo z atomsko silo (AFM), test vezave tioflavina (ThT), dinamično sipanje svetlobe (DLS), spektroskopijo s krožnim dikroizmom (CD), spektroskopijo s Fourierjevo transformacijo infrardečih žarkov (FTIR), rentgensko slikanje z majhnim kotom sipanje (SAXS) in jedrska magnetna resonanca (NMR) [125].

Več študij je pokazalo učinkovitost EGCG pri zaviranju A in -sinagregacije ter drugih proteinov (tabela 4). O EGCG je leta 2006 prvič poročal DagmarE. Ehrnhoefer et al. kot modulator zgodnjih dogodkov pri napačnem zvijanju huntingtina, ki spremeni konformacijo huntingtina in preprečuje nastanek destruktivnih interakcij protein-protein [25].

Nato Ehrnhoefer et al. obrnil, da bi raziskal, ali ima EGCG enak učinek na fibrilogenezo drugih k agregaciji nagnjenih 'nativno razvitih' polipeptidov, kot sta A in -syn.

Uspelo jim je pokazati, da EGCG učinkovito zavira fibrilogenezo tako -syn kot A z neposredno vezavo na nativno razvite polipeptide, kar lahko tudi prepreči njihovo pretvorbo v toksične intermediate agregacije na poti. To nakazuje, da EGCG prepozna nezvite polipeptide in se neposredno veže na glavno verigo, ki je skupna vsem proteinom [26].

To odkritje nakazuje, da bi bil EGCG potencialno lahko kandidat za razvoj običajne farmakološke terapije za ND in napačno zlaganje beljakovin ter amiloidne bolezni na splošno. Odkar so te ugotovitve postale znane, je veliko študij domnevalo, da lahko EGCG zmanjša nevrotoksičnost napačno zvitih proteinov, povezanih s številnimi ND.

Večina študij na tem področju je bila osredotočena na agregacijo in toksičnost A in -syn (tabela 4). V začetku leta 2010, potem ko so ugotovitve pokazale, da EGCG preusmerja amiloidogene polipeptide v nestrukturirane oligomere, ki niso na poti, so raziskovalci raziskovali, ali EGCG razstavlja predhodno oblikovane amiloidne fibrile.

Rezultati so pokazali, da zdravljenje amiloidnih fibril z EGCG ne obrne procesa nastajanja amiloida, temveč neposredno pretvori fibrilarne vrste v benigne proteinske agregate, kar kaže na to, da je EGCG močno sredstvo za remodeliranje zrelih amiloidnih fibril [148]. Raziskovalci so ugotovili, da se EGCG veže na predhodno oblikovan A in -syn amiloidne fibrile in oligomere ter neposredno spreminja njihovo morfologijo, kar potrjujejo biokemični, biofizikalni in celični testi, ki zagotavljajo eksperimentalne dokaze, da se EGCG neposredno veže na agregate, bogate s ploščami, in posreduje konformacijsko spremembo, ne da bi jih razstavili na monomere ali majhne difuzibilne oligomere [148].

Predlagano je bilo, da je preusmeritev vezi med urejenimi proteinskimi molekulami v polimeru, ki jo posreduje spojina, morda odgovorna za preoblikovanje amiloida in pojav neurejenih, amorfnih proteinskih agregatov.

Po drugi strani pa je druga študija pokazala, da lahko EGCG robustno razgradi vnaprej oblikovane oligomere in ima močno, od odmerka odvisno zaviralno aktivnost na -syn agregacijo. Ta študija je uporabila konfokalno enomolekulsko fluorescenčno spektroskopijo za opredelitev učinkov na tvorbo -syn oligomera 14 fenolnih spojin in ekstrakta črnega čaja, vključno z EGCG.

Analiza strukture in aktivnosti je zaključila, da je lahko prisotnost treh sosednjih skupin na enem fenilnem obroču, ki so jo opazili v spojinah, kot je EGCG, pomembna molekularna značilnost za učinkovitejše zaviranje in destabiliziranje samosestavljanja s -syn [212] .

Kar zadeva kemijske mehanizme interakcij EGCG–A, je ena študija pokazala, da EGCG posega v aromatsko hidrofobno jedro A in tvori netoksične oligomere A. Z raziskavami NMR v trdnem stanju z vrtečim se magičnim kotom so raziskovalci dokazali, da so netoksični agregati, ki nastanejo v prisotnosti EGCG, dobro strukturiran, z značilno lasno strukturo, ki jo običajno opazimo za A fibrile in oligomere [128].

Študija, namenjena razumevanju molekularnega mehanizma, s katerim EGCG preoblikuje zrele amiloidne fibrile, je bila objavljena leta 2013 in je pokazala, da je aktivnost preoblikovanja amiloida EGCG in vitro odvisna od avtooksidacije EGCG [213].

EGCG se lahko samooksidira, pri čemer nastane kompleksna mešanica monomernih in polimernih kinonov na osnovi EGCG, avtooksidacija pa velja za eno glavnih reakcij, ki povzroča in vitro nestabilnost EGCG [235].

Raziskovalci so predlagali, da je molekularni mehanizem, s katerim EGCG preoblikuje zrele amiloidne fibrile, lahko delno posledica hidrofobne vezave in tvorbe Schiffove baze z ostanki lizina v proteinih. Predpostavljena je bila hipoteza, da bi lahko prišlo do aberantnih posttranslacijskih modifikacij, posredovanih z zdravljenjem z EGCG, sočasno s procesom hidrofobnega preoblikovanja, ki se zdi glavno gonilo preoblikovanja amiloida EGCG.

Nazadnje, primarni mehanizem hidrofobne vezave, predlagan za preoblikovanje amiloida z EGCG in, bolj verjetno, z njegovimi oksidacijskimi produkti, lahko tudi pojasni sposobnost EGCG, da prepreči fibrilarno agregacijo monomernih amiloidogenih proteinov, morda tako, da se veže na in naredi oligomerna semena manj kinetično kompetentna [213].

Poleg tega je druga študija iz leta 2013 ugotovila, da je oksidirani EGCG lahko koristen za izdelavo mikrodelcev za dostavo zdravil iz naravno ponovljivega in užitnega zelenega čaja [236].

Nedavno je bilo dokazano, da mikrodelci polifenola zelenega čaja, ki temeljijo na oksidativnem spajanju EGCG, zavirajo agregacijo amiloida/citotoksičnost proteina -sinand služijo kot platforma za dostavo zdravil [219]. Študija je predlagala uporabo mikrodelcev EGCG kot možno bifunkcionalno strategijo, ki neposredno blokira amiloidogenezo in prenaša molekulo, ki lahko deluje sinergistično, da okrepi antiamiloidogeni učinek [219].

Leta 2014 je študija, ki je združevala NMR spektroskopijo, TEM in CD, podrobno opisala interakcijo katehinov zelenega čaja (epikatehin, epigalokatehin, epikatehin galat in EGCG) s toksičnimi oligomeri.

Izkazalo se je, da je flavan{0}}olna enota katehinov bistvena za interakcije EGCG–A. Poleg tega so podobni poskusi še vedno pokazali, da je ista flavan-3-olna enota bistvena tudi za interakcijo z oligomeri PrP [214]. Poročali so tudi o učinku EGCG na agregacijo tau.

Ta učinek je bil označen v študiji, izvedeni leta 2015, ki je združila agregacijo brez celic in test na osnovi acelic in ugotovila, da je EGCG lahko močan zaviralec agregacije in toksičnosti tau, ki preprečuje agregacijo proteina tau v toksične oligomere pri substehiometričnih razmerjih [150] .

Nedavno je študija z različnimi biofizikalnimi in biokemičnimi analizami nakazala možen dvojni učinek EGCG na inhibicijo agregacije in razgradnjo tau v polni dolžini ter njihovo vezavno afiniteto [28].

Če se vrnemo k študijam -syn oligomerov, je bilo predlagano, da je mehanizem delovanja EGCG za zaviranje tvorbe in blokiranje toksičnosti oligomerov povezan z EGCG, ki vpliva na stopnjo vezave -syn oligomerov na membrane, kar ima za posledico zmanjšanje (vendar ne popolno eliminacija) afinitete oligomera za celične membrane.

Glede na teste in vitro to ne vpliva na porazdelitev velikosti oligomera ali sekundarno strukturo. Podatki so pokazali, da EGCG imobilizira C-terminalno regijo in zmerno zmanjša stopnjo vezave oligomerov na membrane [149].

Ugotovljeno je bilo, da EGCG ne zavira tvorbe -syn fibrila, temveč zagotavlja zaščito pred -syn citotoksičnostjo, tako z obogatitvijo populacije netoksičnih oligomerov stranske poti kot tudi s spodbujanjem pretvorbe toksičnih oligomerov v manj toksične fibrile (slika 4).

To bi lahko pripisali vezavi EGCG na oligomere na poti in pospeševanju njihove pretvorbe v fibrile, tako da je mogoče zmanjšati učinkovito populacijo toksičnih oligomernih intermediatov [131].

V zvezi s tem je študija iz leta 2017 Yang et al. zagotovil prepričljive dokaze, da EGCG ne zavira -syn fibrilacije, ampak jo olajša, kar je v nasprotju s prejšnjimi poročili, da EGCG deluje kot sredstvo za preoblikovanje, ki daje prednost proizvodnji majhnih amorfnih beljakovinskih agregatov iz zrelih fibril [26,131].

Vzorec soinkubirane mešanice -syn z EGCG je popolnoma zmanjšal fluorescenčni signal v testu vezave THT, kar kaže na možno popolno inhibicijo tvorbe amiloida.

Opazili so morfološko spremenjene fibrile, ki so bile videti rahlo kodraste v primerjavi z ravnimi fibrili, pridobljenimi v enakih pogojih fibrilacije, vendar v odsotnosti EGCG. Avtorji so tako predlagali, da je test vezave ThT neprimeren za ovrednotenje "inhibitornega" učinka EGCG na -syn fibrilacijo [131].

Čeprav je ThT zlata standardna sonda za odkrivanje amiloidnih fibril in vitro, je bila priporočljiva previdnost pri testiranju polifenolov s testom vezave THT, saj so poročali o nekaterih kritičnih omejitvah, kot sta signal ozadja in konkurenčna vezava z zunanjo sondo. To metodo je treba potrditi z drugimi tehnikami, da se potrdi, da je znatno zmanjšanje fluorescence ThT, opaženo v prisotnosti ocenjene spojine, povezano z zaviralnim učinkom na amiloidno fibrilacijo ali raje z izpodrivanjem spojine s ThT [237–240].

Omeniti je treba, da je lahko zmanjšanje emisije v prisotnosti EGCG posledica tekmovanja te spojine s THT za mesta vezave amiloidnih fibrilov [237,238]. Pred kratkim je bila pentamerna tiofenska fluorescenca predlagana kot alternativna sonda za spremljanje kinetike agregacije v prisotnosti EGCG [240]. Glede na študijo, ki so jo opravili Yang et al., je primerno upoštevati, da EGCG inducira dve vrsti sinoligomerov. Ugotovitve TEM in AFM so razkrile, da -syn, obdelan z EGCG, ne proizvaja samo kompaktnih oligomerov, ki niso na poti, temveč proizvaja tudi amiloidne fibrile, ki nastanejo s pretvorbo toksičnih oligomerov na poti v fibrile.

To podpira hipotezo, da EGCG deluje tako, da olajša pretvorbo oligomerov na poti v amiloidne fibrile, s čimer zavira to populacijo toksičnih oligomerov [131]. V nedavni študiji so raziskovalci potrdili, da lahko EGCG pospeši tvorbo -sin amiloidnih fibril tako, da olajša njegovo heterogeno primarno nukleacijo. .

To delo je pokazalo, da agregacijski pogoji določajo, ali je EGCG zaviralec ali pospeševalec tvorbe -syn amiloidnih fibrilov, saj zaviralno delovanje ni robustno proti različnim fiziološko pomembnim spremembam v eksperimentalnih pogojih [241]. Te zadnje ugotovitve skupaj kažejo, da lahko EGCG deluje nevroprotektivno učinek proti citotoksičnosti, ki jo povzroča -syn, s spreminjanjem agregacijske poti v smeri tvorbe netoksičnih agregatov in izboljšanjem toksičnosti, ki jo povzroča oligomer, po možnosti z zmanjšanjem obsega toksičnih agregatov, ki jih povzroča permeabilizacija celične membrane [131,149]. V drugi študiji, objavljeni leta 2017, so učinki EGCG na fibrilacijo in razgradnjo -syn na molekularni ravni so ocenili z uporabo kemičnih, biokemičnih in celičnih metod, kot so test vezave ThT, NMR, mikroskopija in MTT.

Te študije so pokazale, da vezava EGCG na aminokislinske ostanke Leu, His, Phe in Tyr zavira konformacijski prehod -syn v konformerje, obogatene s ploščami, in tudi razgradi amiloidne fibrile -syn na način, ki je odvisen od odmerka [151]. Leta 2017 je študija primerjala učinek EGCG na agregacijo -syn s tremi zaviralci (dopamin, amfotericin-B in kinakrinov dihidroklorid). Eksperiment, izveden v tej študiji, je pokazal, da pri visokih koncentracijah EGCG upočasni kinetiko fibrilizacije.

EGCG je prav tako lahko zmanjšal toksičnost agregatov -syn na način, ki je odvisen od koncentracije. Morfološka študija netoksičnih agregatov, nastalih v prisotnosti EGCG, je pokazala manjšo velikost fibril. Raziskovalci so predlagali, da je zmanjšanje citotoksičnosti agregatov -syn v prisotnosti višje koncentracije EGCG mogoče pripisati njegovi sposobnosti zmanjšanja izpostavljenosti hidrofobne površine, kot je prikazano v 8-anilino-1-naftalensulfonski kislini (ANS). ) zavezujoče študije [215].

Zanimivo je, da je test vezave ANS že zagotovil dragocene vpoglede v vlogo izpostavljenosti hidrofobnih površin kot rezultat združevanja napačno zvitih vrst, kar je ključna in skupna značilnost teh patogenih vrst [242]. Zdaj je znano, da se zdi, da je izpostavljenost hidrofobnim skupinam na površini oligomera glavni dejavnik toksičnosti, ki jo povzroča oligomer. Izolirali so vrsto proteinov, oligomernih vrst podobnih velikosti in morfologij, vendar z zelo različnimi toksičnostmi, za katere se je pokazalo, da se razlikujejo po hidrofobnosti, izpostavljeni topilom [243].

Obstajajo tudi trdni dokazi, da se toksičnost A uravnava z izpostavljenostjo topilom hidrofobnih površin. Medtem je izpostavljenost hidrofobnim površinam odločilni dejavnik za strupenost in ne prisotnost -listov. Več vrst dokazov kaže, da izpostavljenost tem strupenim površinam olajša interakcije z več celičnimi komponentami, vključno z membranami, ki so osnova ključnih patogenih korakov pri napredovanju AD [244,245].

Ker se zdi, da izpostavljenost hidrofobnih površin preoblikuje napačno zloženo združevanje beljakovin, so nedavne študije poročale, da je mehanizem delovanja EGCG proti napačnemu zgibanju beljakovin neposredno povezan z uravnavanjem izpostavljenosti hidrofobnih površin topilom. EGCG torej zmanjša toksičnost napačno zloženih agregatov z vezavo na predhodno oblikovane oligomere in fibrile ter spremeni njihovo hidrofobno površinsko izpostavljenost [216,217].

Ahmed in drugi so leta 2017 pojasnili, kako EGCG preoblikuje oligomere A z uporabo 15N in 1H izmenjevalnega prenosa nasičenosti v temnem stanju (DEST), sprostitve in projekcije kemičnega premika NMR analize s fluorescenco, DLS in elektronsko mikroskopijo. Eksperimentalne ugotovitve kažejo, da mehanizem amiloidne inhibicije EGCG poganja prednostna vezava na oligomere A [216]. Študije NMR raztopine so pokazale, da se lahko EGCG šibko veže na monomere A, medtem ko kaže večjo afiniteto do oligomerov.

Špekulira se, da postanejo oligomeri A 40 manj izpostavljeni topilu po vezavi na EGCG in -regije, ki so vključene v neposredne stike monomer-protofibril v odsotnosti EGCG, so podvržene premiku neposrednega kontakta v privezan [216]. Za nadaljnji vpogled v strukturne determinante toksičnosti A so Ahmed in drugi raziskovali oligomere A z različnimi stopnjami toksičnosti, ki nastanejo v odsotnosti ali prisotnosti knjižnice katehinov, ki je vključevala EGCG in šest analogov EGCG.

S kombinacijo testov celične toksičnosti, elektronske mikroskopije, NMR spektroskopije, DLS, širokokotne rentgenske difrakcije (WAXD) in fluorescenčnih testov je primerjalna analiza identificirala skupino ključnih determinant toksičnosti in s tem povezan mehanizem delovanja, ki vključuje izpostavljenost hidrofobne površine ki zajema ostanke 17–28 in sočasno zaščito visoko nabitega N-konca [217].

Ugotovitve študije so pokazale, da toksični sklopi A (A n) kažejo topilom izpostavljena hidrofobna mesta, dostopna za vezavo ANS, medtem ko so agregati A, preoblikovani z EGCG, manj strupeni in imajo manj izpostavljenih hidrofobnih mest. Te izpostavljene hidrofobne površine olajšajo kolokalizacijo, interakcijo in poznejšo vstavitev sklopov A v membrano.

Te ugotovitve kažejo, da je toksičnost A n regulirana z izpostavljenostjo topilom hidrofobnih površin [217]. Do te točke naše razprave vsi in vitro dokazi močno kažejo, da EGCG cilja na napačno zvijanje beljakovin, kar kaže na potencialno terapevtsko sredstvo za ND.

Vendar je pomembno vedeti, da so vse navedene študije analizirale amiloidne fibrile in druge agregate, ki nastanejo iz kemično sintetičnih ali rekombinantno izraženih peptidov ali proteinov in vitro, in vitro strukture amiloidnih fibril se lahko močno razlikujejo od struktur amiloidnih fibril exvivo [246,247]. Ni jasno, ali lahko testi, ki uporabljajo proteinske strukture, ki morda ne predstavljajo amiloidne strukture in vivo, resnično pojasnijo, kako EGCG deluje proti napačnemu zvijanju beljakovin in vivo.

6. Sklepi

V zadnjih dveh desetletjih je na voljo veliko dokazov, ki podpirajo uporabo EGCG za zdravljenje ND. Potencialni učinki EGCG pri ND so zdaj dobro opisani in dokazani z vrsto eksperimentalnih in vitro in in vivo testov, obravnavanih v tem pregledu.

Kljub obsežnim dokazom iz in vitro in in vivo modelov AD, PD in drugih ND, ki kažejo, da je EGCG obetavno zdravilo za zdravljenje ND, kliničnih dokazov o njegovih anti-nevrodegenerativnih učinkih še ni. V kliničnem preskušanju faze III z Pri bolnikih z MSA niso ugotovili vpliva na napredovanje bolezni, medtem ko so nekateri bolniki pokazali hepatotoksične učinke [232].

Nekateri avtorji so predlagali, da bi lahko nedoslednost med dokazi iz predkliničnih stopenj in kliničnimi preskušanji pri ljudeh pripisali katehinom, kot je EGCG, ki imajo slabe farmakokinetične lastnosti in biološko uporabnost, kar omejuje njihovo učinkovitost kot vodilnih zdravil. Vendar pa bi to lahko izboljšali z novimi tehnikami, kot so dostavni sistemi na osnovi nanodelcev, strukturno spremenjene molekule katehinov ali sočasna uporaba z drugimi zdravili ali bioaktivnimi spojinami [234].

Sposobnost majhne molekule, da zmanjša toksičnost oligomernih vrst, se je izkazala kot obetavna terapevtska strategija proti ND. Pokazalo se je, da EGCG znatno zmanjša celično toksičnost več amiloidnih agregatov z vezavo na predhodno oblikovane oligomere in fibrile ter spremeni njihovo hidrofobno površinsko izpostavljenost.

Te ugotovitve kažejo, da bi torej na uporabo EGCG lahko gledali kot na običajno terapijo z zdravili za številne ND, ki ciljajo na napačno zvijanje beljakovin, kar je skupna značilnost številnih ND. Pomembno je tudi omeniti, da so študije mehanizmov, s katerimi se EGCG bori proti nevrodegeneraciji, že zagotovile pomemben napredek v našem poznavanju mehanizmov strupenosti pri napačnem zvijanju beljakovin.

Poleg tega so bili EGCG in drugi zeleni teakatehini priznani kot dragocena orodja za identifikacijo gonil agregacije amiloida in razvoj drugih modulatorjev agregacije s strukturno mimikrijo [16].

Predvsem ima lahko globlje razumevanje molekularnih mehanizmov interakcij med majhnimi molekulami in napačno zloženim proteinom pomembno vlogo pri racionalnem oblikovanju zdravil in razvoju novih terapevtskih strategij za ND. Končno sporočilo, ki se pojavi, je, da čeprav imajo trenutne raziskave EGCG omejen vpliv na klinično prakso, so zagotovile trdne dokaze in hipoteze, ki jih je mogoče preveriti, da prispevajo k kliničnemu napredku in odkrivanju zdravil za nevrodegenerativne bolezni.

Prispevki avtorja: PBG je zasnoval temo, konceptualiziral zasnovo in napisal rokopis. ACRS in YC sta pregledala rokopis in prispevala k zasnovi študije. Vsi avtorji so prebrali in se strinjali z objavljeno različico rokopisa.

Financiranje: To delo je financiral Nacionalni svet za znanstveni in tehnološki razvoj (CNPq); Nacionalni svet za izboljšanje visokega šolstva (CAPES) Finančna koda001; in Fundacija Carlosa Chagasa Filha za raziskovalno podporo države Rio de Janeiro (FAPERJ).

Izjava institucionalnega nadzornega odbora: Ni primerno.

Izjava o informiranem soglasju: Ni primerno.

Zahvale: Avtorji se zahvaljujejo Lucasu Machadu Ascariju in Mariani J. do Amaral za zagotavljanje koristnih razprav.

Navzkrižje interesov: Avtorji izjavljajo, da je bila raziskava izvedena v odsotnosti kakršnih koli komercialnih ali finančnih odnosov, ki bi se lahko razlagali kot potencialno navzkrižje interesov.

Reference

1. Dorsey, ER; Elbaz, A.; Nichols, E.; Abd-Allah, F.; Abdelalim, A.; Adsuar, JC; Ansha, MG; Brayne, C.; Choi, JYJ; Collado-Mateo, D.; et al. Globalno, regionalno in nacionalno breme Parkinsonove bolezni, 1990–2016: sistematična analiza za študijo Globalnega bremena bolezni 2016. Lancet Neurol. 2018, 17, 939–953. [CrossRef]

2. Nichols, E.; Szoeke, CEI; Vollset, SE; Abbasi, N.; Abd-Allah, F.; Abdela, J.; Aichour, MTE; Akinyemi, RO; Alahdab, F.; Asgedom, JZ; et al. Globalno, regionalno in nacionalno breme Alzheimerjeve bolezni in drugih demenc, 1990–2016: sistematična analiza za študijo Globalnega bremena bolezni 2016. Lancet Neurol. 2019, 18, 88–106. [CrossRef]

3. Dejstva in številke o Alzheimerjevi bolezni 2020. Alzheimerjeva dementnost. 2020, 16, 391–460. [CrossRef]

4. Yacoubian, TA Nevrodegenerativne motnje: Zakaj potrebujemo nove terapije? Elsevier Inc.: Amsterdam, Nizozemska, 2017; ISBN 9780128028117.

5. Gribkoff, VK; Kaczmarek, LK Potreba po novih pristopih pri odkrivanju zdravil za CŽS: zakaj zdravila niso uspela in kaj je mogoče storiti za izboljšanje rezultatov. Nevrofarmakologija 2017, 120, 11–19. [CrossRef] [PubMed]

6. Koeberle, A.; Werz, O. Večtarčni pristop za naravne izdelke pri vnetju. Drug Discov. Danes 2014, 19, 1871–1882.[CrossRef]

7. Ho, TT; Tran, QT; Chai, CL Polifarmakologija naravnih izdelkov. Prihodnji Med. Chem. 2018, 10, 1361–1368. [CrossRef]

8. Gonçalves, PB; Romeiro, NC Večtarčni naravni izdelki kot alternativa proti oksidativnemu stresu pri kronični obstruktivni pljučni bolezni (KOPB). Eur. J. Med. Chem. 2019, 163, 911–931. [CrossRef]

9. Martins, M.; Silva, R.; Pinto, MMM; Sousa, E. Morski naravni izdelki, večtarčno zdravljenje in spremenjena sredstva pri Alzheimerjevi bolezni. Pharmaceuticals 2020, 13, 242. [CrossRef] [PubMed]

10. Singh, NA; Mandal, AKA; Khan, ZA Potencialne nevroprotektivne lastnosti epigalokatehin-3-galata (EGCG). Nutr. J. 2016, 15, 1–17. [CrossRef]

11. Cascella, M.; Bimonte, S.; Muzio, MR; Schiavone, V.; Cuomo, A. Učinkovitost epigalokatehin-3-galata (zelenega čaja) pri zdravljenju Alzheimerjeve bolezni: pregled predkliničnih študij in translacijskih perspektiv v klinični praksi. Infect.Agent. Rak 2017, 12, 1–7. [CrossRef] [PubMed]

12. Chowdhury, A.; Sarkar, J.; Chakraborti, T.; Pramanik, PK; Chakraborti, S. Zaščitna vloga epigalokatehin-3-galata pri zdravju in bolezni: perspektiva. Biomed. Pharmacother. 2016, 78, 50–59. [CrossRef] [PubMed]

For more information:1950477648nn@gmail.com