NASHVILLE — Рассеянный склероз (РС) традиционно считается хроническим воспалительным аутоиммунным заболеванием, но воспаление уменьшается по мере прогрессирования заболевания. При рассеянном склерозе нарушается регуляция многих других биологических процессов, таких как перенос сигнала миелина, функция митохондрий и метаболизм железа. Согласно исследованиям, представленным на ежегодном собрании CMSC в 2018 году, метаболизм липидов влияет на все эти процессы, включая воспаление, и, следовательно, может стать ценной терапевтической мишенью.
Джон Д. Ниланд, доктор философии
«РС не является воспалительным заболеванием», — сказал Джон Д. Ниланд, доктор наук, доцент кафедры науки и техники здравоохранения в Ольборгском университете в Дании. «Воспалительный ответ важен, но это не единственный компонент. Если вы не сосредоточитесь на других компонентах, вы никогда не сможете лечить болезнь ».
Роль липидов в ЦНС
Здоровый мозг имеет высокий уровень метаболизма глюкозы, но метаболизм глюкозы уменьшается при рассеянном склерозе и других неврологических расстройствах, таких как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. «Если метаболизм глюкозы снижается, должно быть что-то еще», — сказал доктор Ниланд. Он и его коллеги предполагают, что липидный обмен заменяет метаболизм глюкозы при РС. Они также предполагают, что рассеянный склероз в основе своей является дисфункцией липидного обмена.
Липиды играют важную роль в ЦНС. Для правильной передачи сигнала необходимо связать липиды с миелиновой оболочкой. Белки, которые составляют миелиновые оболочки, являются высокоиммуногенными, и липиды защищают их от воздействия иммунной системы. Период полураспада липидов, прикрепленных к миелиновой оболочке, составляет три дня, поэтому эти липиды необходимо постоянно заменять. Кроме того, липиды необходимы для функции рецепторов глутамата, каннабиноида и инсулина.
Увеличение метаболизма липидов снижает метаболизм глюкозы и вызывает выработку простагландина Е2, который является ключевой молекулой в воспалительной реакции. На ранних стадиях РС воспаление поражает миелиновую оболочку и другие белки мозга. Повышенный липидный обмен снижает концентрацию липидов в ЦНС, в том числе вокруг миелина. Когда липиды удаляются из миелиновой оболочки, они подвергают иммуногенным белкам, которые его составляют, вызывая иммунный ответ. Нарушение липидного обмена также способствует окислительному стрессу, дисфункции митохондрий, демиелинизации и потере нейронов.
Химическое ингибирование метаболизма липидов
Доктор Ниланд и его коллеги выдвинули гипотезу о том, что блокирование липидного обмена могло бы обратить воспалительный ответ и другие вредные процессы, возникающие при РС. Предыдущие исследования, проведенные Shriver и коллегами, показали, что ингибирование карнитин-пальмитоилтрансферазы 1 (СРТ1), молекулы, необходимой для метаболизма липидов, в энцефалитогенных Т-клетках увеличивает апоптоз и снижает выработку воспалительных цитокинов. Две из трех изоформ молекулы, CPT1A и CPT1C, активируются при РС. Стресс вызывает увеличение экспрессии CPT1, что стимулирует переход к метаболизму липидов. «Если вы блокируете CPT1, вы нарушаете липидный обмен», — сказал доктор Ниланд. «Обойти это невозможно». Таким образом, группа доктора Ниланда выбрала CPT1 в качестве своей цели.
Исследователи сначала провели исследования с использованием этомоксира, который ингибирует CPT1 и блокирует поступление длинноцепочечных жирных кислот в митохондрии для бета-окисления. Благодаря этим эффектам этомоксир заставляет клетки переходить к метаболизму глюкозы.
Исследователи иммунизировали 42 мыши миелиновым гликопротеином олигодендроцитов (MOG35–55), чтобы вызвать экспериментальную аутоиммунную энцефалопатию (EAE). Когда животные впервые проявили симптомы на 10-й день, они были рандомизированы для ежедневного приема подкожного препарата Этомоксир или плацебо. Оценка заболевания значительно снизилась у обработанных животных по сравнению с контрольными животными. На 24 день более 50% обработанных мышей демонстрировали нормальное поведение по сравнению с примерно 20% контрольных мышей.
В другом исследовании исследователи иммунизировали 47 крыс миелиновым основным белком, чтобы вызвать EAE. У животных начались симптомы на 7-й день, и исследователи рандомизировали их для ежедневного лечения с помощью подкожного этомоксира или плацебо. На 11-й день оценка заболевания была значительно ниже среди обработанных животных по сравнению с контрольными животными. Масса тела была значительно выше среди крыс, получавших этомоксир, по сравнению с контрольной группой в этот момент времени. Кроме того, 25% обработанных животных показали нормальное поведение, но не контроли.
В третьем исследовании исследователи сравнили этомоксир, бета-интерферон и плацебо в крысиной модели EAE. Каждая группа лечения включала 10 крыс, и этомоксир оказывал превосходное влияние на оценку заболевания и массу тела по сравнению с бета-интерфероном и плацебо. Когда исследователи исследовали сыворотку крыс, они обнаружили, что уровни антител против антигенов головного мозга, общих для EAE, были ниже у крыс, получавших этомоксир, по сравнению с теми, кто принимал интерферон бета или плацебо.
Биологическое ингибирование метаболизма липидов
В дополнение к фармакологическому лечению генетические мутации влияют на функцию CPT1. Hutterites, этнорелигиозная группа в Канаде, имеет мутацию в CPT1A, которая почти полностью блокирует активность молекулы. Точно так же у Инуитов есть мутация в CPT1A, которая снижает его активность приблизительно до 22%. Распространенность РС составляет один на 1100 среди гуттеритов и один на 50000 среди инуитов, по сравнению с одним из 350 в канадской популяции. Эти наблюдения предполагают, что генная терапия может быть еще одним способом блокирования СРТ1.
Группа доктора Ниланда сотрудничала с Нидерландским институтом рака в разработке штаммов мышей с двумя различными мутациями в CPT1A . Первая мутация подражает найденным среди гуттеритов, а другая — среди инуитов. В предварительном исследовании исследователи индуцировали EAE у трех мышей дикого типа и двух мышей с мутацией CPT1A, сходной с мутацией инуитов. Мышам было 10 недель на момент иммунизации.
Через 24 дня оценка болезни была ниже у мышей-мутантов CPT1A по сравнению с мышами дикого типа. Кроме того, масса тела была выше у мышей-мутантов по сравнению с мышами дикого типа. Исследователи также измерили силу захвата мышей на 2-й и 24-й день. Сила захвата у мышей дикого типа снизилась, но у мутантных мышей осталась прежней. На 24-й день сила сцепления была значительно выше у мышей-мутантов, чем у мышей дикого типа.
«Эти результаты указывают на взаимодействие липидного обмена в головном мозге и в иммунной системе, что подтверждает нашу гипотезу о патологии рассеянного склероза», — сказала Анн Скоттруп Мёркхолт, докторант из Ольборгского университета, который сотрудничал с доктором Ниландом в исследованиях на животных. , «РС — это не болезнь иммунной системы, а системное заболевание с нарушением регуляции нескольких компонентов».
Метаболизм липидов при других неврологических заболеваниях
Данные предполагают, что липидный обмен может способствовать развитию других неврологических заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз (БАС). Хуанг и др. Обнаружили корреляцию между уровнями триглицеридов в сыворотке и развитием БАС. Дюпюи с соавторами наблюдали повышенную регуляцию липидного обмена и пониженную регуляцию метаболизма глюкозы на мышиной модели заболевания SOD1 , как и последующие исследователи. Кроме того, исследование, проведенное в 2015 году Palamiuc et al., Показало, что CPT1B значительно повышен в мышечной ткани мышей SOD1 .
Чтобы выяснить, влияет ли подавление метаболизма липидов на БАС, группа доктора Ниланда изучила модель заболевания у мышей SOD1. На 70-й день у мышей развивались симптомы, и на 100-й день они были рандомизированы в этокомир или плацебо. Этокомир был связан с меньшей потерей веса и лучшим неврологическим показателем по сравнению с плацебо. Этомоксир также был связан с лучшими показателями при проведении испытаний на подвешивание проволоки и вращающемся стержне по сравнению с плацебо. «Похоже, что этомоксир смог замедлить прогрессирование заболевания», — сказал Майкл Слот Трабьерг, доктор медицинских наук, докторант в Ольборгском университете.
Поскольку исследования показали усиление бета-окисления и снижение метаболизма глюкозы при болезни Паркинсона, группа доктора Ниланда изучала влияние ингибирования СРТ1 на мышиной модели заболевания с использованием ротенона. Они индуцировали заболевание у мышей в течение 32 дней, а затем рандомизировали их в плацебо или этомоксир. Для всех мышей лечение чередовалось между ротеноном в один день и плацебо или этомоксиром на следующий день. Исследователи наблюдали значительно лучшие сенсомоторные показатели у мышей, получавших лечение, по сравнению с контролем, на 47-й и 56-й день. На 60-й день у мышей, получавших этомоксир, была значительно большая мышечная сила и более длительная латентность к падению в тесте с вращающимся стержнем по сравнению с мышами, которые получали плацебо. Эти данные готовятся к публикации.
Полученные данные свидетельствуют о том, что нарушение регуляции метаболизма глюкозы и усиление липидного обмена играют определенную роль в развитии БАС и болезни Паркинсона. «CPT1, по-видимому, является важной целью для смягчения этих заболеваний», — сказал д-р Трабьерг.
