מחקר חדשני מגלה כי מיקוד לצבירתו של חלבון יחיד יכול להפחית באופן דרמטי את הפגיעה המוחית לאחר שבץ מוחי, מה שעלול לשנות את האופן שבו מטפלים במשיכות איסכמיות חריפות.
מחקר: עיכוב של צבירת GAPDH כטיפול פוטנציאלי לשבץ איסכמי חריף. קרדיט תמונה: אור קריסטל / Shutterstock
מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת iscience דיווחו כי עיכוב הצבירה של Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) יכול להיות מטרה טיפולית לשבץ איסכמי חריף (AIS).
שבץ מוחי הוא גורם המוות השני המוביל. מפעיל פלסמינוגן רקומביננטי רקומביננטי הוא מהטיפולים היעילים ביותר עבור AIS אך יש לו קבילות מוגבלת וחלון טיפול טיפולי צר (תוך 4.5 שעות). תרופות אחרות הן טיפולים סימפטומטיים ובעלות חלונות זמן טיפולי קצרים. ככאלה, יש צורך בגישות טיפוליות חדשות כדי לחקור טיפולים אלטרנטיביים.
עדויות מצביעות על כך שפגיעת איסכמיה-ריפוזיה ממלאת תפקיד בפתוגנזה של AIS. המוח עובר לחץ ניטרוזטיבי/חמצוני חזק במהלך איסכמיה-חזרות, וכתוצאה מכך מוות עצבי. הבנת הנזק הנגרם כתוצאה ממתח עלולה להאיר את המנגנונים הבסיסיים ולסייע בזיהוי טיפולים פוטנציאליים עבור AIS.
Gapdh הוא חלבון רב -פונקציונלי המציג פונקציות שונות, כולל תיקון DNA, ויסות קינאז, מטבוליזם של Heme וויסות של נמק ואפופטוזיס. תחת לחץ חמצוני/ניטרוזטיבי, Gapdh טרנסלוקציה גרעינית מתרחשת עם לחץ נמוך-בינוני (גורם לאפופטוזיס), בעוד שאגרגציה מתרחשת עם לחץ קשה (גורם לנמק).
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי החוקרים העריכו אם Gapdh צבירה הנגרמת על ידי איסכמיה-ריפראפוזיה מעורבת בפתוגנזה של AIS. ראשית, מודל AIS של עכבר נוצר על ידי חסימת עורק המוח החולף (MCAO). בעלי החיים היו נתונים לאיסכמיה למשך 30 דקות והפרפוזיה מחדש למשך זמן משתנה. אוטם מוח היה ניכר 24 שעות לאחר החזרות, כאשר נפח האוטם גדל עם הזמן. Gapdh אגרגטים התגלו בסטריאטום (גרעין איסכמי) 12 שעות לאחר החזרות, לפני האוטם.
הצוות יצר עכברים מהונדסים מותנים עם ביטוי ספציפי לנוירון של GAPDH-C152A כדי לבדוק אם ניתן למנוע נזק עצבי על ידי עיכוב הצבירה. לשם כך הם השתמשו במבנה GAPDH-C152A אנושי (שמפחית Gapdh צבירה באופן דומיננטי-שלילי) ודוקסיציקלין לשליטה זמנית בביטויו.
GAPDH-C152A בא לידי ביטוי בהיעדר DOX אך לא בנוכחותו. יתר על כן, עכברים טרנסגניים ולא טרנסגניים טופלו ב- DOX או ברכב במשך 14 יום לפני MCAO. פרמטרים פיזיולוגיים (לחץ דם, גזי דם, זרימת דם מוחית) נותרו לא מושפעים.
נפח האוטם היה זהה בכל העכברים הלא טרנסגניים, ללא קשר לטיפול ב- DOX. לעומת זאת, עכברים טרנסגניים שאינם מטופלים ב- DOX היו בעלי נפחי אוטם קטנים יותר באופן משמעותי הן בקליפת המוח והן בסטריאטום בהשוואה למקבילים שטופלו ב- DOX. יתר על כן, הציון הנוירולוגי, מדד שיתוק חד-צדדי, שופר משמעותית בעכברים טרנסגניים שלא טופלו ב- DOX, מה שמרמז כי ביטוי GAPDH-C152 שיפר את הנזק המוחי.
החוקרים דיווחו בעבר Gapdh אגרגטים גרמו לתפקוד מיטוכונדריאלי ומוות תאים במבחנה. כיוון שכך, הוערכה תפקוד לקוי של המיטוכונדריה על סמך שחרורם של מתווכים מוות של תאים: גורם מעורר אפופטוזיס (AIF) וציטוכרום C (Cyt C), שנכנסים לגרעין והציטוזול, בהתאמה. הן רמות AIF גרעיניות והן רמות הציטוזוליות C היו נמוכות משמעותית בעכברים טרנסגניים שלא טופלו ב- DOX מאשר בעכברים טרנסגניים שטופלו ב- DOX.
יתר על כן, הצוות העריך האם ניתן למנוע נזק מוחי באמצעות עיכוב פרמקולוגי של Gapdh צבירה. לשם כך, פפטידים עם סוגים משתנים ומספר חומצות אמינו תוכננו ונבדקו בגלל הפוטנציאל המעכב שלהם. ה- SCT (סרין-סיסטאין-ת'רונין) טריפפטיד (GAI-17, IC50 = 1.18 מיקרומטר) זוהה כמעכב החזק ביותר, ללא השפעות שליליות על כדאיות התא או Gapdh פעילות אנזימטית. לאחר מכן הוערכו השפעותיה הטיפוליות במודל MCAO.
עכברים הוזרקו intracerebroventricular (ICV) עם 30 ננומול או 60 ננומול GAI-17 שעה לפני, מיד לאחר מכן, ו 12 שעות לאחר הפרפוזיה מחדש. טיפול מקדים של GAI-17 הפחית משמעותית את נפחי האוטם באופן תלוי מינון. הטיפול במינון גבוה הביא לירידה משמעותית בנפחי האוטם, במיוחד בקליפת המוח (פנברה) אך לא בסטריאטום (גרעין איסכמי). GAI-17 מקומי במפורש לנוירונים לאחר מתן ICV. הטיפול ב- 60 NMOL GAI-17 לא השפיע על הפרמטרים הפיזיולוגיים. בנוסף, רמות AIF גרעיניות ורמות ציטוזוליות ציטוזוליות הופחתו באופן משמעותי בקליפת המוח על ידי 60 ננומול GAI-17.
לבסוף, הצוות ביקש לברר את חלון הזמן הטיפולי. לשם כך, GAI-17 ניתנה בשתי נקודות זמן: 3 שעות ו 12 שעות (קבוצה שלאחר 3 שעות), 6 שעות ו 12 שעות (קבוצה שלאחר 6 שעות), או 9 שעות ו -12 שעות (קבוצה לאחר 9 שעות) לאחר החזרות. נפח האוטם הצטמצם באופן משמעותי בקליפת המוח בקבוצות שלאחר 3 שעות ובפוסט -6. הגירעונות הנוירולוגיים שופרו במידה ניכרת על ידי טיפול ב- GAI-17 בקבוצות שלאחר 3H ו- Post-6H. עם זאת, בקבוצה שלאחר ה -9 שעות לא היו השפעות מגן, והקימה חלון טיפולי עד 6 שעות לאחר החזרות.
מגבלות לימוד
במחקר היו מגבלות מפתח: (1) רק איסכמיה חולפת (עם פרפוזיה מחדש) עוצבה ולא שבץ קבוע; (2) ההשפעות הוערכו רק בצורה חריפה (≤48h), ולא בשלבים תת -חמורים/כרוניים; (3) השפעות פוטנציאליות מחוץ למטרה של GAI-17 נותרות לא נבדקות; ו (4) בעוד שנקבות הראו רגישות מופחתת לנזק, הבדלי המין לא נחקרו במלואם.
מסקנות
המחקר הדגים זאת Gapdh אגרגטים נוצרים לפני הופעת אוטם המוח בעקבות איסכמיה-חזרות במודל AIS של עכבר. הממצאים מראים Gapdh צבירה כמנגנון סיבתי סביר למוות עצבי ב- AIS.
פּוֹחֵת Gapdh צבירה באמצעות ביטוי גנטי (C152A-GAPDH) או פרמקולוגית (GAI-17) מתקרבת הקלה על תפקוד מיטוכונדריאלי והלימה נוירולוגית משופרת ונזק מוחי בעיקר בענבר המוח.
יחד, הממצאים מראים כי מעכב Gapdh צבירה יכולה להיות יעד טיפולי עבור AIS, ומציעה חלון טיפול מורחב בהשוואה לאפשרויות הנוכחיות.
