Τεύχος 6 ο - Άρθρο 10 ο - ΒΙΒΛΙΟ

Τεύχος 6 ο - Άρθρο 10 ο - ΒΙΒΛΙΟ ΓΕΝΙΚΗ ΠΑΘΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΗΣ ΝΟΣΟΥ ALZHEIMER Τσίντου Μαγδαληνή* Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Θεσσαλίας. *Editor in Chief, reviewer, webmaster. Εκχωρήθηκε στην Advances & Alternative Thinking in Neuroscience» The Hellenic Open Access Bulletin for the Advancement of Neuroscience, http://www.aatn.gr/, το 2008. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ : 1. Εισαγωγή.... σελ.4 2. Αμυλοειδείς πλάκες... σελ.5 3. Πρόδρομη πρωτεΐνη του β-αμυλοειδούς (APP) και Αβ πεπτίδιο σελ.6 (Εξωκυττάρια διαδικασία)... 4. Γενετική ετερογένεια και μοριακή βιολογία της νόσου... σελ.10 5. Απολιποπρωτεΐνη Ε (apoe)..... σελ.14 6. Αποδόμηση του Αβ πεπτιδίου στη νόσο Alzheimer..... σελ.16 6. 1 Νεπριλυσίνη (NEP)... σελ.17 6. 2 Μετατρεπτικό ένζυμο ενδοθηλίνης. σελ.18 6. 3 Αποικοδομητικό ένζυμο της ινσουλίνης (IDE). σελ.18 Σελίδα1 6. 4 Μετατρεπτικό ένζυμο της αγγειοτενσίνης (ACE).. σελ.19

6. 5 Σύστημα ενεργοποίησης πλασμίνης στη Ν.Α. σελ.20 7. Πρωτεΐνη TAU (Ενδοκυττάρια διαδικασία).. σελ.21 7. 1 Φωσορυλίωση TAU πρωτεΐνης σελ.22 7. 2 Αποφωσφορυλίωση TAU πρωτεΐνης.. σελ.23 7. 3 Ανισορροπία φωσφορυλίωσης/αποφωσφορυλίωσης TAU στη Ν.Α.. σελ.24 7. 4 Ανώμαλη υπερφωσφορυλίωση TAU πρωτεΐνης στη Ν.Α σελ.25 7. 5 Τοξικότητα φωσφο - TAU στη Ν.Α. σελ.26 7. 6 Νευροϊνιδικός εκφυλισμός στη Ν.Α σελ.28 8. Ο ρόλος της φλεγμονής στην παθογένεια της Ν.Α σελ.30 8. 1 Φλεγμονή στη νόσο Alzheimer σελ.30 8. 2 Αιτίες ανοσοδιέγερσης στη Ν.Α... σελ.31 8. 2 1 Αβ πεπτίδιο. σελ.31 8. 2 2 Cromogranin A (CGA). σελ.32 8. 3 Κυτταρικό υπόστρωμα της φλεγμονώδους αντίδρασης στη Ν.Α σελ.33 8. 3 1 Μικρογλοιακά κύτταρα. σελ.33 8. 3 2 Αστροκύτταρα. σελ.34 8. 3 3 Νευρώνες σελ.35 8. 4 Φλεγμονώδεις μεσολαβητές. σελ.35 8. 4 1 Συμπλήρωμα.. σελ.36 8. 4 2 Χυμοκίνες σελ.37 8. 4 3 Κυτοκίνες σελ.37 8. 5 Κυκλοξυγενάση και προστανοειδή.. σελ.39 8. 6 inos και νιτρικό οξείδιο (ΝΟ) σελ.40 Σελίδα2 8. 7 Επαγωγή της φλεγμονής στη Ν.Α. από άλλους μηχανισμούς.. σελ.42

8. 7 1 Υπομέλανας τόπος και αδρενεργικό σύστημα σελ.42 8. 7 2 Βασικός πυρήνας του Meynert και χολινεργικό σύστημα... σελ.43 9. Οξειδωτικό στρες στη νόσο Alzheimer.. σελ.44 9. 1 Υπεροξείδωση λιπιδίων στη Ν.Α. σελ.46 9. 1 1 Στοιχεία βιοχημείας.. σελ.47 9. 1 2 Υπεροξείδωση λιπιδίων και νευροεκφυλισμός στη Ν.Α.. σελ.48 9. 1 3 Χοληστερόλη και οξειδωτικό στρες στη Ν.Α. σελ.51 9. 1 4 Μεταβολισμός της χοληστερόλης στον εγκέφαλο. σελ.51 9. 1 5 Υπερχοληστερολαιμία και οξειδωτικό στρες στη Ν.Α... σελ.53 9. 2 Οξείδωση νουκλεϊνικών οξέων στη Ν.Α σελ.55 9. 3 Οξείδωση πρωτεϊνών στη Ν.Α. σελ.58 9. 4 Μιτοχόνδρια και οξειδωτικό στρες στη Ν.Α. σελ.61 10. Κυτταρικός θάνατος στη Ν.Α. σελ.66 11. Βιβλιογραφία σελ71. Σελίδα3

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Παρά το γεγονός ότι στον αιώνα που μεσολάβησε, από την πρώτη ανακοίνωση της νόσου από τον Alois Alzheimer το 1907 μέχρι σήμερα, ένας εκπληκτικός όγκος γνώσεων και πληροφοριών έχει συγκεντρωθεί σε σχέση με τους παθογενετικούς μηχανισμούς, ο νευροπαθολογο-ανατομικός φαινότυπος της νόσου παραμένει ο ίδιος. Η ύπαρξη εξωκυτταρικών εναποθέσεων αθροισμάτων β-αμυλοειδούς σε ινώδη μορφή και ενδονευρωνικών εγκλείστων από υπερβολικά ή ανώμαλα φωσφορυλιωμένη TAU πρωτεΐνη που σχηματίζει ίνες κατά ζεύγη ελικωμένες ή ευθείες, χαρακτηρίζουν και βάζουν την ιστοπαθολογική σφραγίδα της νόσου. Διάφοροι παράγοντες in vivo μπορούν να επηρεάσουν την ποσότητα παραγωγής του β-αμυλοειδούς πεπτιδίου, την ακατάλληλη ομοιοπολική τροποποίηση, τη μειωμένη ή αποτυχημένη αποδόμηση των πεπτιδίων και να οδηγήσουν σε συγκεκριμένες τελικές διαβάσεις β-αμυλοειδογένεσης και νευροϊνιδικής παθολογίας. Στη συνολική παθογενετική διαδικασία που παίρνει τη μορφή κυτταρικού καταρράκτη, μηχανισμοί όπως η φλεγμονή, η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία και το οξειδωτικό stress, οι διαταραχές της νευροδιαβίβασης, μεταβολές της βιολογίας μετάλλων, η υπεροξείδωση λιπιδίων, διαταραχές του μεταβολισμού της χοληστερόλης κ.α., δείχνουν τον πολυπαραγοντικό χαρακτήρα της νόσου αλλά και τη γενετική ετερογένεια που είναι πιθανό να βρίσκεται στο θεμέλιο της νόσου. Δευτερογενείς και τριτογενείς μηχανισμοί άμυνας και απάντησης στην αμυλοειδογόνο Σελίδα4 και ινιδική παθολογία, συμβιβάζουν και διατηρούν τη νευρωνική λειτουργία, μεταθέτοντας

για μεγάλο χρονικό διάστημα την εμφάνιση κλινικών συμπτωμάτων σε σχέση με την έναρξη των κυτταρικών βλαβών. Η πολυποικιλότητα αλλά και επικάλυψη των διάφορων παθογενετικών μηχανισμών, σε συνδυασμό με τους μηχανισμούς αμυντικής απάντησης, διατηρούν την πιο συχνή αιτία γεροντικής άνοιας στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος αφού η νόσος Alzheimer (Ν.Α.) αναγνωρίζεται σαν ένας από τους πιο δυσεπίλυτους γρίφους της σύγχρονης ιατρικής. 2. ΑΜΥΛΟΕΙΔΕΙΣ ΠΛΑΚΕΣ (Α.Π.) Πρόκειται για εξωκυτταρικές εναποθέσεις που προκύπτουν από τη συσσώρευση και εναπόθεση αδιάλυτου ινιδικού β-αμυλοειδούς πεπτιδίου (Αβ). Εντοπίζονται στο ρινικό εγκέφαλο και άλλες συνειρμικές περιοχές του εγκεφάλου. Περιγράφονται σαν σφαιρικές βλάβες διαφόρου μεγέθους που αποτελούνται από ένα πυρήνα συμπαγούς ινιδικού Αβ πεπτιδίου που περιβάλλεται από χαλαρά οργανωμένα ινίδια β-αμυλοειδούς, από δυστροφικούς νευρίτες και πολλές άλλες πρωτεΐνες και κυτταρικά υπολείμματα που προέρχονται από εκφυλισμένα κύτταρα ή απελευθερώνονται από αστροκύτταρα ή μικρογλοιακά κύτταρα (Mann et Al., 1998, Geula, 2000, Geula et Al., 2000) (Σχήμα 1). Σχήμα 1 : Σελίδα5 Άποψη τμήματος εγκεφαλικού φλοιού ενός ασθενή με νόσο Alzheimer. Εμφανίζεται χαρακτηριστικά υψηλή πυκνότητα αμυλοειδικών πλακών. Σημειώνεται η διαφορετική μορφολογική απεικόνιση αφού μερικές πλάκες εμφανίζουν έντονη χρώση και επιδεικνύουν σαφή όρια ενώ άλλες εμφανίζονται με χαμηλή ένταση χρώσης και πιο ασαφή οριοθέτηση. Η εικόνα προέρχεται από την ηλεκτρονική διεύθυνση : http://www.medscape.com/viewarticle/413197 (Gengiz Geula).

Η εναπόθεση του Αβ πεπτιδίου στις πλάκες απαιτεί ένα φυσικό μετασχηματισμό σε μια διαμόρφωση β-πτυχωτού φύλλου, που προάγει τον πολυμερισμό και το σχηματισμό ινιδίων (εύρους περίπου 10 nm) τα οποία ανιχνεύονται χρωστικά με το κυανό του Κογκό και τη θειοφλαβίνη S. Αυτή η διαμόρφωση διακρίνει το ινιδικό β-αμυλοειδές από το διαλυτό Αβ πεπτίδιο (Masters, 2000) που εμφανίζεται αρκετά χρόνια νωρίτερα από την εμφάνιση νευριτικών πλακών. Είναι αξιοσημείωτο ότι διάχυτο Αβ αμυλοειδές πεπτίδιο εντοπίζεται σε εγκεφάλους ηλικιωμένων ατόμων χωρίς γνωστική εξασθένιση, στοιχείο που δείχνει ότι η ινιδική μορφή είναι η τοξική για τους νευρώνες (Cotman, 2000). 3. ΠΡΟΔΡΟΜΗ ΠΡΩΤΕΪΝΗ ΤΟΥ β-αμυλοειδουσ (APP) ΚΑΙ Αβ ΠΕΠΤΙΔΙΟ (ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΑ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ) Η APP είναι μια γλυκοπρωτεΐνη μεμβράνης 79 KDa από την οποία μέσω πρωτεόλυσης παράγεται το Αβ πεπτίδιο (Glenner et Al., 1984). Το γονίδιο ΑPP βρίσκεται στο χρωμόσωμα 21 και το εναλλακτικό μάτισμα (splicing) δημιουργεί διάφορες ποικιλίες ανάλογα με τον αριθμό των υπολειμμάτων : APP 695, APP 741, APP 751, APP 770. Η υδροφοβική ανάλυση της πρωτεΐνης αποκάλυψε ένα διαμεμβρανικό τμήμα, ένα μεγάλο αμινοτελικό εξωκυττάριο τμήμα και ένα μικρό καρβοξυτελικό ενδοκυτταρικό τεμάχιο (Kang et Al., 1987) (Σχήμα 2). Εκφράζεται ευρέως στην επιφάνεια των κυττάρων και ειδικά στους νευρώνες, τα αστροκύτταρα, τη μικρογλοία, τα ενδοθηλιακά κύτταρα, τα κύτταρα των λείων μυϊκών ινών και όλα τα περιφερικά κύτταρα. Η πιο κοινή ισομορφή στο σώμα είναι η APP 751 αλλά στον εγκέφαλο αφθονεί η APP 695. Η APP μεσολαβεί σε διάφορες λειτουργίες του νευρικού συστήματος δρώντας σαν Σελίδα6 νευροτροφικός και νευροπροστατευτικός παράγοντας, επηρεάζει την προσκόλληση των κυττάρων, τη νευρωνική μετανάστευση, τη νευρική σηματοδότηση και την πλαστικότητα

(Gervais et Al., 1999). Συμμετέχει στην ομοιόσταση του Cu και δημιουργεί ένα αντιγραφικά ενεργό σύμπλοκο που παρεμβαίνει στη μεταγραφή των γονιδίων (Gervais et Al., 1999). Σχήμα 2 : Σχηματική αναπαράσταση του APP 770. Οι εξωκυτταρικές περιοχές (σκιασμένες περιοχές) που προσδιορίστηκαν μέχρι σήμερα είναι: (1) η κυστινοπλούσια περιοχή, (2) η ανιοντική περιοχή, (3Α) η περιοχή του εξονίου 7/αναστολέα των kunitz πρωτεασών (απούσα στο APP 695 ), (3B) η περιοχή του εξονίου 8 (απούσα στα APP 695 και APP 751 ), (4) η νευροπροστατευτική περιοχή. Οι δεσμευτικές περιοχές της ηπαρίνης, χαλκού, ψευδάργυρου και κολλαγόνου που υποδεικνύονται είναι σε πλαισιωμένη σκοτεινότερη σκίαση. Το σχήμα προέρχεται από το επιστημονικό ηλεκτρονικό περιοδικό «Progress in Neurobiology 70» (2003) 1 32 του εκδοτικού οίκου Elsevier (Paul R. Turner et Al.) και είναι μεταφρασμένο και επεξεργασμένο. Οι δύο πιο μακριές ισομορφές εμφανίζουν στο μέσο του εξωκυτταρικού τμήματος ένα ένθετο 56 υπολειμμάτων που κωδικοποιείται από περιοχή του εξονίου 7. Η περιοχή αυτή της APP (KPI περιοχή δηλαδή η περιοχή του αναστολέα των kunitz πρωτεασών) εμφανίζει δράση αναστολέα σερινοπρωτεάσης όπως η θρυψίνη και η χυμοθρυψίνη. Αυτή η Σελίδα7 ανασταλτική δράση προάγει την απόφυση των νευριτών και επίσης αναστέλλει τον παράγοντα XIα του πηκτικού καταρράκτη.

Φαίνεται ότι στο μόριο APP αποδίδονται διάφορες φυσιολογικές λειτουργίες και επομένως η υπερπαραγωγή αυτής της πρωτεΐνης οφείλεται σε μια απώλεια του ρυθμιστικού μηχανισμού παραγωγής της, με αποτέλεσμα και την υπερπαραγωγή του Αβ πεπτιδίου το οποίο μέσω του πολυμερισμού αποκτά κυτταροτοξικές ιδιότητες (Gervais et Al., 1999). Το μόριο Αβ προκύπτει από διαδοχικές ενδοπρωτεολυτικές διασπάσεις της πρόδρομης αμυλοειδούς πρωτεΐνης (APP). Πρόκειται για υδρόφοβο μόριο που περιέχει 39 έως 43 υπολείμματα αμινοξέων (Jarrett et Al., 1993, Lorenzo et Al., 1994). Το μόριο Αβ περιλαμβάνει 28 αμινοξέα έξω ακριβώς από την κυτταρική μεμβράνη συν τα 12-14 πρώτα αμινοξέα της διαμεμβρανικής περιοχής. Η επεξεργασία της ΑPP από μια μεμβρανοσυνδεδεμένη α-σεκρετάση οδηγεί σε διάσπαση του μορίου εξωκυττάρια, στη μέση της περιοχής Αβ και την απελευθέρωση στο διάμεσο χώρο ενός διαλυτού μορίου sapp-α ενώ διατηρείται ένα ενδοκυττάριο καρβοξυτελικό τεμάχιο (C 83 ) συνδεδεμένο με τη μεμβράνη. Η α-σεκρετάση είναι μια ασπαρτική πρωτεάση που η ακριβής της ταυτότητα δεν είναι με βεβαιότητα γνωστή αν και φαίνεται να ανήκει στην οικογένεια ADAM 17 των μεταλλοπρωτεασών (Vassar et Al., 1999). Η εναλλακτική διάσπαση του APP μορίου από μια άλλη διαμεμβρανική ασπαρτική πρωτεάση που ονομάζεται β-σεκρετάση (ΒΑCE), εμφανίζεται στην αρχή της Αβ περιοχής (Vassar et Al., 1999) και οδηγεί στην απελευθέρωση στο διάμεσο χώρο ενός περικομμένου μορίου sapp-β και τη διατήρηση του καρβοξυτελικού ενδοκυττάριου τεμαχίου (C 99 ). Η β διάσπαση διευκολύνεται από τη φωσφορυλίωση του ενδοκυττάριου APP τμήματος στη θέση Thr 668 (Lee et Al., 2003). Η αντίδραση αυτή καταλύεται από την κινάση cdk-5 (Iijima et Al., 2000) και οδηγεί σε μια διαμορφωτική αλλαγή στην κυτταροπλασματική περιοχή, ουσιαστική για τη σύνδεσή της με το Fe65 (Ando et Al., 2001). Το σταθερό Σελίδα8 σύμπλοκο που προκύπτει μετατοπίζεται στον πυρήνα και ενεργοποιεί τη μεταγραφή της

GSK-3β κινάσης, επηρεάζοντας έτσι την προς τα πάνω ρύθμιση της TAU φωσφορυλίωσης. Φαίνεται λοιπόν ότι GSK-3β και cdk-5 κινάσες, αποτελούν κοινό παρανομαστή στην ενδο- και εξωκυττάρια παθογένεια της Ν.Α. Η επόμενη πρωτεολυτική διάσπαση που συμβαίνει ενδομεμβρανικά στην περιοχή γ, από ένα πολύ-υπομοναδικό πρωτεασικό σύμπλοκο που καλείται γ-σεκρετάση (Wines- Samuelson et Al., 2005), παράγει ένα καρβοξυλικό ενδοκυττάριο ασταθές τεμάχιο και αμινοτελικό προϊόν. Αυτό είναι το μη-τοξικό πεπτίδιο p 3 όταν η γ-σεκρετάση δράσει στο C 83 τεμάχιο (α-διάβαση) ή μίγμα Αβ πεπτιδίων με μήκος από 39-43 αμινοξέα (Lorenzo et Al., 1994) όταν δράσει στο C 99 τεμάχιο (β-διάβαση). Κυρίαρχο πεπτίδιο είναι το Αβ 40 όμως πιο τοξικό είναι το Αβ 42 που είναι πιο ινιδογόνο και αποτελεί το κυρίαρχο συστατικό του αμυλοειδικού φορτίου στην ασθένεια Alzheimer. Η γ-σεκρετάση εδρεύει στο ενδοπλασματικό δίκτυο και στο σύστημα Golgi όπως και στην επιφάνεια των κυττάρων (Vassar et Al., 1999). Πρόκειται για ένα σύμπλοκο που αποτελείται από 4 τουλάχιστο διαφορετικές πρωτεΐνες, την πρεσενιλίνη 1 (PS-1) και πρεσενιλίνη 2 (PS-2), τη νικαστρίνη (NcT) και το Aph-1. Το τελευταίο προσδιορίστηκε αρχικά στο Caenorhabditis elegans σαν ρυθμιστής της νικαστρίνης στην κυτταρική επιφάνεια (Goutte et Al., 2002), ενώ τα Aph-1 και PS-2 θεωρούνται ρυθμιστές της διαδικασίας ωρίμανσης του καταλυτικού PS-1 (Luo et Al., 2003) στον καταλυτικό πυρήνα της γ-σεκρετάσης (Σχήμα 3). Το παραγόμενο Αβ 42 πεπτίδιο μέσω της β και γ διάσπασης του APP μορίου, αποτελεί είτε με τη μορφή διαλυτών ολιγομερών είτε σαν αδιάλυτα ινίδια το κύριο αμυλοειδές φορτίο της νόσου Alzheimer. Μια ετερογενής πληθώρα γενετικών παραγόντων που είτε κληρονομούνται με τον αυτοσωμικό κυρίαρχο χαρακτήρα είτε εμφανίζονται σαν πολύμορφα Σελίδα9 αλληλόμορφα γονίδια που προδιαθέτουν αλλά δεν προκαλούν τη νόσο από μόνα τους

οδηγεί σε αυξημένη παραγωγή, μειωμένη πρωτεόλυση ή ελαττωματική εκκαθάριση του Αβ 42 πεπτιδίου, το οποίο τελικά οδηγεί μέσα από διάφορους μοριακούς μηχανισμούς στο θάνατο του κυττάρου. Σχήμα 3 : Σχηματική αναπαράσταση της APP επεξεργασίας. Η α- σεκρετάση οδηγεί στο σχηματισμό του sapp-α μορίου και του C 83 υπολείμματος το οποίο διασπάται στη γ περιοχή απελευθερώνοντας το p3 πεπτίδιο. Η β-σεκρετάση απελευθερώνει το sapp-β τμήμα και το C 99 καρβοξυτελικό τμήμα διασπάται στη γ περιοχή δημιουργώντας το Αβ πεπτίδιο. Το σχήμα προέρχεται από το επιστημονικό ηλεκτρονικό περιοδικό nature, (www.nature.com/reviews/drugdisc November 2002/volume 1) (Michael S.Wolfe) και είναι μεταφρασμένο και επεξεργασμένο. 4. ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΕΤΕΡΟΓΕΝΕΙΑ ΚΑΙ ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΝΟΣΟΥ Το γεγονός ότι η Ν.Α. είναι μια νόσος γενετικά καθορισμένη και μάλιστα κληρονομούμενη με αυτοσωμικό κυρίαρχο χαρακτήρα, είναι γνωστό από το 1934 (Lowenberg και Waggener, 1934). Παρά το γεγονός ότι οι μορφές αυτές αποτελούν μόλις το λιγότερο του 1% των περιπτώσεων της Ν.Α., έστρεψαν την έρευνα προς το γενετικό υπόστρωμα της κληρονομούμενης νόσου, αλλά μόλις μετά τη δεκαετία του 80 απομονώθηκαν και χαρακτηρίστηκαν τα σχετικά γονίδια (Goate et Al., 1991, Levy Laland et Σελίδα10 Al., 1995). Οι περιπτώσεις αυτές σχετίζονται με την πρόωρης ή πολύ πρόωρης αρχής Ν.Α. Παράλληλα μελέτες γενετικής επιδημιολογίας αποκάλυψαν ότι συγγενείς πρώτου βαθμού με

οικογένειες που εμφανίζουν Ν.Α., παρουσιάζουν κίνδυνο 38% να εμφανίσουν νόσο στην ηλικία των 85 ετών (Lautenschlager et Al., 1996). Οι περιπτώσεις αυτές γνωστές σαν οικογενής Ν.Α. (FAD=familiar Alzheimer disease), δεν αντιπροσωπεύουν παρά μόνο το 5-10% των συνολικών περιπτώσεων της νόσου. Το 90% που χαρακτηρίζεται σαν σποραδική μορφή, φαίνεται να μη προκαλείται από τη μετάλλαξη ενός γονιδίου αλλά η β- αμυλοειδογένεση να έχει πολυπαραγοντικό χαρακτήρα. Μελέτη σε δίδυμους πληθυσμούς των Σκανδιναβικών χωρών παρουσίασε σημαντικά αυξημένο αντίκτυπο της γενετικής στον κίνδυνο Ν.Α. (Gatz et Al., 1997, Raiha et Al., 1996). Μελέτη σε 11884 ζευγάρια διδύμων, από τα οποία 392 περιλάμβαναν τουλάχιστον ένα άτομο με Ν.Α., έδειξε ότι οι γενετικοί παράγοντες μπορούν να εξηγήσουν μόνο το 60-80% του κινδύνου ανάπτυξης Ν.Α. (Gatz et Al., 2006). Με δεδομένο το γενετικό υπόστρωμα της σποραδικής μορφής της νόσου αλλά και τον ηλικιο-εξαρτώμενο χαρακτήρα της, πιθανολογείται να είναι η συνέπεια της συσσώρευσης γενετικών παραλλαγών κατά τη διάρκεια της εξέλιξης μέσα στα γονίδια, που μπορεί να αποδειχθούν επιβλαβείς ή μερικές φορές προστατευτικές, κατά τη διάρκεια της εγκεφαλικής γήρανσης. Έτσι δικαιολογείται η επίπτωση της νόσου να φτάνει στα άτομα πάνω από 85 χρονών, το 20-40%. Τελικά η συμμετοχή του γενετικού συστατικού στη σποραδική μορφή της Ν.Α., φαίνεται να περιορίζεται στην αλληλεπίδραση πολυάριθμων μεταλλάξεων ή πολυμορφισμών γονιδίων τόσο μεταξύ τους όσο και με περιβαλλοντικούς παράγοντες. Ο προσδιορισμός των κυρίαρχα κληρονομούμενων μεταλλάξεων σε τρία διαφορετικά γονίδια σε περιπτώσεις FAD (Kehoe et Al., 1999), έχει υποστηρίζει την υπόθεση του αμυλοειδούς καταρράκτη που οδηγεί στην αυξημένη παραγωγή Αβ πεπτιδίου (Mattson, 2004, Evin et Al., 2002). Οι μεταλλάξεις αυτές συνδέονται με το 50% των περιπτώσεων με FAD (Kehoe et Al., 1999) και αφορούν τα γονίδια της πρόδρομης αμυλοειδούς πρωτεΐνης (APP), Σελίδα11 της πρεσενιλίνης - 1 (PS-1) και πρεσενιλίνης - 2 (PS-2).

Το γονίδιο APP, βρέθηκε στο χρωμόσωμα 21. Πάνω από 30 μεταλλάξεις έχουν περιγραφεί και τουλάχιστον 19 από αυτές προκαλούν ασθένεια Alzheimer. (http://www.molgen.ua.ac.be/admutations/default.cfm?mt=1&ml=1&page=mutbygene). Οι μεταλλάξεις βρίσκονται πάνω ή κοντά στους τόπους διάσπασης και των β- και γ- σεκρετασών που καθορίζουν το μεταβολισμό του APP και την παραγωγή του Αβ πεπτιδίου. Οι μεταβολές στο μόριο της πρόδρομης πρωτεΐνης είτε αυξάνουν την Αβ παραγωγή με μετατόπιση προς το Αβ 42, ή μεταβάλλουν τη ροπή του Αβ να αθροίζεται σε αμυλοειδή ινίδια με διαμόρφωση β-φύλλου. Εξ άλλου, ο διπλασιασμός του APP γονιδίου (Rovelet-Lecrux et Al., 2006), βρέθηκε να προκαλεί Ν.Α. πρόωρης αρχής. Η παρατήρηση αυτή δείχνει ότι και μόνο η υπερέκφραση του APP γονιδίου είναι αρκετή για να οδηγήσει σε Ν.Α. και παράλληλα τοποθετεί το μεταβολισμό της πρόδρομης πρωτεΐνης στον πυρήνα της υπόθεσης του αμυλοειδούς καταρράκτη. Τέλος το ποσοστό FAD το οποίο αποδίδεται στις μεταλλάξεις του APP, δεν ξεπερνά το 2% των συνολικών περιπτώσεων. Το PS-1 γονίδιο χαρτογραφήθηκε στο μακρύ βραχίονα του χρωμοσώματος 14, σε μια περιοχή περίπου 10 centimorgans (Sherrington et Al., 1995). Κωδικοποιεί μια παρεμβαλλόμενη μεμβρανική πρωτεΐνη με οκτώ διαμεμβρανικές περιοχές με μια μεγάλη όξινη περιοχή βρόχου. Έχει μέγεθος 50 kda, βρίσκεται στις ενδοκυτταρικές μεμβράνες, τη συσκευή Golgi, το ενδοπλασματικό δίκτυο, την κυτταρική επιφάνεια και σε κάποια μη χαρακτηρισμένα ενδοπλασματικά κυστίδια (De Strooper et Al., 1997, Walter et Al., 1996). Η ολοπρωτεΐνη PS-1 βρίσκεται στο κύτταρο σε πολύ μικρές ποσότητες (Thinakaran et Al., 1996, Podlisny et Al., 1997) ενώ η βιολογικά ενεργή μορφή της προκύπτει από ενδοπρωτεολυτική διάσπαση μέσα στην ΤΜ6 ΤΜ7 περιοχή βρόχου. Τα αμινοτελικά και καρβοξυτελικά προκύπτοντα τεμάχια σχετίζονται στενά μεταξύ τους σχηματίζοντας ένα Σελίδα12 δραστικό ετεροδιμερές που συμμετέχει σε ένα ενδοκυτταρικό πρωτεϊνικό σύμπλοκο (>450 kda) που είναι η γ-σεκρετάση. Η PS-1 πρωτεΐνη ανήκει στον καταλυτικό της πυρήνα.

Ανεξάρτητα όμως από αυτό, η PS-1 πρωτεΐνη έχει και άλλες ανεξάρτητες λειτουργίες. Είναι ένας βασικός μεσολαβητής της διάβασης Notch ενώ συμμετέχει επίσης στην προς τα κάτω ρύθμιση της διάβασης Wnt μέσω της αποσταθεροποίησης της β-κατενίνης (Shen et Al., 2007). Περισσότερες από 150 μεταλλάξεις του PS-1 γονιδίου έχουν περιγραφεί. Κάθε μια από τις FAD σχετιζόμενες μεταλλάξεις αυξάνει το Aβ 42, κάτι που οφείλεται στην αλλαγή της διαμόρφωσης του PS-1 με συνεπαγόμενη αλλαγή στις αλληλεπιδράσεις του συμπλόκου PS-1 ΑPP που οδηγεί στο βιοχημικό φαινότυπο του ανυψωμένου Aβ 42 (Lleo et Al., 2004). Οι FAD σχετιζόμενες PS-1 μεταλλάξεις αλλάζουν τη χωρική σχέση μεταξύ των καρβοξυτελικών και αμινοτελικών τερμάτων με τρόπο ώστε να αυξάνεται η εγγύτητα των δύο επιτόπων. Έτσι η ενεργή περιοχή του PS-1 γ-σεκρετάσης συμπλόκου, ευθυγραμμίζεται με το APP υπόστρωμα και ευνοείται η ενζυμική δραστηριότητα που παράγει Aβ 42 τεμάχια (Wolfe et Al., 1999) (σχήμα 4). Η αυξημένη Aβ 42 παραγωγή οδηγεί σε απώλεια της λειτουργίας της PS-1 που έχει σαν αποτέλεσμα έλλειμμα στη συναπτική πλαστικότητα, εξασθένηση της μοριακής σηματοδότησης, εξασθένηση των AMPA υποδοχέων μεσολαβημένων λειτουργιών και μείωση της CRE εξαρτώμενης γονιδιακής έκφρασης. Τα γεγονότα αυτά οδηγούν στον προοδευτικό νευροεκφυλισμό με απώλεια συνάψεων, δενδριτών, νευρώνων και αστρογλοίωση. Έτσι μέχρι και σήμερα ο ρόλος της PS-1 πιθανολογείται ανάμεσα στην άμεση ενζυμική δραστηριότητα (Wolfe et Al., 1999) ή τον έμμεσο ρόλο μέσω της διακίνησης ή ενεργοποίησης διαφόρων υποστρωμάτων ή άλλων συστατικών του γ-σεκρετάσης συμπλόκου. Το PS-2 γονίδιο προσδιορίστηκε στο χρωμόσωμα 1 (Rogaev et Al., 1995). Κωδικοποιεί ένα πεπτίδιο με 448 αμινοξέα με ομοιότητα αλληλουχίας με το PS-1 περίπου Σελίδα13 60%. Οι μεταλλάξεις στο PS-2 γονίδιο έχουν ήδη βρεθεί περισσότερες από 10 (http://www.molgen.ua.ac.be/admutations/default.cfm?mt=1&ml=1&page=mutbygene)

συνδέθηκαν με αύξηση του Αβ 42. Οι PS-2 λειτουργίες αλληλεπικαλύπτονται με τις PS-1 λειτουργίες και σήμερα γίνεται δεκτό ότι αποτελούν μάλλον σπάνιους πολυμορφισμούς παρά μεταλλάξεις που προκαλούν Ν.Α. (Walker et Al., 2005). Berezovska et Al.) και είναι μεταφρασμένο και επεξεργασμένο. Σχήμα 4 : Σημειώνεται η διαμόρφωση της PS-1 ανώριμης ολοπρωτεΐνης (Α) και η διαμόρφωση των λειτουργικά ενεργών PS-1 ετεροδιμερών (Β, Γ). Το σχήμα προέρχεται από το επιστημονικό ηλεκτρονικό περιοδικό «The Journal of Neuroscience", March 16, 2005 25(11):3009 3017 3009 (Oksana 5. ΑΠΟΛΙΠΟΠΡΩΤΕΪΝΗ Ε (ApoE) Η ανακάλυψη το 1993 ότι το αλληλόμορφο ε4 γονίδιο της ΑpoE, σχετίζεται με τον αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης Ν.Α., ήρθε να ενισχύσει τη γενετική προσέγγιση της νόσου. Το αλληλόμορφο ε4 γονίδιο εμφανίστηκε με συχνότητα 40% σε πληθυσμό με FAD καθυστερημένης - αρχής (Strittmattez et Al. 1993). Το γονίδιο της ΑpoΕ εντοπίζεται στο χρωμόσωμα 19 και περιέχει τέσσερα εξόνια και τρία ιντρόνια (Mahley et Al., 1999). Λόγω γενετικού πολυμορφισμού κωδικοποιούνται τρείς ισομορφές ΑpoΕ, η ε2, ε3, ε4. Η συχνότητα με την οποία αυτά εμφανίζονται είναι 75%, 15% και 10% αντίστοιχα (Mahley, 1988 ). Η ΑpoΕ στον άνθρωπο παράγεται κυρίως στο ήπαρ και αποτελείται από 299 αμινοξέα (Μ.Β. 34,2 kda) (Siest et Al., 1995). Σελίδα14 Η ΑpoΕ συμμετέχει κυρίως στο μεταβολισμό των λιπιδίων, ανακατανέμοντας τα τελευταία μεταξύ κυττάρων διαφορετικών οργάνων ή μεταξύ κυττάρων του ίδιου ιστού ή

οργάνου. Με τον τρόπο αυτό τα κύτταρα προμηθεύονται τα απαραίτητα λιπίδια που χρειάζονται για τον πολλαπλασιασμό ή την επούλωσή τους. Η ανεύρεση του mrna της ΑpoΕ στον εγκέφαλο, κατέδειξε το ρόλο της στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ), όπου εκκρίνεται κυρίως από τα αστροκύτταρα (Mahley et Al., 1999, Beffert et Al., 1998) και κυκλοφορεί στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό (ΕΝΥ) σαν μικρή και δισκοειδής λιποπρωτεΐνη, η οποία μεταφέρει χοληστερόλη και φωσφολιπίδια μεταξύ των κυττάρων, διατηρώντας την ομοιόσταση στο εγκεφαλικό περιβάλλον (Weisgraber, 1994, Weisgraber et Al., 1999). Στον εγκεφαλικό ιστό Ν.Α. βρέθηκε ότι η ποσότητα των αμυλοειδικών εναποθέσεων είναι αντιστρόφως ανάλογη με την ποσότητα του mrna της ΑpoΕ (Lambert et Al., 2005). Αυτή η αντίστροφη σχέση μπορεί να σημαίνει ότι η ΑpoΕ κατέχει ένα ρόλο στην Αβ αποδόμηση (Koistinaho et Al., 2004). Εξάλλου στα πλαίσια της υπόθεσης του αμυλοειδούς καταρράκτη, η ΑπόΕ4 μπορεί να συμμετέχει στο μεταβολισμό του APP αυξάνοντας την παραγωγή του Αβ με την προώθηση της ενδοκυτταρικής ανακύκλωσης του APP μορίου (Ye et Al., 2005) ή ακόμη και να υποκινεί τον ινιδισμό του Αβ πεπτιδίου (Holtzman et Al., 2000). Ένας άλλος πιθανός μηχανισμός προκύπτει από το σημαντικό ρόλο της ΑpoΕ στη μεταφορά της χοληστερόλης αφού αυτή είναι σημαντική στο σχηματισμό των λιπιδικών συνόλων του νευράξονα που απαιτούνται για την κυστοειδή αξονική μεταφορά και τη συντήρηση των συνάψεων (Hering et Al., 2003, Klopfenstein et Al., 2002). Τέλος η ΑpoΕ μπορεί να αυξάνει την TAU φωσφορυλίωση επιδρώντας στον κυτταροσκελετό και μετέχοντας στην ινιδική νευροπαθολογία (Brecht et Al., 2004, Tesseur et Al., 2000). Παρά το γεγονός ότι σε μοριακό επίπεδο, η ΑpoΕ εμπλέκεται στο νευροεκφυλισμό της Ν.Α. (Σχήμα 5) μέσα από διάφορες διαβάσεις, γενετικές επιδημιολογικές μελέτες, έχουν Σελίδα15 δείξει σαφώς ότι το ε4 αλλήλιο σχετίζεται με την ηλικία έναρξης της νόσου. Έτσι η Ν.Α. αρχίζει νωρίτερα στους ομοζυγώτες ε4/ε4 από ότι στους μη-φέροντες το γονίδιο ενώ οι

ετεροζυγώτες εμφανίζουν ένα ενδιάμεσο χρόνο έναρξης, τόσο σε περιπτώσεις FAD όσο και σε σποραδικές μορφές της νόσου. Μέσα από επιδημιολογικές μελέτες επίσης, ο συνδεδεμένος κίνδυνος Ν.Α. με το ε4 αλλήλιο εμφανίζει διαφορά μεταξύ ανδρών και γυναικών (Farrer et Al., 1997), διαφορά μεταξύ διαφορετικών εθνοτήτων με μεγαλύτερο κίνδυνο για τον Ιαπωνικό πληθυσμό και σχεδόν καθόλου κίνδυνο για κάποιους Αφρικανικούς πληθυσμούς στη Νιγηρία (Farrer et Al., 2003). Μελέτη στους Αφρικανο-Αμερικανικούς πληθυσμούς (Gureje et Al., 2006), όπου η παρουσία του ε4 αλληλόμορφου γονίδιου συνδέεται με αυξημένο κίνδυνο Ν.Α., εμπλέκει την πιθανότητα επίδρασης περιβαλλοντικών παραγόντων που μπορεί να προάγουν ή να καλύπτουν την επίδραση του ε4. Το βέβαιο είναι ότι μέσα από διαμήκεις επιδημιολογικές μελέτες, προκύπτει σαφώς ότι το ε4 αλληλόμορφο γονίδιο είναι ένας πραγματικός παράγοντας κινδύνου Ν.Α., που σχετίζεται με το χρόνο της έναρξης της νόσου ενώ ταυτόχρονα εμφανίζεται να έχει μικρή επίδραση στην ατομική επιβίωση (Khachaturian et Al., 2004). Σχήμα 5 : Πλάκες και συμπλέγματα που περιέχουν ΑpoΕ. Η εικόνα προέρχεται από τις παρουσιάσεις σε μορφή power point της ηλεκτρονικής διεύθυνσης του International Psychogeriatric Association http://www.ipaonline.org/neurosite/ppt/dm_apoe.ppt (Daniel Michaelson). Σελίδα16 6. ΑΠΟΔΟΜΗΣΗ ΤΟΥ Αβ ΠΕΠΤΙΔΙΟΥ ΣΤΗ Ν.Α. Ο μεταβολισμός της APP πρωτεΐνης και η αυξημένη Αβ παραγωγή κατέχουν κεντρική

θέση στην υπόθεση του αμυλοειδούς καταρράκτη. Πρόσφατα, ο ρόλος της αποδόμησης του Αβ πεπτιδίου έχει αναγνωριστεί όλο και περισσότερο στην ομοιόσταση του Αβ. Διάφορα ένζυμα έχουν περιγραφεί με δυνατότητα πρωτεόλυσης του Αβ και επομένως συμμετοχής τους στην παθογένεια της Ν.Α. Υπάρχουν πιθανώς πολλές πρωτεάσες με δυνατότητα διάσπασης του Αβ όμως οι πιο υποσχόμενοι αποδομητικοί υποψήφιοι είναι αυτοί που θα μας απασχολήσουν στη συνέχεια. 6.1 Νεπριλυσίνη (NEP) Πρόκειται για μια μεμβρανο-συνδεδεμένη γλυκοπρωτεΐνη πλάσματος που κωδικοποιείται από ένα γονίδιο που βρίσκεται στο χρωμόσωμα 3q21-3q27 (Roques et Al., 1993, Barker et Al., 1989). Αποτελείται από 750 αμινοξέα (Malfroy et Al., 1988) και διαθέτει μια κοντή αμινοτελική κυτταροπλασματική ουρά και μια μεγάλη εξωκυτταρική καρβοξυτελική περιοχή. Η τελευταία περιέχει ψευδαργυρο-δεσμευτικό μοτίβο που διευκολύνει την υδρόλυση εξωκυτταρικών ολιγοπεπτιδίων (<5 kda) στην αμινική πλευρά των υδρόφοβων υπολειμμάτων τους (Barnes et Al., 1995, Turner et Al., 2001). Εκφράζεται σε πολλούς ιστούς (Erdos et Al., 1988) ενώ στον εγκέφαλο εκφράζεται στις κυτταρικές μεμβράνες σε περιοχές τρωτές στην εναπόθεση αμυλοειδικών πλακών, όπως ο ιππόκαμπος (Fukami et Al., 2002, Iwata et Al., 2002). Ανοσοϊστοχημικές μελέτες σε εγκεφάλους της Ν.Α. έδειξαν ότι το NEP mrna και η πρωτεΐνη, ήταν σημαντικά χαμηλότερες στη Ν.Α. από ότι σε παρόμοιας ηλικίας φυσιολογικούς εγκεφάλους ελέγχου (Wang et Al., 2003). Οι μειώσεις εμφανίστηκαν εκλεκτικά στις τρωτές από τη νόσο περιοχές και όχι σε άλλες εγκεφαλικές δομές που δεν συμμετέχουν στη νόσο (Caccamo et Al., 2005). Επίσης το NEP μειώθηκε και στο ΕΝΥ των ασθενών με υποκλινική μορφή της νόσου (Masahiro et Al., 2005), ενώ τα NEP επίπεδα ήταν Σελίδα17 υψηλότερα σε ασθενείς με καλύτερα κλινικά γνωστικά σκορ, ανεξάρτητα από την ύπαρξη ή μη φλοιωδών εναποθέσεων αμυλοειδούς (Wang et Al., 2005).

Συνολικά φαίνεται ότι το ΝΕP συμβάλλει στον καταβολισμό του Αβ πεπτιδίου, διασπώντας τόσο μονομερείς όσο και ολιγομερείς μορφές (Kanemitsu et Al., 2003), και ενδοκυτταρικά και εξωκυτταρικά (Hama et Al., 2004). 6.2 Μετατρεπτικό ένζυμο ενδοθηλίνης Είναι μια διαμεμβρανική μεταλλοπρωτεάση που καταλύει τη μετατροπή της ανενεργού προ-ενδοθηλίνης σε αγγειοενεργό ενδοθηλίνη. Έχουν βρεθεί δύο ισομορφές, η ECE-1 και ECE-2 (Xu et Al., 1994), αλλά σαν πιθανό αποικοδομητικό Αβ ένζυμο προτείνεται μόνο η ECE-1 (Eckman et Al., 2001). Η ECE-1 είναι μια μεμβρανο-συνδεδεμένου τύπου μεταλλοπρωτεάση που κωδικοποιείται από ένα μόνο γονίδιο στο χρωμόσωμα 1 (1p36) (Xu et Al., 1994), αποτελείται από 758 αμινοξέα (Shimada et Al.,1995) και εκφράζεται στα αγγειακά ενδοθηλιακά κύτταρα όλων των οργάνων (Davenport et Al., 2000, Korth et Al., 1999). Η ECE-1 εκφράζεται ευρέως στον εγκέφαλο και συγκεκριμένα στους νευρώνες του διεγκέφαλου, το εγκεφαλικό στέλεχος, τους βασικούς πυρήνες, τον εγκεφαλικό φλοιό, το παρεγκεφαλιδικό ημισφαίριο, τις αμυγδαλές και τον ιππόκαμπο (Naidoo et Al., 2004). Ο Eckman και οι συνάδελφοί του έδωσαν τα πρώτα στοιχεία που δείχνουν ότι η ECE- 1 μπορεί να διασπά το Αβ. Βρήκαν ότι σε καλλιεργημένα κύτταρα ωοθηκών κινέζικων χάμστερ που στερούνται την ενδογενή ECE, παρατηρήθηκε μείωση του εξωκυτταρικού Αβ μέχρι 90% παρουσία της ECE-1 (Eckman et Al., 2001). Εξάλλου ποντίκια ανεπαρκή στην ECE-1, εμφάνισαν επίπεδα Αβ 40 και Αβ 42 πολύ υψηλότερα σε σύγκριση με παρόμοιας ηλικίας φυσιολογικά ποντίκια ελέγχου. Συνολικά προτείνεται ότι η ECE-1 δραστηριότητα σχετίζεται με την αποδόμηση του Αβ in vivo (Eckman et Al., 2003). 6.3 Αποικοδομητικό ένζυμο της ινσουλίνης (IDE) Σελίδα18 Το IDE είναι μια ψευδαργυρο-μεταλλοπεπτιδάση που αποτελείται από 1019 αμινοξέα (Affholter et Al., 1988), κωδικοποιείται από ένα γονίδιο στο χρωμόσωμα 10q23-q25

(Affholter et Al., 1990) και υδρολύει εκτός από την ινσουλίνη και πολλά άλλα πεπτίδια μεταξύ των οποίων και η ενδοκυτταρική περιοχή του APP μορίου (Duckworth et Al., 1998, Selkoe, 2001 ). Τα πρώτα στοιχεία που δείχνουν ότι το IDE σχετίζεται με την αποικοδόμηση του Αβ, δόθηκαν από τους Kurochkin και Goto (Kurochkin et Al., 1994). Αυτοί βρήκαν ότι το συνθετικό Αβ συνδέεται με το IDE στα κυτταροπλασματικά μέρη του εγκεφάλου αρουραίων. Στη συνέχεια μια IDE δραστηριότητα βρέθηκε τόσο στα διαλυτά όσο και στα μέρη της συναπτικής μεμβράνης μεταθανάτιου ανθρώπινου εγκεφάλου, που αποικοδόμησε τα Αβ πεπτίδια (McDermott et Al., 1997). Διαγονιδιακά ποντίκια που υπερεκφράζουν IDE (knockin) εμφάνισαν σημαντική μείωση του σημαντικού αμυλοειδούς φορτίου σε σχέση με ποντίκια με αδρανοποιημένο γονίδιο IDE (knockout) (Leissring et Al., 2003). Η διαπίστωση ότι το IDE mrna αλλά και η πρωτεΐνη βρέθηκαν μειωμένα στον ιππόκαμπο ασθενών με N.A. (Cook et Al., 2003) ενώ ανοσο-ιστοχημικές μελέτες έδειξαν ότι το IDE βρίσκεται στις αμυλοειδείς πλάκες στον εγκέφαλο της Ν.Α. (Bernstein et Al., 1999), αποτελούν ισχυρά στοιχεία για τον αποικοδομητικό ρόλο του IDE στο Αβ πεπτίδιο και τον πιθανό ρόλο που μπορεί να διαδραματίζει στην αμυλοειδή παθολογία της Ν.Α. 6.4 Μετατρεπτικό ένζυμο της αγγειοτενσίνης (ACE) Είναι μια μεμβρανο-συνδεδεμένου τύπου μεταλλοπρωτεάση και εμφανίζεται με δύο ισομορφές (ACE-1, ACE-2) (Guy et Al., 2005). Αποτελείται από 732 αμινοξέα (Ehlers et Al., 1989), καταλύει τη μετατροπή της ανενεργού αγγειοτενσίνης Ι στην ενεργό αγγειοτενσίνη ΙΙ (Rigat et Al., 1990), μέσω των δύο ενεργών πρωτεολυτικά περιοχών του που βρίσκονται στο αμινοτελικό και καρβοξυτελικό άκρο αντίστοιχα. Το ACE εκφράζεται ευρέως στο ΚΝΣ (Saavedra et Al., 1982, McKinley et Al., 2003) Σελίδα19 και πρώτοι ο Ηu και οι συνάδελφοί του έδειξαν ότι μπορεί να διασπάσει in vitro το Αβ πεπτίδιο στη θέση μεταξύ Asp7-Ser8 (Turner et Al., 2002). Πρόσφατα οι Hemming και

Selkoe, έδειξαν ότι οι ενεργές πρωτεολυτικά περιοχές του ACE συμβάλλουν στην Αβ αποικοδόμηση (Hemming et Al., 2005). Εκτός όμως από αυτό, σημαντική ήταν η παρατήρηση ότι η καπτοπτρίλη (ευρέως συνταγογραφούμενος, ανασταλτικός παράγοντας ACE, στην υπέρταση) παρεμπόδισε τη διάσπαση Αβ στο καλλιεργητικό μέσο. Η παρατήρηση αυτή θα μπορούσε να είναι πολύ σημαντική λόγω της ενδεχόμενης αύξησης του συνολικού αμυλοειδικού φορτίου στον εγκέφαλο υπερτασικών ασθενών που χρησιμοποιούν ανασταλτικούς παράγοντες ACE. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα επίπεδα ACE στους μεταθανάτιους εγκεφάλους ασθενών με Ν.Α. (Arregui et Al., 1982), βρέθηκαν αυξημένα σε σύγκριση με φυσιολογικούς εγκεφάλους ελέγχου (Wang et Al., 2005). Αυτό μπορεί να σημαίνει ότι η προς τα πάνω ρύθμιση του ACE στη Ν.Α., ίσως είναι μια αντισταθμιστική απάντηση στη συσσώρευση του Αβ. 6.5 Σύστημα ενεργοποίησης πλασμίνης στη Ν.Α. Η πλασμίνη είναι μια πρωτεάση σερίνης, σημαντική για την πρωτεόλυση πολλών εξωκυτταρικών τμημάτων (Werb, 1997). Αποδομεί επίσης το Αβ πεπτίδιο (Tucker et Al., 2004, Wnendt et Al., 1997) ενώ μειώνει και την παραγωγή του Αβ μέσω της πλασμινομεσολαβημένης διάσπασης του ΑPP που περιλαμβάνει την α περιοχή και επομένως η ακολουθούμενη γ διάσπαση δεν καταλήγει στο αμυλοειδές Αβ (Ledesma et Al., 2000). Η διάσπαση του πλασμινογόνου, που οδηγεί σε πλασμίνη, συμβαίνει μέσω του ενεργοποιητή του πλασμινογόνου τύπου ουροκινάσης (upa) ή ιστικού τύπου (tpa). Μελέτες έχουν δείξει ότι ο tpa μπορεί να ενεργοποιηθεί από το Αβ στη Ν.Α. (Kingston et Al., 1995, Wnendt et Al., 1997) και στη συνέχεια να υπάρξει η προστατευτική δράση της πλασμίνης. Το μοντέλο αυτό προτείνει την ύπαρξη ενός λειτουργικού άξονα tpa/πλασμίνης που απαιτείται Σελίδα20 για την ομοιόσταση του αμυλοειδούς φορτίου στη Ν.Α. Πράγματι σε εγκεφάλους ασθενών της Ν.Α. τα επίπεδα πλασμίνης βρέθηκαν μειωμένα (Ledesma et Al., 2003). Η παρατήρηση

όμως ότι ανεπαρκή σε πλασμινογόνο ποντίκια δεν παρουσίασαν αύξηση του Αβ στον εγκέφαλο, δείχνει ότι ο άξονας tpa/πλασμίνης δε ρυθμίζει τα επίπεδα Αβ σε φυσιολογικές συνθήκες (Tucker et Al., 2004) αλλά ίσως ενεργοποιείται από παθολογικά Αβ σύνολα. 7. ΠΡΩΤΕΪΝΗ TAU (ΕΝΔΟΚΥΤΤΑΡΙΑ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ) Η πρωτεΐνη TAU ανήκει στις μικροσωληναριακά συνδεδεμένες πρωτεΐνες (MAPs). Ανακαλύφθηκε αρχικά από τον Weingarten (Weingarten et Al., 1975) σαν πρωτεΐνη που υποκινεί τα μικροσωληνάρια να συναθροιστούν. Κωδικοποιείται από γονίδιο που χαρτογραφήθηκε στο μακρύ βραχίονα του χρωμοσώματος 17 (17q21) (Neve et Al., 1986). Αποτελείται από ένα καρβοξυτελικό μισό που περιέχει τρείς ή τέσσερις επαναλήψεις οι οποίες συνιστούν τις συνδετικές περιοχές με τα μικροσωληνάρια (Lee et Al., 1989, Panda et Al., 1995) και από αμινοτελικά μέρη που εξέχουν από την επιφάνεια των μικροσωληναρίων, είναι ιδιαίτερα όξινα και μπορούν να αλληλεπιδράσουν με άλλα κυτταροσκελετικά στοιχεία και τη μεμβράνη πλάσματος (Hirokawa et Al., 1988, Brandt et Al., 1995 ). Στους νευρώνες εμφανίζει αξονική κατανομή και αυτή η διαμερισματική ειδικότητα φαίνεται να υποβοηθά την οργάνωση της νευρωνικής πολικότητας, το διάστημα των ενδομικροσωληναριακών αποστάσεων και την συνολική μικροσωληναριακή κατανομή και αρχιτεκτονική (Heidemann et Al., 1981, Baas et Al., 1988, Nadelhaft, 1974). Εκτός όμως από την σταθεροποίηση που προκαλεί στα συγκεντρωμένα μικροσωληνάρια επιτρέποντας την νευριτική επέκταση και σταθεροποίηση (Caceres and Kosik, 1990, Drubin and Kirschner, 1986), ανταγωνίζεται με την κινητική πρωτεΐνη κινεσίνη για τη σύνδεση με τα μικροσωληνάρια οδηγώντας σε παρεμπόδιση της αξονικής μεταφοράς (Tatebayashi et Al., 2004), μιτοχονδρίων, κύστεων και ενδοπλασματικού δικτύου (Ebneth et Al., 1998). Είναι πιθανόν, η ισορροπία ανάμεσα στις δύο αυτές λειτουργίες, (μικροσωληναριακή σταθεροποίηση παρεμπόδιση αξονικής Σελίδα21 μεταφοράς) να είναι απαραίτητη για τη σωστή αξονική μεταφορά μέσω των σταθερών μικροσωληναρίων. Τέλος η δυνατότητα να αλληλεπιδρά με τα μιτοχόνδρια (Rendon et Al.,

1990), τη μεμβράνη πλάσματος (Brandt et Al., 1995) και τα νουκλεϊνικά οξέα (Kampers et Al., 1996), προτείνει τη δυνατότητα η TAU πρωτεΐνη να μπορεί να εμφανίζει δράση μεσολαβητή μεταξύ των μικροσωληναρίων και αυτών των οργανιδίων. Η εναλλακτική σύνδεση του mrna του γονιδίου TAU, οδηγεί σε έξι ισομορφές TAU (Andreadis et Al., 1992). Αυτές διαφέρουν μεταξύ τους από την εμφάνιση τριών (3 R) ή τεσσάρων (4 R) επαναλήψεων 31 ή 32 αμινοξέων στο καρβοξυτελικό μισό που αποτελούν ουσιαστικά τις δεσμευτικές περιοχές με τα μικροσωληνάρια (ΜΤs) ενώ οι διαφορές του αμινοτελικού άκρου καθορίζονται από την απουσία ή την εμφάνιση ένθετων 29 ή 58 αμινοξέων (0Ν-1Ν-2Ν) (Goedert et Al., 1989) που πιθανότερα επηρεάζει τις μεταξύ των ΜΤs αποστάσεις μέσω της δημιουργίας γεφυρών μεταξύ παρακειμένων MTs. Παρά το γεγονός ότι η TAU πρωτεΐνη βρέθηκε και ταυτοποιήθηκε σαν φωσφοπρωτεΐνη το 1977 (Cleveland et Al., 1977), τράβηξε το ερευνητικό ενδιαφέρον αρκετά χρόνια μετά όταν απομονώθηκε σαν κύριο πρωτεϊνικό συστατικό των νευροϊνιδικών συμπλεγμάτων (NFTs) στη Ν.Α., σε μια ανώμαλα ή υπερφωσφορυλιωμένη μορφή (Grundke- Iqbal et Al., 1986). Δεδομένης της ευθείας αναλογίας μεταξύ της δριμύτητας της άνοιας και της ανάπτυξης του νευροϊνιδικού δικτύου κάτι που περιγράφηκε από τους Braak και Braak (Braak H, Braak E., 1991) και κατόπιν από τον Delacourte et Al. (Delacourte et Al., 1999) η παθολογία της ΤΑU πρωτεΐνης βρέθηκε στο επίκεντρο του ερευνητικού ενδιαφέροντος. Έρευνες πάνω στο σύστημα φωσφορυλίωσης / αποφωσφορυλίωσης, αποδόμησης αλλά και μοριακών μηχανισμών τοξικότητας των TAU ολιγομερών ή πολυμερών συμπλεγμάτων, έδωσαν ένα εκπληκτικό σε όγκο μέγεθος στοιχείων που δείχνουν την άμεση σύνδεση της παθολογίας TAU με την παθογένεια της Ν.Α. 7.1 Φωσορυλίωση TAU πρωτεΐνης Σελίδα22 Η TAU πρωτεΐνη είναι φυσιολογικά φωσφορυλιωμένη σε περίπου 20 υπολείμματα σερίνης και θρεονίνης (Hasegawa et Al., 1992, Morishima-Kawashima et Al., 1995) και η

στοιχειομετρική ανάλυση δείχνει μια περιεκτικότητα 2-3 ml φωσφορικών αλάτων ανά mol TAU (Ksiezak-Reding et Al., 1992, Kenessey et Al., 1993). Οι περισσότερες από τις περιοχές φωσφορυλίωσης εντοπίζονται κοντά στις μικροσωληναριακές δεσμευτικές περιοχές και η αλλαγή της διαμόρφωσης του μορίου της πρωτεΐνης που ακολουθεί τη φωσφορυλίωση (Hagestedt et Al., 1989), καθορίζει τη χημική συγγένεια σύνδεσης TAU-μικροσωληναρίων (MTs). Πολυάριθμες έρευνες έχουν εντοπίσει ικανό αριθμό πρωτεϊνικών κινάσεων για τις οποίες το μόριο TAU αποτελεί καθολικό υπόστρωμα. Αυτές που φαίνεται πιθανό να έχουν σημαντικό ρόλο στην TAU φωσφορυλίωση στον εγκέφαλο είναι η κινάση -3β συνθετάση του γλυκογόνου (GSK-3β), η κυκλινο-εξαρτώμενη κινάση 5 (cdk5), η camp-εξαρτώμενη πρωτεϊνική κινάση (PKA), η Ca-εξαρτώμενη κινάση ΙΙ της καλμοδουλίνης (CaMK-II) και οι stress-ενεργοποιούμενες πρωτεϊνικές κινάσες (Johnson et Al., 2004). Η φωσφορυλίωση TAU επί διαφόρων κυρίων και μη-κυρίων τόπων, συνεπάγεται μείωση της δέσμευσης TAU-MTs, η οποία διαφοροποιείται ποσοτικά ανάλογα των τόπων φωσφορυλίωσης. Επί πλέον προάγει την τάση αυτοσυγκέντρωσης των TAU μορίων προς σχηματισμό ινιδίων, αποδίδοντας σε μια εγγενή πρωτεΐνη σημαντικό ρόλο στη νευροϊνιδική παθολογία. 7.2 Αποφωσφορυλίωση TAU πρωτεΐνης Η ομοιόσταση του επιπέδου φωσφορυλίωσης της TAU πρωτεΐνης, εξαρτάται από τη δράση φωσφατασών οι οποίες καταλύουν την αντίδραση αποφωσφορυλίωσης. Διάφορες σημαντικές φωσφατάσες έχουν απομονωθεί στον εγκέφαλο. Ως σημαντικότερη αναγνωρίζεται η PP2A, στη δραστηριότητα της οποίας αποδίδεται το 70% της συνολικής αποφωσφορυλιωτικής δραστηριότητας. Άλλες λιγότερο σημαντικές φωσφατάσες είναι η PP1, η PP2B και η PP5, οι οποίες σε ένα ποσοστό περίπου 10% αντίστοιχα, αποφωσφορυλιώνουν Σελίδα23 την TAU πρωτεΐνη (Liu et Al., 2005). Κάθε παρέκκλιση από την ισορροπία φωσφορυλίωσης/αποφωσφορυλίωσης της TAU

πρωτεΐνης, θα οδηγήσει σε παρεκκλίνουσα ή υπερβολική TAU φωσφορυλίωση, εμφάνιση τοξικής δράσης του TAU μορίου και τέλος σχηματισμό νευροϊνιδικών συμπλεγμάτων (NFTs). Οι διαδικασίες αυτές περιγράφουν ουσιαστικά τον ενδοκυτταρικό παθογενετικό μηχανισμό της Ν.Α. (Drewes et Al., 1992, Drewes et Al., 1993). 7.3 Ανισορροπία φωσφορυλίωσης/αποφωσφορυλίωσης TAU στη Ν.Α. Το μόριο της TAU πρωτεΐνης περιέχοντας υπολείμματα αμινοξέων σερίνης και θρεονίνης σε ποσοστό περίπου 20%, αποτελεί καθολικό υπόστρωμα για πολλές κινάσες και φωσφατάσες (Gong et Al., 2005). Ανοσο-ιστοχημικές μελέτες έχουν προσδιορίσει περισσότερες από 12 πρωτεϊνικές κινάσες και φωσφατάσες στα NFTs από τον εγκέφαλο ασθενών με Ν.Α., αλλά είναι απίθανο όλα αυτά τα ένζυμα να καταλύουν in vivo την αντίδραση φωσφορυλίωσης/αποφωσφορυλίωσης της TAU πρωτεΐνης. Δεδομένου ότι τα NFTs είναι ιδιαίτερα κολλώδη σύνολα, ο συνεντοπισμός διαφόρων ενζύμων μπορεί να αφορά μια πιθανή απομάκρυνση διαφόρων πρωτεϊνών σημαντικών για τη λειτουργία των κυττάρων (Alonso et Al., 1997, Hernandez et Al., 2001). Εξάλλου από τις διάφορες κινάσες, μαζί με τα μικροσωληνάρια έχουν συν-καθαριστεί μόνο η GSK-3β και η cdk-5 (Hosoi et Al., 1995). Η cdk-5 ενεργοποιείται από τη ρυθμιστική πρωτεΐνη p35 η οποία εκφράζεται στους νευρώνες (Tsai et Al., 1994, Lew et Al., 1994 ). Η περικομμένη μορφή της p35, γνωστή σαν p25, δεσμεύει τη cdk-5 προκαλώντας απορρύθμιση του ενζύμου (Patrick et Al., 1999), κάτι όμως που αντικρούεται από άλλα εργαστήρια (Tandon et Al., 2003). Η GSK-3β είναι άφθονη στον εγκέφαλο και φωσφορυλιώνει το ενδογενές TAU (Hong et Al., 1997, Woodgett, 1990). Είναι ενδιαφέρον ότι η φωσφορυλίωση συμβαίνει τόσο σε κύριες όσο και σε μη-κύριες περιοχές (Cho et Al., 2004), οδηγώντας σε μείωση της δυνατότητας σύνδεσης TAU-MTs (Cho et Al., 2003). Σελίδα24 Η δραστηριότητα των φωσφατάσεων στον εγκέφαλο και κυρίως της PP2A, είναι αυτή που θα οδηγήσει στον έλεγχο του επιπέδου φωσφορυλίωσης της TAU πρωτεΐνης. Η υπόθεση

της μειωμένης έκφρασης και δραστικότητας της PP2A έχει αποδειχθεί πειραματικά σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου (Liu et Al., 2005) ασθενών με Ν.Α. Ως εκ τούτου, θεμέλιο της υπερφωσφορυλίωσης της TAU πρωτεΐνης, εμφανίζεται να είναι η προς τα κάτω ρύθμιση της PP2A η οποία εκτός από την ανεπαρκή TAU αποφωσφορυλίωση, μπορεί να ενεργοποιήσει συγκεκριμένες κινάσες όπως PKA (Tanaka et Al., 1998), CaMK-II (Bennecib et Al., 2001) που θα προκαλέσουν αύξηση της TAU φωσφορυλίωσης. Οι αιτίες της προς τα κάτω ρύθμισης της PP2A δεν είναι απόλυτα γνωστές. Δεδομένου ότι η δραστικότητα και των PP1 και PP5 φωσφατάσεων οι οποίες επίσης συμβάλλουν στην TAU αποφωσφορυλίωση βρέθηκε μειωμένη στους εγκεφάλους ασθενών με Ν.Α. (Liu et Al., 2005), θα πρέπει να υπάρχει ένας κοινός παράγοντας που ρυθμίζει αρνητικά τη δραστικότητα των κυριότερων φωσφατάσεων στον εγκέφαλο και οδηγεί σε ανώμαλα υπερφωσφορυλιωμένη TAU πρωτεΐνη. 7.4 Ανώμαλη υπερφωσφορυλίωση TAU πρωτεΐνης στη Ν.Α. Ο προσδιορισμός τριπλάσιας ή τετραπλάσιας ποσότητας φωσφορικών αλάτων στην TAU πρωτεΐνη που απομονώνεται με βιοψία σε εγκεφάλους ασθενών με Ν.Α., σε σχέση με φυσιολογικούς εγκεφάλους ελέγχου (Ksiezak-Reding et Al., 1992, Kenessey et Al., 1993), έχει υποκινήσει πολλές μελέτες σχετικά με την έκταση, τις περιοχές φωσφορυλίωσης και το ρόλο της υπερφωσφορυλιωμένης TAU πρωτεΐνης στην παθογένεια της Ν.Α. Και οι έξι TAU ισομορφές βρέθηκαν να είναι υπερφωσφορυλιωμένες στη Ν.Α. Έτσι τουλάχιστο 37 υπολείμματα σερίνης/θρεονίνης βρέθηκαν να είναι φωσφορυλιωμένα, αριθμός που αντιστοιχεί στο 50% περίπου των υπολειμμάτων σερίνης/θρεονίνης του TAU μορίου. Η φωσφορυλίωση σε πολλαπλές περιοχές, θεωρείται απαραίτητη για την εξάλειψη της φυσιολογικής βιολογικής TAU δραστηριότητας (Seubert et Al., 1995). Πολλές από τις περιοχές φωσφορυλίωσης βρίσκονται φωσφορυλιωμένες και σε φυσιολογικούς εγκεφάλους Σελίδα25 ελέγχου, όμως μερικές από αυτές έχουν βρεθεί μόνο σε εγκεφάλους ασθενών με Ν.Α. Αυτές οι περιοχές (κύριες περιοχές) περιλαμβάνουν Thr 212 / Ser 214, Thr 231 / Ser 235 (Hoffmann

et Al., 1997) και Ser 422 (Hasegawa et Al., 1996, Bussiere et Al., 1999). Επομένως η TAU πρωτεΐνη στη Ν.Α. βρίσκεται υπερφωσφορυλιωμένη (σε μεγάλη έκταση) και ανώμαλα φωσφορυλιωμένη (σε μοναδικές ή κύριες περιοχές). Πρόσφατες μελέτες προτείνουν ότι η TAU πρωτεΐνη είναι φωσφορυλιωμένη στη Ν.Α. και σε υπολείμματα τυροσίνης (Tyr). Η περιοχή χαρτογραφήθηκε σαν Tyr 18 (Bhaskar et Al., 2005) ενώ ο Williamson et Al. (Williamson et Al., 2002) κατέδειξαν ότι σε φλοιώδεις καλλιέργειες εγκεφάλου με ταυτόχρονη επεξεργασία Αβ, προκλήθηκε φωσφορυλίωση της Tyr 29. Επιπλέον Tyr 394 βρέθηκε επίσης φωσφορυλιωμένη σε βιοψία εγκεφάλου με Ν.Α. (Derkinderen et Al., 2005), όμως η φωσφορυλίωση των τυροσινικών υπολειμμάτων δεν έχει διευκρινιστεί αν είναι στοιχειομετρικά σημαντική ή σχετίζεται άμεσα με την παθογένεια Ν.Α. Το μόνο που παραμένει βέβαιο είναι ότι η ανώμαλη υπερφωσφορυλίωση TAU είναι κρίσιμη στο νευροεκφυλισμό της Ν.Α. 7.5 Τοξικότητα φωσφο -TAU στη Ν.Α. Είναι γνωστό ότι το υπερφωσφορυλιωμένο TAU εμφανίζει μειωμένη χημική συγγένεια στη σύνδεσή του με τα MTs, με συνέπεια μείωση της μικροσωληναριακής σταθερότητας. Το υπερφωσφορυλιωμένο TAU όμως, κερδίζει τοξική δραστηριότητα από το γεγονός ότι απομακρύνει άλλες μικροσωληναριακά συνδεδεμένες πρωτεΐνες (MAPs) όπως (MAP1, MAP2) από τα MTs και προκαλεί μικροσωληναριακή αποσύνθεση (σχήμα 6) (Alonso Adel et Al., 1997, Alonso Adel et Al., 1996). Η διακοπή του μικροσωληναριακού δικτύου στους νευρώνες δυσχεραίνει την αξονική μεταφορά και οδηγεί σε παλίνδρομη εκφύλιση και νευρωνικό θάνατο. In vitro μελέτες κατέδειξαν ότι η επίδραση στη βιολογική λειτουργία της TAU, διαφέρει ανάλογα με τις περιοχές φωσφορυλίωσης. Σελίδα26 Έτσι η φωσφορυλίωση σε Ser 262 και Thr 231 μείωσαν τη δέσμευση TAU-MTs κατά 35% και 25% αντίστοιχα (Sengupta et Al., 1998).

Σχήμα 6 : Νευροϊνιδική παθολογία. Αποσταθεροποίηση μικροσωληναρίων. Προέλευση εικόνας από την ηλεκτρονική διεύθυνση : http://www.web-books.com/elibrary/medicine/neurological/images/alzheimer_tau.jpg (μεταφρασμένο και τροποποιημένο). Σε κυτταρικές καλλιέργειες διαπιστώθηκε ότι φωσφορυλίωση στις περιοχές Ser 199 / Ser 202 / Thr 205, Thr 231 / Ser 235, Ser 262 / Ser 356, είναι κρίσιμη για την εμφάνιση τοξικότητας της TAU η οποία διαχωρίζει και απομακρύνει τις φυσιολογικές MAPs πρωτεΐνες από τα MTs. Εκτός όμως από την τοξική δράση και τη μείωση της αλληλεπίδρασης TAU-MTs, η υπερφωσφορυλίωση προκαλεί και μια τάση αυτοσυνάθροισης των TAU μορίων προς σχηματισμό TAU συνόλων (Vega et Al., 2005). Τα υπερφωσφορυλιωμένα μόρια TAU σχηματίζουν διαλυτά ολιγομερή σύνολα και Σελίδα27 στη συνέχεια αδιάλυτα νευροϊνίδια. Έχει προταθεί ότι τα ενδιάμεσα σύνολα TAU εμπλέκονται στο νευροεκφυλισμό (Wittmann et Al., 2001) παρά οι ινιδικοί σχηματισμοί.

Μετά το θάνατο του νευρώνα τα ινίδια βρίσκονται εξωκυττάρια σαν πλέγμα φάντασμα (enft) όπως περιγράφτηκε για πρώτη φορά από τον Alois Alzheimer (Alzheimer A., 1911). Μελέτες σε ιπποκάμπιους νευρώνες έχουν βρει μια αντίστροφη σχέση μεταξύ αριθμού enfts και αριθμού επιζώντων νευρώνων (Goedert, 1999). Αυτό προτείνει ότι ο νευροεκφυλισμός αφενός προηγείται της εμφάνισης NFTs και αφετέρου νευρώνες ανθεκτικοί στις νευροϊνιδικές βλάβες μπορούν να επιβιώσουν για μακρά χρονική περίοδο (Morsch et Al., 1999). Έχει προταθεί ότι ο πολυμερισμός του υπερφωσφορυλιωμένου TAU προς ινίδια, δρα προστατευτικά προς το νευρώνα αφού απομακρύνει το τοξικό φωσφο-tau που συσσωρεύεται στο κύτταρο (Lee et Al., 2005). Σε κάθε περίπτωση όμως, ακόμη και αν ο σχηματισμός νευροϊνιδίων έχει προστατευτικό χαρακτήρα, δεν κατορθώνει να προστατεύσει τα κύτταρα από τον εκφυλισμό και έτσι η νευρική απώλεια και το νευροϊνιδικό δίκτυο αυξάνονται παράλληλα με την πρόοδο της ασθένειας (Gomez-Isla et Al., 1997). Άρα η νευροϊνιδική παθολογία μαζί με τις αμυλοειδείς πλάκες, παραμένουν η κύρια ιστοπαθολογική σφραγίδα της νόσου. 7.6 Νευροϊνιδικός εκφυλισμός στη Ν.Α. Η ανώμαλη υπερφωσφορυλίωση της TAU, την απομακρύνει από τα MTs με αποτέλεσμα αύξηση της συγκέντρωσης της ενδονευρωνικής TAU και της εν συνεχεία συνάθροισής της σε ινίδια. Περίπου σε ποσοστό 95%, αυτά αποτελούνται από κατά ζεύγη ελικοειδείς ίνες (PHFs) και στο υπόλοιπο 5% από ευθείες ίνες (SFs) (Goedert et Al., 1992) (σχήμα 7). Εκτός από τις κινάσες και φωσφατάσες, μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις του TAU μορίου, μπορούν να συμβάλουν στην ανώμαλη υπερφωσφορυλίωσή του και τη μετατροπή σε Σελίδα28 PHFs. Αυτές είναι κατά κύριο λόγο η ακυλίωση και η γλυκοζυλίωση.

http://www.medscape.com/viewarticle/413197 (Gengiz Geula). Σχήμα 7 : Άποψη τμήματος εγκεφαλικού φλοιού ενός ασθενή με νόσο Alzheimer. Απεικονίζονται χαρακτηριστικά τα νευροϊνιδικά συμπλέγματα (NTFs), που περιέχουν υπερφωσφορυλιωμένο TAU. Η εικόνα προέρχεται από την ηλεκτρονική διεύθυνση : Η TAU πρωτεΐνη μέσω ενός γλυκοσιδικού δεσμού στις ομάδες υδροξυλίου Ser / Τhr με τη β-n-ακετυλογλυκοζαμίνη, τροποποιείται στα υπολείμματα Ser / Τhr όπως ακριβώς κάνουν τα φωσφορικά άλατα. Η τροποποίηση είναι γνωστή σαν OGlcN-ακυλίωση και θα μπορούσε να επηρεάσει τη φωσφορυλίωση TAU. Πρόσφατες μελέτες έδειξαν ότι η TAU φωσφορυλίωση είναι ρυθμισμένη αντίστροφα από την OGlcN-ακυλίωση (Robertson et Al., 2004 ). Είναι ενδιαφέρον ότι η τροποποίηση αυτή στηρίζεται στο μεταβολισμό της γλυκόζης στον εγκέφαλο που παρέχει UDP-GlcNAc σαν χορηγό της πρωτεϊνικής OGlcN-ακυλίωσης (Liu et Al., 2004). Τα στοιχεία αυτά συνδέουν την εξασθενημένη λήψη ή το μειωμένο μεταβολισμό της γλυκόζης στον εγκέφαλο ασθενών με Ν.Α., με αρνητική ρύθμιση της OGlcN-ακυλίωσης και επαγωγή της TAU φωσφορυλίωσης που οδηγεί σε νευροϊνιδικό εκφυλισμό (Gong et Al., 2006). Μια άλλη τροποποίηση στα υπολείμματα ασπαραγίνης από ολιγοσακχαρίτες είναι η Ν-γλυκοζυλίωση που συμβαίνει μόνο στον εγκέφαλο ασθενών με Ν.Α. Η τροποποίηση αυτή διευκολύνει την ανώμαλη υπερφωσφορυλίωση της TAU πρωτεΐνης (Liu et Al., 2002) και Σελίδα29 οδηγεί επίσης στο σχηματισμό PHFs. Τα ινίδια αυτά, μετά το θάνατο του νευρώνα

βρίσκονται στο εξωκυττάριο διάστημα σαν NFTs και παρά το ότι εμφανίζονται αδρανή, με την πρόοδο της νόσου αυξάνονται σε μέγεθος, προωθούν το νευρωνικό θάνατο και έτσι προτείνεται και για το εξωκυτταρικό TAU ένας παθογενετικός ρόλος στη Ν.Α. 8. Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΦΛΕΓΜΟΝΗΣ ΣΤΗΝ ΠΑΘΟΓΕΝΕΙΑ ΤΗΣ Ν.Α. Οι αμυλοειδείς πλάκες και τα νευροϊνιδικά συμπλέγματα (NFTs) βρίσκονται χαρακτηριστικά στη Ν.Α., όμως μπορεί να βρεθούν και σε εγκεφάλους ασθενών με άλλες νευροεκφυλιστικές ασθένειες που δεν παρουσιάζουν κανένα γνωστικό ή νευρολογικό έλλειμμα (Lee et Al., 2001). Η παρατήρηση αυτή προτείνει ότι στην αμυλοειδή εναπόθεση και στο σχηματισμό νευροϊνιδίων πρέπει να συμβάλλουν πρόσθετοι παράγοντες ώστε να προκύπτουν τα κλινικά συμπτώματα της Ν.Α. Επιπλέον, επιδημιολογικές μελέτες σε ασθενείς που κάνουν χρήση μη-στεροειδών αντιφλεγμονωδών φαρμάκων για μεγάλο χρονικό διάστημα, έδειξαν μείωση του κινδύνου ανάπτυξης Ν.Α. (t Veld et Al., 2001). Τέλος η παρουσία, στις ιστοπαθολογικές αλλοιώσεις της νόσου, ενεργοποιημένης μικρογλοίας, αντιδραστικών αστροκυττάρων, παραγόντων συμπληρώματος και πρωτεϊνών οξείας φάσης (McGeer PI, McGeer Eg., 1995, 2001), προτείνουν ότι οι φλεγμονώδεις μηχανισμοί αντιπροσωπεύουν ένα τρίτο συστατικό που συμβάλλει τόσο στη διατήρηση όσο και στην πρόοδο της ασθένειας (Griffin, 2000). 8.1 Φλεγμονή στη νόσο Alzheimer Παρά το γεγονός ότι η δριμύτητα της άνοιας στη Ν.Α. δε σχετίζεται με το αμυλοειδές φορτίο αλλά με την πυκνότητα των νευροϊνιδίων (Naslund et Al., 2000), πειραματικές μελέτες δείχνουν ότι τα ολιγομερή Αβ συμβάλλουν στη συναπτική βλάβη και τη νευρωνική δυσλειτουργία (Walsh et Al., 2002a). To Aβ που συσσωρεύεται έχει τοξική δράση καταστρέφοντας το DNA των κυττάρων και οδηγώντας σε κυτταρικό θάνατο (Paradis et Al., Σελίδα30 1996).

Εκτός από τα άμεσα τοξικά αποτελέσματα, το Αβ πεπτίδιο μπορεί παράλληλα να προωθήσει το νευροεκφυλισμό μέσω της ενεργοποίησης της μικρογλοίας. Η φλεγμονώδης απάντηση που κατευθύνεται από τα ενεργοποιημένα νευρογλοιακά κύτταρα, καταλήγει στην υπερπαραγωγή πρωτεϊνών οξείας φάσης, ενεργοποίηση του συμπληρώματος και επαγωγή φλεγμονωδών ενζυμικών συστημάτων. Οι παράγοντες αυτοί μπορούν να συμβάλλουν στη νευρωνική δυσλειτουργία και το θάνατο των κυττάρων (Abbas et Al., 2002, Brown and Bal- Price, 2003). Αναμφίβολα η φλεγμονώδης αντίδραση έχει προστατευτικό ρόλο ενάντια στην ανάπτυξη της νευροεκφυλιστικής διαδικασίας αφού στοχεύει στην εκκαθάριση των κατεστραμμένων νευρώνων και την απομάκρυνση τοξικών ουσιών. Στη Ν.Α., η αποτυχία της φλεγμονής να προστατεύσει τη δομή και τη λειτουργία του νευρικού ιστού, βάζει ερωτήματα τόσο για τους μηχανισμούς δράσης και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των φλεγμονωδών μεσολαβητών που απελευθερώνονται, όσο και για τους νευροεκφυλιστικούς μηχανισμούς που επάγονται από τη φλεγμονή και οδηγούν τελικά στο νευρωνικό θάνατο. 8.2 Αιτίες ανοσοδιέγερσης στη Ν.Α. Η ανεύρεση έντονων φλεγμονωδών στοιχείων στους εγκεφάλους ασθενών με Ν.Α., προτείνει ότι οι διάφορες πρωτεΐνες μπορεί να συμβάλλουν στην επαγωγή της νευροφλεγμονής. Ο επαγωγικός ρόλος του Αβ πεπτιδίου και της Cromogranin A, έχει μελετηθεί επαρκώς. 8.2.1 Αβ πεπτίδιο Η έννοια ότι η οξεία φάση της φλεγμονής στη Ν.Α. σχετίζεται με το Αβ πεπτίδιο, προέκυψε από in vitro ευρήματα που έδειξαν ότι η αλληλουχία αμινοξέων 4-11 (Daly and Kotwal, 1997) έχει τη δυνατότητα να συνδέει τον παράγοντα C1 q του συμπληρώματος και να Σελίδα31 οδηγεί στην ενεργοποίησή του μέσω της κλασικής διάβασης (Rogers et Al., 1992). Η έναρξη αυτής της ενεργοποίησης προϋποθέτει την ύπαρξη ενός ορισμένου βαθμού Αβ ινιδισμού