Study of the neuroprotective and neurogenic actions of synthetic micromolecules in animal models of neurodegeneration
Authors: Ευσταθόπουλος Πασχάλης 
Published: August 2021

ΠερίληψηΑν και μέχρι πρότεινως θεωρείτο ότι δεν υπάρχει ικανότητα αναγέννησης τουνευρικού ιστού στον ενήλικο νευρικό σύστημα, κατά τη διάρκεια των τελευταίωνδεκαετιών υπάρχουν δεδομένα που υποστηρίζουν την γέννηση και λειτουργικήενσωμάτωση νέων νευρώνων σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου όπως ηυποκοιλιακή ζώνη και η οδοντωτή έλικα του ιπποκάμπου. Μελέτες σε διάφορα ζωικάμοντέλα έχουν καταδείξει γενετικούς, περιβαλλοντικούς και φαρμακολογικούςπαράγοντες που ελέγχουν τη διαδικασία της νευρογένεσης στον ενήλικο οργανισμό.Δυσλειτουργία αυτού του συστήματος έχει εμπλακεί στην παθογένεσηνευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως η ασθένειες του Χαντινγκτον, Αλζχέιμερ καιΠαρκινσον καθώς και νευροψυχιατρικών καταστάσεων όπως η κατάθλιψη.Επιπρόσθετα δεδομένα συνηγορούν στην ιδέα ότι φαρμακολογική επαγωγή τηςνευρογένεσης μπορεί επηρεάσει την έναρξη και εξέλιξη συγκεκριμένωνδυσλειτουργιών του εγκεφάλου όπως στη περίπτωση τράυματος στο νευρικό ιστό καιστη κατάθλιψη. Για το λόγο αυτό η σύγχρονη φαρμακολογία ψάχνει για νέεςμικρομοριακές ουσίες που μπορούν να διαπεράσουν τον αιματεγκεφαλικό φραγμόκαι είναι ασφαλείς στη κλινική χρήση, με την ικανότητα να αυξάνουν τη ενήλικηνευρογένεση προς θεραπεία νευεκφυλιστικών ασθενειών και σχετιζόμενων με τοστρες.Η φινγκολιμόδη είναι το πρώτο εκ του στόματος χορηγούμενο φάρμακο που πήρεέγκριση για τη θεραπεία της υποτροπιάζουσας διαλείπουσας μορφής της πολλαπλήςσκλήρυνσης, μια απομυελινωτική αυτοάνοσης αιτιολογίας νόσο του ΚΝΣ. Δρα μέσωενεργοποίησης 3 υπότυπων του S1P υποδοχέα που ανήκουν στην οικογένεια τωνGPCRs μιμούμενο τις δράσεις του ενδογενούς S1P (sphingosine-1-phosphate). Oμηχανισμός που εμπλέκεται στις θεραπευτικές δράσεις της φινγκολιμόδης έγκειταιστην παρατεταμένη ενεργοποίηση του S1P1 υποδοχέα στην επιφάνεια τωνενεργοποιημένων T cells και συνεπακόλουθη ενδοκυττάρωσή του, κάτι πουσυμβάλλει σε εγκλωβισμό αυτών στους λεμφαδένες. Παρολ’ αυτά, οι υποδοχείς τουS1P εντοπίζονται σε όλα τα κύτταρα του ΚΝΣ, ενώ συστηματική χορήγηση τηςφινγκολιμόδης έχει αποδειχθεί ότι επιφέρει νευροπροστατευτικές δράσεις και αύξησητης έκφρασης του νευροτροφικού παράγοντα BDNF από τα νευρικά κύτταρα. Οιενδείξεις αυτές για τις πιθανές δράσεις της φινγκολιμόδης στο ΚΝΣ μας έκαναν νααναρωτηθούμε αν θα μπορούσε να έχει κάποια επίδραση στο φαινόμενο της ενήλικηςνευρογένεσης. Πράγματι, πράγματι χορήγηση του φαρμάκου in vivo και in vitroαύξησε το ρυθμό πολλαπλασιασμού και την επιβίωση των πρόδρομων νευρικώνκυττάρων ενώ οι δράσεις αυτές σε κυτταρικό επίπεδο συσχετίστηκαν με βελτίωσητης απόδοσης ποντικών σε ένα τεστ συμπεριφοράς που φαίνεται να αναπαριστά τολειτουργικό ρόλο της ενήλικης νευρογένεσης που είναι ο διαχωρισμόςπεριβάλλοντων.Η διυδροεπιανδροστερόνη (DHEA) είναι ένα το πιο άφθονο νευροστεροειδές πουπαράγεται στη περιφέρεια απο τα επινεφρίδια και της γονάδες ενώ επίσης παράγεταιτοπικά στον εγκέφαλο. Μεταβολικά προιόντα της DHEA είναι τα οιστρογόνα και ταανδρογόνα. Τα ποσά αυτής μειώνονται δραματικά κατά τη γήρανση και έχουνσχετισθεί με την εμφάνιση νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως η νόσος Αλζχέιμερς.Η DHEA έχει δειχθεί πως αυξάνει τη νευρογένεση σε in vitro και in vivo μοντέλαενώ αναστέλλει την επιβλαβή δράση των γλυκοκορτικοειδών και ενισχύει τηνεπαγωγική δράση των αντικαταθλιπτικών.Τα τελευταία χρόνια στο εργαστηριό μας έχει καταδειχθεί η νευροπροστατευτικήδράση της DHEΑ μέσω της ενεργοποίησης ενδοκυττάριων μονοπατιών που έχουνσαν τελικό αποτέλεσμα την επαγωγή έκφρασης αντιαποπτωτικών πρωτεινών όπως ηBcl-2. Επίσης, η DHEA φαίνεται να μιμείται την δράση του Νευρικού αυξητικούπαράγοντα (NGF) μετά απο πρόσδεση και ενεργοποίηση των υποδοχέων τουμειώνοντας την αποπτωση που προκαλείται απο αποστέρηση απο NGF σε νευρώνεςπου εξαρτούν την επιβίωσή τους απο αυτόν όπως φάνηκε απο πειράματα σεπρωτογενείς καλλιέργιες αισθητικών νευρώνων και κατα την ανάπτυξη στηνεπιβίωση αισθητικών νευρών των γαγγλίων της ραχιαίας ρίζας στα ngf -/- ποντίκια.Παράλληλα, το εργαστήριό μας έχει αναπτύξει συνθετικά μόρια της DHEA πουδιατηρούν τις νευροπροστατευτικές δράσεις της DHEA αλλά στερούνται τηςικανότητας μεταβολισμού προς ανδρογόνα και οιστρογόνα. Τα μόρια αυτά ώςμικρομοριακά και λιπόφιλα έχουν την ικανότητα να διαπερνούν τοναιματοεγκεφαλικό φραγμό και μπορούν να χορηγηθούν περιφερικά χωρίς το κίνδυνοεμφάνισης ορμονοεξαρτώμενων δυσλειτουργιών.Στο δεύτερο μέρος της διδακτορικής μου διατριβής επικεντρώθηκα στη διερεύνησητης πιθανής δράσης των μορίων αυτών και συγκεκριμένα ενός εξ αυτών με τηνονομασία ΒΝΝ27 στη νευρογένεση στον ενήλικο ιππόκαμπο κατα τη γήρανση καιτην εμφάνιση της νόσου του Αλζχέιμερ. Το ΒΝΝ27 φάνηκε ανίκανο να αυξήσει τηνευρογένεση σε ποντικούς αγρίου τύπου ούτε να αναστείλει την μείωση τουπολλαπλασιασμού των πρόδρομων νευρικών κυττάρων κατά τη γήρανση. Παρολ’αυτά το ΒΝΝ27 ήταν ικανό να αναστείλει τη μείωση στο ρυθμό νευρογένεσης στα5XFAD ποντίκια, τα οποία φέρουν 5 μεταλλάξεις που έχουν συνδεθεί με τηνοικογενή μορφή της νόσου Αλζχέιμερ. Στα ίδια διαγονιδιακά ποντίκια το ΒΝΝ27είναι ικανό να μειώσει την ατροφία των χολινεργικών νευρώνων και τη συσσώρευσητου αμυλοειδούς επηρεάζοντας θετικά πολλά στοιχεία της παθολογίας της νόσουΑλζχέιμερ.Στο τρίτο και τελευταίο μέρος της διατριβής μου μελέτησα το τρόπο με τον οποίοεπιδρά η τοπογραφία του μικροπεριβάλλοντος των νευρικών κυττάρων καισυγκεκριμένα αυτή που δημιουργείτε από διατάξεις μικροκόνων ελλειπτικήςδιατομής από πυρίτιο, στον προσανατολισμό της νευραξονικής αναγέννησης και τηςκυτταρικής μετανάστευσης. Φαίνεται ότι το συγκεκριμένο είδος τοπογραφίας τοοποίο χαρακτηρίζεται από μη συνεχόμενη γεωμετρία παρόλ’αυτά περιέχει έναστοιχείο ανισοτροπίας που είναι η κεντρική άξονα της ελλειπτικής διατομής τωνμικροκόνων, μπορεί να κατευθύνει τη προσονατολισμό των νευραξόνων τουπεριφερικού νευρικού συστήματος καθώς και τη μετανάστευση κυττάρων Schwann,τα κύτταρα της γλοίας που περιβάλλουν τους άξονες στη περιφέρεια. Η μελέτη τηςσυγκεκριμένης τοπογραφίας μπορεί να συμβάλλει στη δημιουργία μικροροικούνκατασκευών, νευροαισθητήρων για ταυτόχρονη διέγερση και καταγραφή αποκρίσεωννευρονικών δικτύων αλλά και στην ανάπτυση θεραπευτικών λύσεων για επαγωγή καιπροσανατολισμό της νευραξονικής αναγέννησης σε περιπτωση τραύματος στονευρικό ιστό.