8 Novembro de 2004 - Resumo -
A agregação de α-sinucleína em fibrilas está associada à patogênese da doença de Parkinson (DP). Li et al. fornecem fortes evidências de que a rifampicina interage com a α-sinucleína e inibe sua fibrilação [1]. A rifampicina pode ser uma candidata promissora para aplicação terapêutica na DP.
Às vezes, uma observação pode produzir uma ligação hipotética entre dois eventos aparentemente não relacionados. Por exemplo, a observação de McGeer et al. e Namba et al. de que pacientes idosos tratados com anti-hanseníase têm menos demência e placas senis em seus cérebros do que pacientes não tratados criou uma ligação entre o medicamento anti-hanseníase rifampicina e doenças neurodegenerativas [2, 3]. Como essa hipótese foi perseguida e quais podem ser as possíveis consequências para a DP e outras doenças degenerativas celulares serão discutidas aqui.
A agregação de proteínas in vivo em depósitos fibrilares está fortemente associada à degeneração celular e à patogênese de várias doenças degenerativas celulares progressivas. Isso inclui doenças neurodegenerativas fatais, como doença de Alzheimer (DA), doença de Parkinson (DP), doença de Huntington (DH), encefalopatias espongiformes transmissíveis (TSEs ou doenças priônicas), doença degenerativa de células β pancreáticas diabetes tipo II (DM2) e várias outras amiloidoses localizadas ou sistêmicas [4]. Em todas essas condições, um polipeptídeo ou proteína específica da doença se agrega em depósitos fibrilares. Evidências recentes sugerem que eventos moleculares comuns podem estar subjacentes à patogênese das diferentes doenças de "agregação de proteínas".
A doença de Parkinson é o distúrbio neurodegenerativo do movimento humano mais comum e afeta ∼1% da população idosa. Embora estratégias de tratamento sintomáticas estejam disponíveis, a DP continua sendo uma doença incurável [5]. Os sintomas clínicos primários da DP são bradicinesia, tremor em repouso, rigidez muscular e dificuldade de equilíbrio. A DP é neuropatologicamente caracterizada por uma degeneração acentuada e progressiva dos neurônios dopaminérgicos e pela presença de inclusões citoplasmáticas fibrilares (corpos de Lewy [LBs]) e neuritos distróficos (neuritos de Lewy [LNs]) na região da substância negra do cérebro [6]. Embora a perda de neurônios dopaminérgicos esteja certamente relacionada aos principais sintomas clínicos da DP, as causas e a patogênese dessa doença multifatorial, bem como das "sinucleinopatias" relacionadas, ainda são amplamente desconhecidas.
Os principais componentes de LBs e LNs são agregados fibrilares de α-sinucleína [6, 7]. A α-sinucleína é uma proteína pré-sináptica neuronal amplamente expressa que parece desempenhar um papel nos processos associados à membrana e na plasticidade sináptica e tem sido associada a processos de aprendizagem e desenvolvimento [6]. Embora o(s) mecanismo(s) de formação de LBs e LNs e sua associação com a DP ainda não sejam compreendidos, várias linhas de evidência sugerem que a fibrilação por α-sinucleína está associada à DP [6, 8]. Da mesma forma que outras doenças de agregação de proteínas, os papéis neurotóxicos e neuroprotetores têm sido atribuídos aos produtos finais da agregação de α-sinucleína, os depósitos fibrilares de α-sinucleína [6, 8]. A formação de fibrilas de α-sinucleína in vitro ocorre por meio da conversão da proteína residual de 140 aminoácidos, que parece ser "desdobrada nativamente", em oligômeros ordenados e ricos em folhas β, também chamados de "protofibrilas" [8]. Protofibrilas de α-sinucleína ou oligômeros alternativamente dobrados/montados foram sugeridos como neurotóxicos [8, 9]. As protofibrilas gradualmente se transformam em fibrilas que podem, portanto, atuar como sequestradoras de espécies neurotóxicas [9]. Independentemente da natureza das espécies neurotóxicas, o processo de fibrilação por α-sinucleína parece estar fortemente ligado à neurodegeneração. Portanto, identificar estratégias/fatores moleculares que podem interferir e/ou inibir esse processo é uma abordagem razoável para entender as causas moleculares da DP e desenvolver novos conceitos de tratamento. Li et al. descrevem nesta edição seus esforços em direção a essas metas [1].
No decorrer de seus estudos para investigar uma ligação potencial entre demência senil e rifampicina, Tomiyama et al. descobriram anteriormente que a rifampicina inibe a fibrilação e a neurotoxicidade do peptídeo β-amilóide (Aβ) [10–12]. Aβ é o principal constituinte das placas senis, e sua fibrilação está fortemente associada à neurodegeneração na DA. Além disso, a rifampicina inibiu a toxicidade celular do polipeptídeo amiloide das ilhotas (IAPP), que é o polipeptídeo amiloidogênico no DM2. Como o estresse oxidativo está associado à degeneração celular, esses efeitos foram atribuídos pela primeira vez ao potencial efeito antioxidante da rifampicina, que possui uma estrutura naftohidroquinona ou naftoquinona. Mais tarde, foi sugerido que a rifampicina se liga às fibrilas Aβ e IAPP e inibe seu contato com as células vizinhas [11, 12].
Os achados de Li et al. fornecem fortes evidências bioquímicas e biofísicas de que a rifampicina interfere na via de fibrilação da α-sinucleína em quantidades subestequiométricas, inibe a formação de fibrilas e pode desagregar fibrilas já formadas (Figura 1) [1]. Ao acompanhar a conformação da α-sinucleína na presença de rifampicina em vários momentos por espectroscopia de dicroísmo circular (CD), nenhuma alteração na conformação geral foi detectada. Por outro lado, na ausência de rifampicina, a α-sinucleína agregou-se em oligômeros e fibrilas solúveis em folha de β. Esses resultados sugerem que a rifampicina previne a formação de agregados de β folha de α-sinucleína. A cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), a ligação da tioflavina T e a microscopia eletrônica sugerem que a interação da rifampicina com a α-sinucleína solúvel resulta na estabilização de monômeros de α-sinucleína e oligômeros solúveis. Além disso, descobriu-se que a rifampicina é capaz de dissociar as fibrilas de α-sinucleína em oligômeros solúveis e ricos em β folhas. Como a rifampicina se degrada e / ou oxida facilmente em produtos de quinona em solução aquosa, as soluções de rifampicina incubadas em condições aeróbicas ou anaeróbicas também foram estudadas, e as soluções contendo produtos de degradação oxidativa foram significativamente mais "potentes". A análise da SEC indicou que a rifampicina se liga fortemente aos mono e oligômeros de α-sinucleína. Os autores propõem que, de fato, a rifampicina pode se ligar covalentemente à α-sinucleína, possivelmente, por meio da reação de sua forma de naftoquinona com grupos amino da cadeia lateral de lisina para formar uma base de Schiff.
Esta hipótese e os resultados dos estudos de rifampicina aqui apresentados (Figura 1) estão de acordo com os resultados de outros estudos: Zhu et al. mostraram muito recentemente que o flavonóide baicaleína também inibe a fibrilação por α-sinucleína, estabiliza um oligômero parcialmente dobrado e desagrega fibrilas [13]. A baicaleína quinona foi sugerida como a forma mais "potente" de baicaleína e a espectroscopia de massa indicou a formação de um aduto covalente de baicaleína quinona-α-sinucleína [13]. Conway et al. [14] sugeriram que a dopamina estabiliza cineticamente uma protofibrila de α-sinucleína (oligômero) potencialmente neurotóxica por ligação oxidativa à α-sinucleína por meio de sua forma de ortoquinona. Além disso, um estudo muito recente de Li et al. mostrou que a dopamina pode desagregar as fibrilas α-sinucleína e Aβ, sugerindo a formação de oligômeros de α-sinucleína modificados covalentemente por catecolamina quinona(s) [15].
Em conjunto, as descobertas de Li et al., publicadas nesta edição da Chemistry & Biology, são empolgantes e oferecem uma nova visão mecanicista e possíveis estratégias terapêuticas para a DP. Ao mesmo tempo, esses resultados, em conjunto com as descobertas discutidas acima, dão origem a uma série de questões que precisam ser abordadas. Por exemplo, quais são as estruturas químicas e quaternárias dos oligômeros de α-sinucleína que são potencialmente estabilizados por rifampicina, baicaleína ou dopamina? Qual é a morfologia e quais são as propriedades bioquímicas, biofísicas e associadas à viabilidade celular dessas espécies? Eles são oligômeros neurotóxicos ou são oligômeros não tóxicos? Os oligômeros que são estabilizados pela rifampicina (ou outros compostos) via interação com a α-sinucleína solúvel são diferentes das espécies oligoméricas que são geradas a partir da desagregação das fibrilas? Se β oligômeros ou protofibrilas de α-sinucleína ricos em lençol fossem de fato neurotóxicos [8, 9] e os oligômeros estabilizados tinham propriedades semelhantes a eles, o que possivelmente resultaria em um efeito de aumento da rifampicina / baicaleína / dopamina na neurotoxicidade associada à α-sinucleína. Por outro lado, se os oligômeros de "desmontagem de fibrilas" e os oligômeros parcialmente ordenados estabilizados não fossem citotóxicos e porque as condições de estresse oxidativo promovem fibrilação por α-sinucleína e neurotoxicidade por rifampicina, baicaleína e compostos relacionados, ofereceria uma perspectiva razoável para o desenvolvimento de drogas para combater a DP e, possivelmente, a DA e outras doenças de agregação de proteínas [16, 17].
Finalmente, para o potencial uso a longo prazo da rifampicina e compostos relacionados em uma nova situação de doença, ou seja, seu uso como terapêutico em doenças degenerativas celulares, parece importante descobrir se e com que eficiência esses compostos podem modificar indesejadamente proteínas celulares além das proteínas amiloidogênicas. No entanto, essas desvantagens potenciais podem muito bem ser contrabalançadas, porque o uso médico da rifampicina está há muito estabelecido, em princípio, a partir de sua aplicação em doenças infecciosas. Fonte: Cell.
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