Abstract

Boala Gaucher (GD), deficiența moștenită a enzimei lizozomiale glucocerebrosidază, se prezintă cu o gamă largă de simptome de severitate variabilă și afectează în primul rând sistemul osos, hematologic și nervos. Până în prezent, standardul de îngrijire a inclus terapia de substituție enzimatică cu imiglucerază. Deși imigluceraza este extrem de eficientă în inversarea manifestărilor viscerale și hematologice, boala scheletică răspunde lent, afectarea pulmonară este relativ rezistentă și afectarea SNC nu este afectată. Datorită problemelor recente de fabricație și prelucrare, cercetarea și dezvoltarea terapiilor alternative au devenit mai presante. Fenotipurile divergente și eterogenitatea care implică diferite sisteme de organe implică implicarea mai multor procese patologice care includ deficiența enzimatică, acumularea de substrat, plierea greșită a proteinelor și activarea macrofagelor, care diferă în fiecare pacient cu GD. Astfel, terapia trebuie adaptată individual pentru a viza mai multe căi care interacționează în GD.

optimă

Introducere

Boala Gaucher (GD), deficiența moștenită a enzimei lizozomale glucocerebrosidază (numărul comisiei de enzime [GC] EC 3.2.1.45), prezintă o gamă largă de simptome cu severitate variabilă și afectează în primul rând sistemul osos, hematologic și nervos. Din punct de vedere clinic, există trei tipuri de GD bazate pe prezența și progresia simptomelor neurologice. Absența implicării sistemului nervos central (SNC) este considerată obligatorie pentru un diagnostic de formă adultă sau GD de tip 1, cunoscută și sub numele de GD nonneuronopatică. Atunci când există afectare neuronopatică, distincția între forma infantilă, de tip 2 sau juvenil și forma de tip 3 a GD, se face în funcție de vârsta de debut și progresia simptomelor SNC. În timp ce este descris și un fenotip intermediar între tipurile 2 și 3

Gena care codifică GC (GBA, MIM # 606463) și pseudogena sa omoloagă sunt situate pe cromozomul 1q21.2 Până în prezent, mai mult de 250 de mutații GBA diferite, inclusiv greșeli, prostii, inserții sau ștergeri care duc la modificări ale cadrului sau modificări ale cadrului și au fost identificate mutații ale joncțiunii splice. De asemenea, au fost raportate evenimente de recombinare cu un pseudogen extrem de omolog în aval de locusul GBA.3 Deși anumite mutații, în special N370S, sunt asociate doar cu formele adulte sau neuronopatice, validitatea unei predicții a fenotipului bazată pe genotip este destul de limitată. De asemenea, deși homozigoza pentru mutația L444P are ca rezultat GD neuronopatic, s-a putut observa un fenotip clinic mai ușor cu activități enzimatice reziduale foarte scăzute.4 În mod remarcabil, fenotipul și severitatea bolii pot varia între frați, chiar și la gemenii identici și la pacienții care au aceleași mutații., se observă o gamă largă de fenotipuri și activitate enzimatică reziduală.4,5

GC este o glicoproteină lizozomală asociată membranei. După sinteză și plierea inițială la un pH neutru în reticulul endoplasmatic, acesta este direcționat către lizozomi, unde pH-ul acid oferă mediul optim pentru plierea și funcționarea stabilă. Majoritatea mutațiilor GBA duc la sinteza GC cu funcție catalitică scăzută și/sau stabilitate.6 Deși se presupune că severitatea bolii depinde de activitatea reziduală a GC, acest lucru a fost dificil de dovedit pentru majoritatea mutațiilor GBA.7

Deficitul de GC are ca rezultat acumularea substratului lipidic glucosilceramidă. Glucosilceramida este intermediarul comun care rezultă din degradarea lizozomală a gangliozidelor și globozidelor, în principal în celulele derivate din originea monocitelor-macrofage. Semnul distinctiv al „celulelor Gaucher” sunt macrofagele încărcate cu glucozilceramidă, observate în multe organe, deși sunt predominante în măduva osoasă, splina hepatică și parenchimul ganglionilor limfatici.8 Acumularea glucozilceramidei determină mărirea ficatului și splinei. Splenomegalia este asociată cu hipersplenism care duce la anemie și trombocitopenie. Pancitopenia este cauzată și de înlocuirea măduvei osoase. Alte manifestări scheletice includ scăderea mineralizării, fracturi patologice, dureri osoase, necroză avasculară și „crize osoase” dureroase. 9 Există în primul rând dovezi radiologice ale afectării pulmonare interstițiale și, în rare ocazii, poate apărea hipertensiune pulmonară10. o caracteristică comună.11

Această revizuire se va concentra asupra mecanismelor de interacțiune în GD și va discuta terapia actuală și altele, care se află la orizontul imediat, care vizează diferite căi patologice.

Boala Gaucher, deficiența enzimei lizozomale glucocerebrosidază: terapie cu enzime recombinante

GC uman este codificat de un singur locus (GBA) la cromozomul 1q21.12 Această glicoproteină asociată lizozomului are 497 aminoacizi și N-glicozilarea în patru sau cinci situri diferite, care este esențială pentru activitatea sa catalitică și timpul de înjumătățire. lizozom, GC catalizează o reacție în două etape care necesită glicozilarea situsului său activ de către substrat, urmată de eliberarea de beta-glucoză prin deglucoslație.14 Pentru a spori activitatea in vitro, fosfolipide încărcate negativ și o proteină de 80 aminoacizi naturală, sunt necesare saposina C.15 Deși există dovezi că GC interacționează fizic cu saposina C, mecanismul exact al activării GC mediată de saposina C nu este cunoscut.16

Rezoluția structurii cristaline cu raze X a GC umană, urmată de demonstrația unui inhibitor nereversibil, structura GC legată de conduritol β-epoxid (CBE) a ajutat la înțelegerea efectelor structurii terțiare asupra funcției catalitice și a relației spațiale a Mutații GBA cu site-ul activ. Structura 3D cu CBE confirmase E340 ca nucleofil și E235 ca catalizator acid-bazic.17 Deși puține mutații asociate cu un fenotip sever apar în apropierea sitului catalitic, majoritatea variantelor GBA sunt răspândite prin domeniile proteină. Cu toate acestea, nu există o relație clară între poziția variantelor GBA în structura 3D și severitatea bolii.18 În timp ce structura cristalină nu este disponibilă pentru mutanții GBA; printre mutațiile comune L444, care este mutat în prolină sau arginină, se află la miezul hidrofob al proteinei și se prezice că produce proteine ​​instabile.19 În timp ce mutația N370S a fost sugerată să flanceze locul activ și să modifice interacțiunea cu saposina C și membranele fosfolipidice anionice.20

In vivo, GC recombinant prezintă direcționare cu afinitate ridicată către macrofage.27 La om și șoareci, sa demonstrat că imigluceraza prezintă modele de distribuție similare postinjecție. Asimilarea enzimei umane este în primul rând de celulele reticuloendoteliale ale ficatului și splinei. La șoareci, activitatea enzimatică post-injecție crește la aproximativ 20 de minute în ficat și splină, urmată de o scădere bifazică, cu un timp de înjumătățire în jur de 40-60 minute și respectiv 12-14 ore. În timp ce în măduva osoasă, activitatea enzimatică maximă a fost măsurată la 40-60 de minute.29 Absorbția și distribuția tisulară a enzimei recombinante radio-marcate după o injecție bolus a fost urmată la pacienții cu GD de tip 1. Aproximativ jumătate din enzima marcată radio a fost rapid eliminată din sânge cu un timp de înjumătățire mai mic de cinci minute. 30% din doza injectată a fost luată imediat de ficat, aproximativ 15% de splină și măduva osoasă, unde timpul de înjumătățire a fost de peste 14 ore. Restul a fost curățat încet, cu un timp de înjumătățire cuprins între 34-42 de ore. Când enzima a fost administrată la o doză mai mare, absorbția mediată de receptor a fost saturată, iar timpul de înjumătățire plasmatică al enzimei trasoare a fost prelungit30.

Boala Gaucher, o tulburare de stocare a lizozomilor: terapia de reducere a substratului (SRT)

Glicozifingolipidele afectează o varietate de funcții celulare, iar SRT pe termen lung poate modifica teoretic mai multe căi în celulă și, prin urmare, ar trebui abordate cu mare atenție clinică.61

Boala Gaucher, o tulburare de defectare a proteinelor: chaperone farmacologice și terapie de îmbunătățire a enzimelor (EET)

Majoritatea mutațiilor GBA sunt fără sens, ceea ce duce la sinteza GC cu funcție catalitică scăzută și/sau stabilitate. de-funcție.62,63 Proteinarea greșită contribuie la fiziopatologia mai multor boli genetice și sporadice. Un prim exemplu pentru proteinopatii este boli neurodegenerative cu debut la adulți, în care diverse mecanisme moleculare duc la acumularea anormală de proteine ​​în sistemul nervos. Boala Parkinson este prototipul tulburării neurodegenerative cu debut la adulți, caracterizată prin acumularea anormală de alfa-sinucleină care are ca rezultat agregate intraneuronale și moartea celulară64. Observațiile clinice, genetice și neuropatologice au arătat că mutațiile GBA constituie un factor de risc pentru dezvoltarea manifestări, ducând astfel la ipoteza că defectarea proteinelor poate juca un rol în fenotipurile asociate cu GD.65-67

Depistarea bibliotecilor mari de compuși prin screening cantitativ cu randament ridicat (qHTS) oferă informații cuprinzătoare despre potența, eficacitatea și relațiile structură-activitate ale compușilor activi, facilitând identificarea conductelor pentru optimizarea chimiei medicinale. qHTS a fost utilizat pentru a identifica rapid diferiți inhibitori ai GC fără zahăr., inhibitor de tip mixt al GC. Ambroxolul demonstrează caracteristicile unui agent EET prin interacțiunea sa atât cu siturile active, cât și cu cele nonactive și poate avea potențialul de a se îndrepta spre studii clinice.

Deși EET promite să trateze manifestările SNC, studiile in vitro au arătat că șaperonele farmacologice sunt în mare parte specifice mutației și pot să nu fie potrivite pentru fiecare pacient cu GD. Sunt necesare studii clinice pe termen lung pentru a testa efectele in vivo ale diferitelor chaperone asupra patologiei specifice a bolii care ar putea fi asociată cu plierea greșită a proteinelor.

Boala Gaucher, o tulburare a macrofagelor

Markerii surogat din GD servesc doar ca indicatori ai activării macrofagelor și nu ar trebui folosiți ca instrumente de diagnostic. Macrofagele participă la bucla de autoreglare a procesului inflamator și produc o gamă largă de molecule active din punct de vedere biologic, care participă atât la rezultatele benefice cât și la cele dăunătoare ale inflamației. Componenta inflamatorie din GD poate juca un rol în dezvoltarea și progresia complicațiilor osoase, pulmonare și neurologice. Intervențiile terapeutice care vizează macrofagele și produsele lor pot deschide noi căi în tratamentul GD.

Concluzie

Viitorul tratamentului GD va include o abordare individualizată, folosind o combinație de terapii care pot aborda efectele deficitului enzimatic, depozitarea substratului lipidic anormal care are ca rezultat disfuncție lizozomală, plierea defectuoasă a proteinelor și procesele inflamatorii.

Note de subsol

Dezvăluire

Autorul nu raportează conflicte de interese relevante pentru această cercetare.