Neurodegeneração e mecanismos de morte celularNeurodegeneração e mecanismos de morte celular

MK801

Receptor NMDA Receptor NMDA

Receptor NMDA Receptor NMDA

Receptor NMDA e peptídeo -amilóideReceptor NMDA e peptídeo -amilóide

O peptídeo -amilóide potencializa o efeito excitatório dos EAAs (glutamato, kainato e NMDA) e foi verificada que esta potencialização depende de cálcio, ou seja, dados sugerem que o peptídeo -amilóide desestabiliza a homeostase neuronal do cálcio e assim, tornando os neurônios mais vulneráveis a outros fatores que elevam o nível de cálcio intracelular, como os EAAs (Mattson et al., 1992).

-amilóide aumenta a transmissão sináptica do receptor NMDA, a aplicação de -amilóide 1-40 por perfusão extracelular ou intracelularmente resultou no aumento de correntes sinápticas mediadas pelo receptor NMDA (Wu et al., 1995).

-amilóide 1-42 aumenta níveis extracelulares de espermina que, por sua vez, estimula subtipos de receptores NMDA (Yatin et al., 2001).

Glutamato e excitotoxicidadeGlutamato e excitotoxicidade

• Principal neurotransmissor excitatório do cérebro, aproximadamente

70% das sinapses excitatórias são estimuladas pelo glutamato

Seu efeito é mediado por receptores.

NMDA: córtex e hipocampo. Plasticidade neuronal: aprendizagem e

memória

Ativação excessiva dos receptores NMDA: excitotoxicidade e

doenças neurodegenerativas, Doença de Alzheimer

• Peptídeo A inibe captura de glutamato

ReceptorNMDA

Na+, Ca2+ Na+, Ca2+

ReceptorAMPA/KA

Na+

K+

prejuízo da bomba de

Na+,K+

Ca 2+

canal formado pelo A

peroxidação lipídica

A

Ca2+ Ca2+

O2. -O2. -

proteínaslípidesDNA

proteínaslípidesDNA

NOS

NO.Arginina

PLA2

PL AA

ONOO-

proteólise alterada

apoptose

Ca2+

protease dependente

SOD

OH.

necrose

H2O2

Fe2 +,Cu+

XD

XO

Estresse oxidativoEstresse oxidativo

neurotransmissores (glutamato)

despolarização

neurotrofinas (NGF)

inflamação (citocinas)

estresse oxidativo

lesão tecidual/isquemia

peptídeos neurotóxicos (-amilóide)

plasticidade

morte celular

defesa celular

desenvolvimento

InflamaçãoInflamação

NF-NF-BB

Doenças neurodegenerativasDoenças neurodegenerativas

Lesão cerebral isquêmica

• Causa mais comum de morte na Europa e na América do Norte depois do câncer

e da doença cardíaca.

• Os 70% que não são fatais são a causa mais comum de incapacidade.

Lesão cerebral isquêmica

Interrupção de fluxo sanguíneo ao cérebro por uma obstrução no vaso ou

redução no fluxo sanguíneo do corpo

Interrupção de fluxo sanguíneo ao cérebro por uma obstrução no vaso ou

redução no fluxo sanguíneo do corpo

Lesão cerebral isquêmica

• Isquemia causa desporalização de neurônios e liberação de grandes

quantidades de glutamato (excitotoxicidade)

• Acúmulo de Ca2+

• Aumento de óxido nítrico

• Morte rápida de neurônios por necrose no centro da lesão seguida

por uma degeneração mais gradual (horas) das células decorrente da

excitotoxicidade e inflamação.

• Isquemia causa desporalização de neurônios e liberação de grandes

quantidades de glutamato (excitotoxicidade)

• Acúmulo de Ca2+

• Aumento de óxido nítrico

• Morte rápida de neurônios por necrose no centro da lesão seguida

por uma degeneração mais gradual (horas) das células decorrente da

excitotoxicidade e inflamação.

Lesão cerebral isquêmica

Abordagens terapêuticas

O ativador tecidual do plasminogênio que dissolve

coágulos sanguíneos é benéfico se dado dentro de

três horas.

Envelhecimento e Doença de Alzheimer

American Health Assistance Foundation, 2007American Health Assistance Foundation, 2007

26 milhões de pessoas no mundo todo

Estimativa de mais de 106 milhões de pessoas em 2050

26 milhões de pessoas no mundo todo

Estimativa de mais de 106 milhões de pessoas em 2050

Brasil: expectativa de vida:42,7 anos (1940)70,4 anos (2000) (IBGE, 2007)

Brasil: expectativa de vida:42,7 anos (1940)70,4 anos (2000) (IBGE, 2007)

4,6 milhões de novos casos/anoUma ocorrência a cada 7 segundos(OMS, 2005)

4,6 milhões de novos casos/anoUma ocorrência a cada 7 segundos(OMS, 2005)

Doença de Alzheimer

• Causa mais comum de demência em idosos

• Perda lenta e progressiva de funções cognitivas (memória, percepção,

atenção, linguagem) e alterações comportamentais

• córtex cerebral e sistema límbico

• Causa mais comum de demência em idosos

• Perda lenta e progressiva de funções cognitivas (memória, percepção,

atenção, linguagem) e alterações comportamentais

• córtex cerebral e sistema límbico

Doença de Alzheimer

PLACAS NEURÍTICAS

EMARANHADOSNEUROFIBRILARES

APP

APP e -amilóide

p3 A

-secretase (PS/nicastrina/APH-1/PEN-2)

-secretase

-secretase (BACE)

APP

APPsAPPs

CTFCTF

COOHNH2

-secretase (PS/nicastrina/APH-1/PEN-2)

1-401-421-28

Peptídeo APeptídeo A

solúvelsolúvel

Efeitos fisiológicos:• Modulação da transmissão sináptica: glutamato • Inibição da auto-oxidação das lipoproteínas do plasma • Redução da neurotoxicidade do ferro e cobre

Oligômeros/protofibrilas/fibrilasOligômeros/protofibrilas/fibrilas

peptidasespeptidases Placas neuríticasPlacas neuríticas

Concentrações não-neurotóxicasConcentrações não-neurotóxicas

Alterações funcionais:• Ras-MAPK e PI3K/Akt – BDNF • Declínio cognitivo precede formação de placas e neurodegeneração

Concentrações neurotóxicasConcentrações neurotóxicas

•Vulnerabilidade neuronal •Ativação de microglia e astrócitos para produzir mediadores tóxicos e inflamatórios •Dano na membrana celular

Peptídeo -amilóideCélulas humanas

Homeostase do cálcio

Agentes Oxidantes

Agentes Anti-oxidantes

NF-B

Transmissão glutamatérgica

Homeostase do cálcio

Agentes Oxidantes

Agentes Anti-oxidantes

NF-B

Transmissão glutamatérgica

-amilóide

S

2-NH2-formolpeptídeo

RAGE

RAGE

RAGEp75NTR

Peptídeo -amilóide – receptores

Tratamento farmacológico da Doença de AlzheimerTratamento farmacológico da Doença de Alzheimer

• Terapêutica específica: reverter processos patofisiológicos que conduzem

à morte celular e à demência

• Abordagem profilática: retardar o início da demência ou prevenir declínio

cognitivo adicional

• Tratamento sintomático: restaurar, parcial ou provisoriamente, as capacidades

cognitivas, as habilidades funcionais e o comportamento dos pacientes

portadores de demência

• Terapêutica complementar: tratamento das manifestações não-cognitivas da

demência, tais como, depressão, psicose, agitação psicomotora, agressividade

e distúrbio do sono.

Inibidores das colinesterasesInibidores das colinesterases

Disponível no ano

Classe química

Seletividade cerebral

Tipo de inibição dacolinesterase

Enzimas inibidas

Tacrina * Donepezil Rivastigmina Galantamina

1993 1997 1998 2000

acridina piperidina carbamatoalcalóide fenantreno

não sim sim sim

reversível reversível reversívelpseudo-irreversível

AchE BuChE AchE BuChEAchE AchE

* Elevado risco de hepatotoxicidade (30-50%)

Inibidores das colinesterasesInibidores das colinesterases

Efeitos colaterais: periféricos (hiperativação colinérgica)

• Náuseas, vômitos, diarréia, anorexia, dispepsia, dor abdominal,

aumento da secreção ácida

• Oscilação da pressão arterial, síncope, arritmia, bradicardia

• Tonturas, cefaléia, agitação, insônia, câimbras, sudorese, aumento

da secreção brônquica

Estas drogas se tornam ineficazes dentro de seis meses a um ano,porque não conseguem impedir a neurodegeneração

Descontinuadas se...Descontinuadas se...

• O paciente adere mal ao tratamento;

• A deterioração cognitiva mantém-se no mesmo ritmo prévio, após

3 a 6 meses de tratamento;

• Há rápida deterioração após um período inicial de estabilização;

• Após um período de interrupção do tratamento constata-se que a droga

não está mais proporcionando benefícios.

Custo-benefício: I-ChE: alto custoCusto-benefício: I-ChE: alto custo

MemantinaMemantina

• Antagonista não-competitivo do receptor NMDA

• afinidade moderada e sensível à voltagem

• exerce ação semelhante aos íons magnésio, no entanto não se desprende

do receptor nas condições patológicas (alteração de potencial de membrana)

• pode ser administrada juntamente com os inibidores das colinesterases

• não se sabe ainda se os efeitos persistem após o primeiro ano de tratamento

• Antagonista não-competitivo do receptor NMDA

• afinidade moderada e sensível à voltagem

• exerce ação semelhante aos íons magnésio, no entanto não se desprende

do receptor nas condições patológicas (alteração de potencial de membrana)

• pode ser administrada juntamente com os inibidores das colinesterases

• não se sabe ainda se os efeitos persistem após o primeiro ano de tratamento

MemantinaMemantina

AntioxidantesAntioxidantes

• Estresse oxidativo e Doença de Alzheimer

• Vitamina E (1000UI/duas vezes ao dia) e selegilina (10 mg/dia): adjuvantes no

tratamento da DA, não melhoram a cognição. Apenas um estudo demonstrou

benefício da vit E e da selegilina (Sano et al., 1997). Estudos subsequentes não

sustentam esses benefícios.

• Estresse oxidativo e Doença de Alzheimer

• Vitamina E (1000UI/duas vezes ao dia) e selegilina (10 mg/dia): adjuvantes no

tratamento da DA, não melhoram a cognição. Apenas um estudo demonstrou

benefício da vit E e da selegilina (Sano et al., 1997). Estudos subsequentes não

sustentam esses benefícios.

Estrógeno

• Terapia de reposição estrogênica: ação preventiva da DA: in vitro e in vivo

• Estudos subsequentes não confirmaram a eficácia do estrógeno no tratamento

da DA

• Estudo realizado nos Estados Unidos com 7279 mulheres entre 65 e 79 anos sem

sinais de comprometimento cognitivo: reposição simples (estrogênio apenas) e

combinada (estrogênio e medroxiprogesterona). Reposição simples não diminuiu

o risco de demência ou de transtorno cognitivo leve. Tratamento combinado: aumento

de risco de ambas as condições (Shumaker et al., 2003, 2004).

• Terapia de reposição estrogênica: ação preventiva da DA: in vitro e in vivo

• Estudos subsequentes não confirmaram a eficácia do estrógeno no tratamento

da DA

• Estudo realizado nos Estados Unidos com 7279 mulheres entre 65 e 79 anos sem

sinais de comprometimento cognitivo: reposição simples (estrogênio apenas) e

combinada (estrogênio e medroxiprogesterona). Reposição simples não diminuiu

o risco de demência ou de transtorno cognitivo leve. Tratamento combinado: aumento

de risco de ambas as condições (Shumaker et al., 2003, 2004).

Antiinflamatórios não-esteroidaisAntiinflamatórios não-esteroidais

• Inflamação e Doença de Alzheimer (ativação de microglia)

• Em 2001 estudos em camundongos transgênicos sugeriram que a indometacina

e o ibuprofeno podem reduzir a formação de -amilóide

• Estudos epidemiológicos da década passada sugeriram que o uso prolongado de

AINEs estaria associado a uma redução da incidência da DA. Esse benefício seria

restrito aos usuários crônicos de AINEs (riscos da exposição contínua aos AINEs)

• Estudos mais recentes (2003) demonstraram que os inibidores seletivos da COX2

não impediram a progressão da doença em pacientes com DA leve a moderada

• Não há ainda estudos que comprovem a eficácia da utilização de AINEs na DA.

• Não se justifica o uso dos AINEs no tratamento ou prevenção da DA

• Inflamação e Doença de Alzheimer (ativação de microglia)

• Em 2001 estudos em camundongos transgênicos sugeriram que a indometacina

e o ibuprofeno podem reduzir a formação de -amilóide

• Estudos epidemiológicos da década passada sugeriram que o uso prolongado de

AINEs estaria associado a uma redução da incidência da DA. Esse benefício seria

restrito aos usuários crônicos de AINEs (riscos da exposição contínua aos AINEs)

• Estudos mais recentes (2003) demonstraram que os inibidores seletivos da COX2

não impediram a progressão da doença em pacientes com DA leve a moderada

• Não há ainda estudos que comprovem a eficácia da utilização de AINEs na DA.

• Não se justifica o uso dos AINEs no tratamento ou prevenção da DA

EstatinasEstatinas

• Estudos epidemiológicos sugerem que pessoas que tomam estatinas têm menos

risco de desenvolver a doença

• Estudos em camundongos: colesterol: regulação de A-beta

• Mecanismo da estatina???? Pode estar relacionada à produção de A-beta

• No entanto estudos recentes de 2005 e 2004 descartaram o uso de estatina

como

medida preventiva e de tratamento para DA.

• Estudos epidemiológicos sugerem que pessoas que tomam estatinas têm menos

risco de desenvolver a doença

• Estudos em camundongos: colesterol: regulação de A-beta

• Mecanismo da estatina???? Pode estar relacionada à produção de A-beta

• No entanto estudos recentes de 2005 e 2004 descartaram o uso de estatina

como

medida preventiva e de tratamento para DA.

Ginkgo-bilobaGinkgo-biloba

• EGb761: aumento do suprimento sanguíneo cerebral por vasodilatação, redução

da viscosidade do sangue e redução de espécies reativas de oxigênio nos tecidos

nervosos

• Ainda não há estudos que comprovem a eficácia da utilização do extrato do

ginkgo biloba na prevenção de demência do tipo DA.

Perspectivas futurasPerspectivas futuras

Inibidores da fibrilogêneseInibidores da fibrilogênese

Inibidores das secretasesInibidores das secretases

Imunoterapia da DAImunoterapia da DA

Doença de ParkinsonDoença de Parkinson

• tremor em repouso;• rigidez muscular;• supressão dos movimentos voluntários: dificuldade de

interromper, iniciar movimentos ou alterar movimentos;• freqüentemente com demência• Degeneração dos neurônios dopaminérgicos na

substância negra

• tremor em repouso;• rigidez muscular;• supressão dos movimentos voluntários: dificuldade de

interromper, iniciar movimentos ou alterar movimentos;• freqüentemente com demência• Degeneração dos neurônios dopaminérgicos na

substância negra

Substância negra

Estriado

Ach

DA GABA

Parkinson Huntington

Córtex

Medulaespinhal

Liberação para osmúsculos

Via através do tálamo

Doença de ParkinsonDoença de Parkinson

• Freqüentemente idiopáticaFreqüentemente idiopática• Acidente vascular cerebral, encefalite viralAcidente vascular cerebral, encefalite viral• EnvelhecimentoEnvelhecimento• Fatores genéticos (Fatores genéticos (αα-sinucleína, parkina)-sinucleína, parkina)• Fatores ambientaisFatores ambientais• Induzida por drogas (neurolépticos), MPTP, 6-OHDAInduzida por drogas (neurolépticos), MPTP, 6-OHDA

• Freqüentemente idiopáticaFreqüentemente idiopática• Acidente vascular cerebral, encefalite viralAcidente vascular cerebral, encefalite viral• EnvelhecimentoEnvelhecimento• Fatores genéticos (Fatores genéticos (αα-sinucleína, parkina)-sinucleína, parkina)• Fatores ambientaisFatores ambientais• Induzida por drogas (neurolépticos), MPTP, 6-OHDAInduzida por drogas (neurolépticos), MPTP, 6-OHDA

MAO-BMAO-BMPTP MPP+MPTP MPP+

• Captado pelo sistema de transporte de dopaminaCaptado pelo sistema de transporte de dopamina

• inibe NADH-CoQ1 (Complexo I) da cadeia respiratória inibe NADH-CoQ1 (Complexo I) da cadeia respiratória mitocondrial mitocondrial

• queda da produção de ATPqueda da produção de ATP • morte celularmorte celular

• reproduz os padrões motores principais da DPreproduz os padrões motores principais da DP

Tratamento• Drogas que substituem a dopamina: levodopa com uso

concomitante do inibidor da dopa-descarboxilase de ação

periférica (carbidopa) e Entacapone (inibidor da COMT)

diminuição da dose e efeitos colaterais.

• Drogas que imitam a ação da dopamina: bromocriptina,

pergolida

• Inibidores da MAO: selegilina

• Drogas que liberam dopamina: amantadina

• Antagonistas da acetilcolina: benztropina

TratamentoTratamento

Doença de HuntingtonDoença de HuntingtonDoença de HuntingtonDoença de Huntington

• Distúrbio hereditário (autossômico dominante)

• Surge na vida adulta e causa rápida deterioração e

morte

• Perda da inibição mediada pelo GABA no estriado:

hiperativação dos neurônios dopaminérgicos

Substância negra

Estriado

Ach

DA GABA

Parkinson Huntington

Córtex

Medulaespinhal

Liberação para osmúsculos

Via através do tálamo

Doença de HuntingtonDoença de HuntingtonDoença de HuntingtonDoença de Huntington

Tratamento

• Alívio dos sintomas

• Antagonista da dopamina (clorpromazina)

• Agonista do GABA (baclofeno)

• Alívio dos sintomas

• Antagonista da dopamina (clorpromazina)

• Agonista do GABA (baclofeno)

Esclerose lateral amiotróficaEsclerose lateral amiotrófica

• característica: nitração de neurofilamentos

• mutação no gene da Cu2+/ZnSOD

efeito: atividade de dismutação normal, porém gera

radicais de oxigênio tóxicos

• Acima de 40 anos de idade

• Medula espinhal e córtex motor primário

• SOD1 mutante interage com H2O2

H2O2 + SOD1 R-(OH) + SOD1 + OH-

• SOD1 mutante ativaria uma ou mais vias de

morte celular

• SOD1 mutante interage com H2O2

H2O2 + SOD1 R-(OH) + SOD1 + OH-

• SOD1 mutante ativaria uma ou mais vias de

morte celular

ELA - possíveis mecanismos

Tratamento sintomático

• Alívio dos sintomas

• Riluzole: inibe liberação e ação pós-sináptica do

glutamato: retarda em algum grau a deterioração

• Agonista do GABA (baclofeno): para aumentar o

tônus extensor

• Antidepressivos e drogas contra a salivação na

forma bulbar da ELA (oxibutinina, triexifenidina)

• Alívio dos sintomas

• Riluzole: inibe liberação e ação pós-sináptica do

glutamato: retarda em algum grau a deterioração

• Agonista do GABA (baclofeno): para aumentar o

tônus extensor

• Antidepressivos e drogas contra a salivação na

forma bulbar da ELA (oxibutinina, triexifenidina)

Ataxia de Friedreich

• deficiência de frataxina

• função da frataxina: regula a concentração de Fe2+ da

matriz mitocondrial

Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH + OH-

Tratamento:

Udibinona (antioxidante): retarda aparecimento de cardiomiopatia

• deficiência de frataxina

• função da frataxina: regula a concentração de Fe2+ da

matriz mitocondrial

Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH + OH-

Tratamento:

Udibinona (antioxidante): retarda aparecimento de cardiomiopatia

Doença de Wilson

• mutação em gene envolvendo o transporte de cobre

• envolvimento do estresse oxidativo

Cu+ + H2O2 Cu2+ + OH + OH-

Tratamento:

Queladores de cobre: penicilamina (Cupremina)

• mutação em gene envolvendo o transporte de cobre

• envolvimento do estresse oxidativo

Cu+ + H2O2 Cu2+ + OH + OH-

Tratamento:

Queladores de cobre: penicilamina (Cupremina)