Perspektywy terapii choroby Alzheimera The Perspectives of treatment of Alzheimer s disease

Transkrypt

1 PSYCHOGERIATRIA POLSKA 2004;1(4), artykuł redakcyjny editorial article Perspektywy terapii choroby Alzheimera The Perspectives of treatment of Alzheimer s disease Jerzy Vetulani Zakład Biochemii, Instytut Farmakologii PAN, Kraków Key words: Alzheimer s disease, etiopatogenesis, perspectives of treatment Słowa kluczowe: choroba Alzheimera, etiopatogeneza, perspektywy leczenia Choroba Alzheimera Prawie 100 lat temu, w styczniu 1907 roku, ukazała się praca niemieckiego neurologa Aloisa Alzheimera O szczególnej chorobie kory mózgowej [3]. Opisywała ona przypadek pacjentki, która w 51. roku życia zaczęła zdradzać pierwsze symptomy choroby psychicznej, polegające na patologicznej zazdrości o męża, wkrótce rozpoczął się proces gwałtownego osłabienia pamięci. Stan chorej szybko się pogarszał, wystąpiły objawy agresji, paniki, a w końcu całkowitej apatii. Chora zmarła po czterech i pół roku, a badania mózgu wykazały obecność charakterystycznych zmian włókienkowatych w neuronach i komórkach glejowych oraz złogi szczególnej substancji rozproszone w całej korze. Był to pierwszy opisany przypadek nieznanej do tej pory choroby, nazwanej później przez Kraepelina chorobą Alzheimera. Przypadek ten dotyczy stosunkowo nietypowej tzw. formy wczesnej, gdyż jak się później przekonano znacznie częściej choroba ta występuje w wieku emerytalnym. Liczba rozpoznań choroby Alzheimera zaczęła szybko wzrastać i obecnie, po upływie niespełna wieku, schorzenie to dotyka już 15 milionów osób [66]. Co więcej, w bliskiej przyszłości spodziewamy się lawinowego wzrostu zachorowań, kiedy dzieci urodzone w czasie powojennego wyżu demograficznego osiągną 65. rok życia. Choroba Alzheimera jest najczęstszą przyczyną otępień u osób powyżej 65. roku życia. Cierpi na nią 50% populacji w wieku powyżej 90 lat. Poza tym, że dotyka ona bezpośrednio pacjenta, dotyka także jego rodzinę, często rujnując jej życie, zwłaszcza że nawet w bogatych Stanach Zjednoczonych tylko 30% chorych trafia do szpitali i domów opieki. Pomijając olbrzymie negatywne skutki emocjonalne dla pacjentów, rodzin i opiekunów, choroba Alzheimera stanowi wielki ciężar ekonomiczny: w USA jest trzecią chorobą pod względem kosztowności, pochłaniając miliardów dolarów rocznie [22]. Wraz z wydłużaniem się życia występowanie choroby Alzheimera będzie się nadal szybko zwiększać i przewiduje się, że jeżeli obecny kierunek zmian się utrzyma, w połowie XXI wieku będzie czterokrotnie więcej chorych niż obecnie. PGP 23 Adres do korespondencji: prof. dr hab. n. przyr. Jerzy Vetulani Zakład Biochemii, Instytut Farmakologii PAN ul. Smętna Kraków, Poland tel. +(48) (12) , fax +(48) (12) nfvetula@cyf-kr.edu.pl Copyright 2004 Fundacja Ochrony Zdrowia Psychicznego

2 254 Przyczyny choroby Alzheimera Choroba Alzheimera jest spowodowana przyspieszonym znikaniem wielu typów neuronów z kory mózgowej. Proces ten zaczyna się około 35. roku życia (niektórzy uważają, że jeszcze wcześniej), ale ze względu na wielką plastyczność mózgu poważniejsze objawy występują zazwyczaj dopiero, gdy znikło już 2/3-3/4 neuronów i mózg nie mogąc skompensować braków, przekracza próg wydolności poznawczej [21]. Neurochemiczne przyczyny najczęstszej formy choroby Alzheimera, formy niedziedzicznej (sporadycznej), późno występującej, są wciąż przedmiotem kontrowersji. Uważa się jednak, że pierwotną przyczyną śmierci komórek nerwowych jest formowanie się nienormalnych agregatów białkowych, tworzących opisane już przez Aloisa Alzheimera struktury włókienkowe splątki neurofibrylarne (neurofibrillary tangles) wypełniające neurony oraz blaszki starcze (senile plaques), zlokalizowane na zewnątrz neuronów. Uważa się, że tworzenie splątków i blaszek to zjawiska w zasadzie niezależne [163]. Chociaż zasadniczą przyczyną otępień występujących w chorobie Alzheimera jest uszkodzenie neuronów cholinergicznych [patrz 176], to najwcześniej nienormalne białka pojawiają się w neuronach glutamatergicznych kory śródwęchowej, a następnie w neuronach glutamatergicznych hipokampa i kory asocjacyjnej, a więc w strukturach związanych z pamięcią i percepcją. Dość wcześnie, ale później, blaszki starcze i splątki neurofibrylarne pojawiają się we wstępujących włóknach cholinergicznych i serotoninowych. Z postępem choroby zmiany te pojawiają się coraz częściej i prowadzą do wymierania neuronów glutamatergicznych, cholinergicznych, serotoninowych i noradrenergicznych, najoporniejsze są natomiast neurony gabergiczne [119]. Bezpośrednią przyczyną zaburzeń poznawczych, będących osiowym objawem choroby Alzheimera, jest niewydolność przekazywania sygnałów w układzie cholinergicznym przodomózgowia, następująca w wyniku utraty neuronów cholinergicznych. Układ ten jest odpowiedzialny za procesy uwagi i przywoływania zmagazynowanych uprzednio śladów pamięciowych [46,64,124]. Chociaż uważa się, że zaburzenia transmisji cholinergicznej są główną przyczyną deficytów poznawczych, należy pamiętać, iż inne neurony, używające jako sygnału noradrenaliny i serotoniny, są również silnie uszkadzane [120], a uszkodzenia te mogą być odpowiedzialne za zaburzenia psychiatryczne i zaburzenia zachowania w chorobie Alzheimera, takie jak urojenia, wrzaski, agresja słowna i fizyczna, zachowania obsceniczne, walenie pięściami w ściany itp. Równie ważne mogą być zmiany występujące w neuronach pobudzających, zawierających kwas glutaminowy. Ich zaburzenia są odpowiedzialne za narastającą apatię i ogólny spadek aktywności mózgu, widoczny przy zastosowaniu technik obrazowania, takich jak jądrowy rezonans magnetyczny (NMR) lub tomografia emisji pozytonów (PET) [119]. Zaburzenia białek tau splątki neurofibrylarne Mikrotubule, najgrubsze z włókiem cytoszkieletu neuronów, pełnią zasadniczą rolę w szybkim transporcie aksonalnym w kierunku od jądra do zakończenia nerwowego. Tworzą one w zasadzie stacjonarne tory, po których w sposób skokowy przesuwają się różne organelle. Zaburzenia systemu mikrotubul powodują poważne uszkodzenia i w końcu śmierć neuronu. Obecnie wiemy, że z mikrotubulami związane są liczne swoiste białka MAP (microtubule associated proteins), ale pierwszymi zidentyfikowanymi białkami związanymi z mikrotubulami były białka tau [185]. Jak wspomniano, splątki neurofibrylarne są, obok blaszek starczych, charakterystycznymi zmianami w mózgu w chorobie Alzheimera. Chociaż w odróżnieniu od blaszek, które są stosunkowo swoiste dla choroby Alzheimera, splątki występują w przebiegu różnorakich patologii, wielu uczonych uważa, że odgrywają one ważniejszą rolę w zabijaniu neuronów niż blaszki starcze. W 1963 r. w Anglii i w USA wykazano niezależnie od siebie, że splątki neurofibrylarne są złożone z włókienkowatych struktur odkładających się w cytoplazmie degenerujących neuronów. Nazwano je sparowanymi włókienkami helikalnymi (PHF) [88,167]. Głównymi składnikami antygenowymi sparowanych włókienek helikanych są właśnie białka tau [18,40].

3 255 Białka tau, występujące głównie w neuronach, uczestniczą w składaniu monomerów tubuliny w mikrotubule. Zdrowe białka tau pełnią ważną rolę we wzroście aksonów, rozwoju polarności neuronów oraz utrzymaniu dynamiki neurotubul. Główną postranslacyjną modyfikacją białek tau jest fosforylacja [31,32], a w 1983 r. Selden i Polland wykazali, że fosforylacja reguluje interakcję białek tau z mikrotubulami [151]. Prawidłowe ufosforylowanie białek tau jest konieczne dla optymalizacji szybkiego transportu aksonalnego, a enzymy odpowiedzialne za fosforylację i defosforylację białek tau są głównymi regulatorami tego transportu. Białka tau są fosforylowane przez kinazy należące do typu PDPK (proline- -directed protein kinases) lub nie-pdpk. Do pierwszych należy kinaza syntazy glikogenu 3a GSK3z [191,192] i 3b GSK3b [ [62,79,156] oraz cyklino-zależne kinazy CDK2 i CDK5 [11,123,180], kinaza aktywowana przez mitogeny MAP kinaza czyli ERK2 [44] oraz później odkryte spokrewnione z MAP kinazą kinazy aktywowane przez stres SAP kinazy [142,143]. Zaburzenia równowagi między nimi prowadzą do hiperfosforylacji białka tau, a takie białko polimeryzuje i staje się głównym składnikiem sparowanych włókienek helikalnych, z których tworzy się splątek neurofibrylarny, skutecznie blokujący transport aksonalny. Zablokowanie transportu wewnątrz neuronu prowadzi do jego śmierci. Blaszki starcze i beta-amyloid Mimo uznania patologicznej roli hiperfosforylowanych białek tau przeważa jednak pogląd, że głównymi sprawcami choroby Alzheimera są blaszki starcze, utworzone z białka zwanego beta-amyloidem (bo barwi się podobnie jak skrobia, a posiada strukturę płaskiego arkusza beta-kartki) [por. 176, 177]. W odróżnieniu od splątków neurofibrylarnych, które występują w różnych schorzeniach neurodegeneracyjnych, określanych wspólnym mianem taupatii, blaszki starcze są bardzo swoistą cechą choroby Alzheimera, a ich występowanie uważane jest za definitywny dowód, że mamy do czynienia z tą chorobą. Jak stąd wynika, pewna diagnoza choroby Alzheimera może być postawiona pośmiertne, na podstawie obrazu patofizjologicznego. Ponieważ i pewna diagnoza, i monitorowanie procesu rozwoju blaszek, a także ewentualnych zmian tempa tego procesu przy podejmowaniu prób terapeutycznych byłyby bardzo przydatne, poszukuje się możliwości wykrywania blaszek starczych przyżyciowo. Szereg prób w tym kierunku zostało podejmowanych [7] i opracowano już sondy, będące przechodzącymi przez barierę krew-mózg radioligandami wiążącymi się do beta-amyloidu, które w modelu mysim pozwalają na przyżyciowe znakowanie blaszek przy zastosowaniu współczesnych metod obrazowania mózgu [157]. Beta-amyloid jest utworzony z białka prekursorowego APP, występującego we wszystkich komórkach ustroju. Przebija ono błony komórkowe lub błony siateczki endoplazmatycznej, a w jego części znajdującej się po zewnętrznej stronie i zakotwiczonej w błonie zawiera sekwencję aminokwasów stanowiącą beta-amyloid. APP jest cięte przez enzymy: alfa-, beta- i gamma-sekretazy [183]. Pierwsza do akcji przystępuje zazwyczaj cynkowa metaloproteaza, alfa-sekretaza, która tnie APP ze strony zewnętrznej, tak blisko błony, że cięcie przypada w obrębie sekwencji tworzącej beta-amyloid. Powstały w wyniku tego procesu wielki fragment zewnątrzbłonowy, zwany alfa-app, jest rozpuszczalny i nie tworzy żadnych produktów szkodliwych, a wręcz przeciwnie, wydaje się pełnić istotne funkcje fizjologiczne, takie jak promowanie adhezji komórek, zwiększanie plastyczności synaptycznej i ochronę neuronów przed nadmiarem pobudzających aminokwasów. Pozostały po akcji alfa-sekretazy zaczepiony w błonie fragment, składający się z 83 aminokwasów (C83), ulega dalszemu cięciu przez gamma-sekretazę, dziwny enzym, katalizujący hydrolizę w środowisku skrajnie hydrofobowym, jakim jest wnętrze błony. Najważniejszymi substratami gamma-sekretazy są dwa białka przezbłonowe: receptor Notch (Notch) oraz APP [39]. Notch, o którym dość dużo już wiemy, jest molekułą sygnałową regulującą głównie los białek w czasie rozwoju [6]. Sygnalizacja jest wyzwalana wiązaniem swoistych ligandów, indukujących cięcie Notch przez analog alfa-sekretazy, TACE [20]. Pozostała po ataku TACE część zakotwiczona w błonie jest cięta przez gamma-sekretazę, co uwalnia wewnątrzkomórkową domenę Notch, NICD. Domena ta wiąże się do czynników transkrypcyjnych, takich jak Suppressor lub Hairless, i ulega translokacji do jądra komórkowego, gdzie reguluje transkrypcję takich kompleksów genów jak Enhancer lub Split [59]. Podobieństwa między enzymatyczną obróbką Notch i APP pozwoliły na przypuszczenie, że APP również pełni rolę białka sygnałowego. Działaniem gamma-sekretazy uwalnia się wewnątrzkomórkowy fragment

4 256 APP, AICD, oddziałujący z adaptorowym białkiem jądrowym Fe65 [27, 36, 89]. Fe65 oddziałuje z czynnikiem transkrypcyjnym CP2/LSF/LBP1 [50, 108] oraz Tip60 acetylotransferazą histonową [27]. O znaczeniu fizjologicznym APP świadczyły też dane, że myszy pozbawione genu kodującego APP były wprawdzie żywotne i zdolne do rozrodu, ale ich rozwój nie był prawidłowy były mniejsze i wykazywały pewne nieprawidłowości neurologiczne, zarówno funkcjonalne np. obniżoną aktywność ruchową i siłę chwytu, nadwrażliwość na czynniki drgawkorodne, jak i anatomiczne niższą wagę mózgu i uszkodzenia spoidła przedniego [por. 65]. Fakt, że skutki braku APP są stosunkowo małe, można tłumaczyć tym, iź poza APP w mózgu występują jeszcze dwa pokrewne białka, APLP1 i APLP2, pełniące prawdopodobnie podobne funkcje. Myszy pozbawione jednego z genów kodujących te białka są zdolne do życia i rozrodu, a myszy pozbawione jedynie APLP2 nie wykazują w ogóle żadnych różnic w porównaniu z myszami normalnymi. Jeżeli jednak mysz pozbawiona jest genu APLP2 i równocześnie albo genu APP, albo APLP1, ginie w okresie okołoporodowym [65]. Fizjologiczną rolę AICD wyjaśniły badania Leissringa i wsp. [97], którzy wykazali, że AICD reguluje sygnał wapniowy związany ze szlakiem fosfatydyloinozytolu. Sądzi się więc, że APP pełni rolę regulacyjną analogiczną do Notch, a mianowicie moduluje wewnątrzkomórkowy sygnał wapniowy przez swą uwolnioną przez gamma-sekretazę domenę wewnątrzkomórkową. Proteoliza Notch i uwalnianie NICD jest wyzwolone działaniem odpowiednich ligandów, Delta i Jagged [20]. Jest bardzo prawdopodobne, że nieznane jeszcze ligandy APP analogicznie aktywuje tworzenie AICD. Wyniki wskazujące na istotna rolę fizjologiczną NICD i AICD nakazują ostrożność w poszukiwaniu nowych leków przeciw chorobie Alzheimera w grupie inhibitorów gamma-sekretazy. W mózgu, a także w niektórych innych organach, jak w trzustce, poza alfa-sekretazą znajduje się jeszcze beta-sekretaza. Działa ona podobnie do alfa-sekretazy, ale tnie APP dalej od błony, tak że pozostawia nienaruszoną sekwencję beta-amyloidu. Teraz, kiedy od wnętrza komórki na pozostały fragment, liczący 99 aminokwasów (C99), rzuci się gamma-sekretaza, odcięty zostaje produkt będący beta-amyloidem. Gamma-sekretaza nie jest enzymem zbyt precyzyjnym, a może raczej występuje w kilku izoformach, które mogą ciąć C99 w nieco różnych miejscach. Zróżnicowana aktywność gamma-sekretazy wiąże się z tym, że jest to kompleks białkowy, w którego skład wchodzą ulegające łatwo mutacji preseniliny PS1 i PS2. Rodzinna forma choroby Alzheimera o wczesnym początku łączy się właśnie z obecnością mutacji presenilin [187]. W większości wypadków efektem działania gamma-sekretazy jest pozostawienie w błonie odcinka liczącego 40 aminokwasów (Ab40), ale czasem, rzadziej, pozostaje odcinek dłuższy, Ab42. Oba te fragmenty zostają uwolnione na zewnątrz komórki i oba mają tendencję do zmieniania swojej konformacji z rozpuszczalnej alfa-helisy do nierozpuszczalnej beta-kartki, co prowadzi do tworzenia nierozpuszczalnych agregatów beta-amyloidu. O ile jednak tendencja taka u Ab40 jest stosunkowo słaba, o tyle Ab42 tworzy złogi względnie szybko i jest znacznie bardziej toksyczny. Beta-amyloid występuje nie tylko w odmianach różniących się miedzy sobą długością łańcucha, ale również stopniem agregacji. Niektórzy uważają, że toksyczne są dimery lub oligomery, podczas gdy inni sądzą, iż toksyczne są dopiero wytworzone włókienka [por. 91]. Próbując rozwiązać ten problem, Hoshi i wsp. [76] przypadkowo odkryli, że neurotoksyczne są kuliste agregaty beta-amyloidu, które doświadczalnie można otrzymać przez kilkudniowe łagodne mieszanie roztworu monomeru. Działanie toksyczne wykazują kuliste agregaty (amylosferoidy) Ab40 o średnicy powyżej 10 nm, ale jeszcze bardziej toksyczne są agregaty Ab42, które ponadto tworzą się znacznie łatwiej. Toksyczność amylosferoidów może być związana z faktem, że aktywują one kinazę GSK3-beta. Efekt ten hamowany jest przez lit, który zapobiegał też toksyczności amylosferoidów. Amylosferoidy byłyby drugą, poza włókienkami, neurotoksyczną formą beta-amyloidu. Złogi beta-amyloidu odkładają się przez całe życie i występują również w mózgach osób starszych o pełnej sprawności intelektualnej. Jak się wydaje, do ich tworzenia potrzebne są metale ciężkie, które ułatwiają przejście do konformacji beta-kartki. Kiedy złogi uformują się w postaci blaszek starczych, stają się toksyczne, zwłaszcza gdy utworzone są przez Ab42. Chociaż same nie są ekscytotoksyczne,

5 257 zwiększają wrażliwość neuronów na szkodliwe działanie ekscytotoksyn i obniżenia poziomu cukru, nasilają uszkadzające działanie rodników wolnotlenowych, indukują procesy programowanej śmierci komórek (apoptozy), mogą wywoływać skurcz naczyń krwionośnych i przyciągają komórki reaktywnego mikrogleju, które promują zgubne dla neuronów procesy zapalne. Beta-amyloid zaburza również prawidłowy metabolizm białek tau, może więc nasilać tworzenie splątków neurofibrylarnych. Ponadto, niezależnie od tego, że zabija neurony cholinergiczne, uszkadza transmisję cholinergiczną na różnych jej etapach. Fragmenty peptydowe uwalniane ze złogów beta-amyloidu mogą hamować syntezę acetylocholiny i procesy oszczędzania tego neuroprzekaźnika (wychwyt zwrotny choliny), a ponadto blaszki starcze (a także splątki neurofibrylarne) gromadzą butyrylocholinesterazę, enzym niszczący acetylocholinę i powodujący obniżenie poziomu transmisji sygnału cholinergicznego, co pogłębia deficyt wywołany zmniejszeniem liczby neuronów [por. 177]. Rzeczą bardzo istotną jest to, że złogi beta-amyloidu są jednak podatne na różnego rodzaju enzymy, które mogą je trawić. Niedawno wykazano, że złogi amyloidu Ab40 i Ab42 mogą stać się celem ataku swoistego, niedawno odkrytego enzymu neprilizyny. Jest to endopeptydaza, która najskuteczniej spomiędzy innych peptydaz wrażliwych na tiorfan i fosforamidon rozkłada złogi beta-amyloidu Ab40 i Ab42 [153] i wydaje się głównym regulatorem metabolizmu beta-amyloidu [80]. Wysunięto przypuszczenie, że zaburzenia funkcji tego enzymu mogą odgrywać istotną rolę w etiologii choroby Alzheimera [80, 110], zwłaszcza gdy wykazano, że zarówno białko neprilizyny, jak i ekspresja mrna kodującego ten enzym są obniżone w mózgach chorych na chorobę Alzheimera, szczególnie w obszarach uważanych za istotnie zaangażowane w funkcje poznawcze [110, 140, 193]. Sugeruje się, że pewne polimorfizmy genu kodującego neprilizynę mogą stanowić zwiększone ryzyko rozwinięcia choroby Alzheimera [30]. Poznanie nowego enzymu, który może mieć istotną rolę w usuwaniu złogów beta-amyloidu, otwiera perspektywy nowej strategii terapeutycznej, polegającej na poszukiwaniu aktywatora tego enzymu. Stany zapalne neuroinflamacja Trzecią główną patologią charakteryzującą chorobę Alzheimera, poza blaszkami starczymi i splątkami neurofibrylarnymi, są odczyny zapalne w mózgu, w których istotną rolę odgrywają wytwarzane wolne rodniki. Wolne rodniki są silnie reaktywnymi czynnikami, posiadającymi niesparowany elektron na orbicie atomowej lub molekularnej. Najważniejszymi wolnymi rodnikami w systemach biologicznych są anion nadtlenkowy i nadtlenek wodoru: w obecności metali grup przejściowych, takich jak żelazo, miedź czy mangan, oba te rodniki wytwarzają rodniki hydroksylowe. Wolne rodniki atakują białka, kwasy nukleinowe i błony zawierające znaczne ilości wielonienasyconych kwasów tłuszczowych. Produkcja wolnych rodników w mózgu jest związana z metabolizmem amin katecholowych i wzrasta w obecności metali grup przejściowych i przy niedoborze czynników przeciwutleniających, takich jak witamina E. Wolne rodniki odgrywają istotną rolę w chorobie Alzheimera, chorobie Parkinsona i udarze mózgu. Istnieje coraz więcej dowodów na to, że reakcje zapalne i tworzenie wolnych rodników są związane z nagromadzeniem się złogów beta-amyloidu [2, 152]. Utworzone blaszki starcze powodują nagromadzanie się reaktywnego mikrogleju, uwalniającego prozapalne cytokiny, wolne rodniki tlenowe, tlenek azotu i pobudzające aminokwasy, co staje się bezpośrednią przyczyną neurodegeneracji [55]. Chociaż nie występują klasyczne objawy zapalenia, takie jak wzrost poziomu immunoglobin i nacieki leukocytarne, fragmenty beta-amyloidu wydają się aktywować kaskadę dopełniacza w sposób podobny do immunoglobulin, w wyniku czego dochodzi do tworzenia się wolnych rodników tlenowych, powodujących w końcu fatalne uszkodzenia [61]. Związki pomiędzy blaszkami starczymi, splątkami neurofibrylarnymi i procesami zapalnymi Kinaza syntazy glikogenu-3 (Gs-3) reguluje zarówno tworzenie splątków neurofibrylarnych, jak blaszek starczych. Ostatnio wykazano ścisłe połączenie pomiędzy tworzeniem splątków neurofibrylarnych a blaszek starczych. Dla syntezy beta-amyloidu z prekursora ostatnim procesem jest odcinanie domeny wewnątrzkomórkowej przez gamma-sekretazę. W skład kompleksu budującego ten enzym wchodzą preseniliny,

6 258 które mogą ulegać fosforylacji przez kinazę syntazy glikogenu-3 (GS-3) [87, 165], tej samej kinazy, która w głównej mierze jest odpowiedzialna za fosforylację (i hiperfosforylację) białek tau. Zahamowanie aktywności GS-3 przez jej specyficzne inhibitory: lit lub kenpaullon [8, 129] blokuje tworzenie beta-amyloidu na szczeblu cięcia przez gamma-sekretazę, przy czym reakcja ta jest swoista, ponieważ nie obserwuje się blokowania obróbki białka Notch [130]. Lit blokuje również odkładanie się złogów beta-amyloidu w modelu mysim [130]. Uszkodzenie bariery krew-mózg Charakterystyczną cechą choroby Alzheimera jest uszkodzenie bariery krew-mózg. Jest ono stosunkowo nieznaczne we wczesnych stadiach choroby, ale w miarę jej postępu gwałtownie się nasila [181]. Wiąże się to z patologicznymi uszkodzeniami naczyń mózgowych, dotykających elementów tworzących barierę krew-mózg, i pewne typy uszkodzeń, takie jak degeneracje naczynek z uszkodzeniem wyściółki, występują u prawie wszystkich pacjentów. Zmiany te powodują regionalne zaburzenia metabolizmu i uszkodzenia bariery krew-mózg. Przejściowe i lokalne przełamania bariery krew-mózg występują w chorobie Alzheimera o późnym początku i mogą prowadzić do oddziaływania obwodowych czynników, takich jak uwalniana z nadnerczy adrenalina, bezpośrednio na receptory na neuronach [82, 85]. Co więcej, zaburzenie funkcjonowania tej bariery może doprowadzić do przyspieszenia odkładania się złogów beta-amyloidu, gdyż ułatwia to przechodzenie Ab40 i Ab42 z krwi do mózgu. Na taki bieg wypadków wskazuje obserwacja, że poziomy beta-amyloidu 40 i 42 w osoczu osób zdrowych i z chorobą Alzheimera są takie same [109]. Zaburzenia bariery krew-mózg łączą się z procesami zapalnymi, prowadzącymi do zwiększania aktywności metaloproteaz, zwłaszcza kolagenazy. Jej aktywacja jest główną przyczyną rozpadu tkanki i wtórnych zmian wywołanych przez procesy zapalne, obserwowane np. w artretyzmie, a ostatnio wykazano, że aktywność głównej metaloproteazy MMP1 (kolagenazy) jest znamiennie podwyższona we wszystkich obszarach korowych w mózgach chorych na chorobę Alzheimera. Można przypuszczać, że zwiększona aktywność kolegenazy pełni istotną rolę w zaburzeniach bariery krew-mózg [95]. Butyrylocholinesteraza jest enzymem uczestniczącym zarówno w tworzeniu złogów beta-amyloidu, jak i splątków neurofibrylarnych Szczególną uwagę poświęca się obecnie znaczeniu butyrylocholinesterazy, promiskuitycznemu enzymowi atakującemu większość wiązań estrowych i służącemu prawdopodobnie jako ważny mechanizm detoksyfikacji ustroju [por. 177]. Butyrylocholinesteraza w mózgu normalnym wystęouje głównie w komórkach glejowych i ani jej substrat, ani rola w ośrodkowym układzie nie są znane. Wydaje się, że butyrylocholinesteraza pełni również funkcje nieeznymatyczne i że aktywuje, w nieznany jeszcze sposób, odkładanie się agregatów nieprawidłowych białek. Jej znaczne ilości stwierdza się w blaszkach starczych, jak również splątkach neurofibrylarnych, a także w dystroficznych komórkach nerwowych w mózgu ofiar choroby Alzheimera [59a]. Odkrycie tych własności butyrylocholinesterazy sugeruje, że może ona stać się ważnym celem farmakoterapii choroby Alzheimera [177]. Zaburzenia niecholinergicznych układów neuroprzekaźnikowych Choroba Alzheimera jest związana z neurodegeneracją wielu typów neuronów, i chociaż uszkodzenia układu cholinergicznego, pełniącego zasadniczą rolę w procesach poznawczych [46, 124, 144], mają największy wpływ na podstawowy objaw choroby, jakim są zaburzenia pamięci i świadomości, uszkodzenia innych układów neuroprzekaźnikowych mają wielkie znaczenie dla przebiegu choroby. Układ noradrenergiczny Ofiarą choroby Alzheimera pada układ noradrenergiczny ze względu na powstawanie zmian neurodegeneracyjnych w jego najważniejszym jądrze miejscu sinawym (locus coeruleus) odgrywającym bardzo istotną rolę regulacji zachowania [13]. Degeneracja neuronów adrenergicznych w miejscu sinawym i spadek poziomu noradrenaliny w zakończeniach wychodzących zeń neuronów to znane cechy choroby Alzheimera. Gęstość neuronów adrenergicznych w miejscu sinawym chorych na chorobę

7 259 Alzheimera spada do połowy wartości normalnych [162] i spadek ten jest większy niż spadek neuronów cholinergicznych w jądrze podstawnym Meynerta [194]. Zahamowanie transmisji noradrenergicznej może przyspieszyć procesy neurodegeneracyjne w mózgu, gdyż w nieobecności noradrenaliny prozapalne efekty beta-amyloidu są nasilone [70]. Degeneracja neuronów w miejscu sinawym pociąga za sobą atrofię neuronów zawierających adrenalinę, wychodzących z grup C1-C3 i unerwiających miejsce sinawe [23]. W przeciwieństwie do liczby neuronów noradrenergicznych liczba receptorów alfa-2 adrenergicznych w jądrze sinawym nie ulega zmniejszeniu i może to być przyczyną nadmiernej reaktywności układu adrenergicznego na noradrenalinę i w konsekwencji wzrost agresywności [103]. Zawartość noradrenaliny obniża się również w korze środkowoskroniowej (midtemporal) średnio o 31% i te spadki poziomu noradrenaliny korelują z zaburzeniami kognitywnymi [103]. Jest rzeczą interesującą, że neuropeptydy występujące jako współtransmitery noradrenaliny w miejscu sinawym mogą mieć działanie ochronne wykazano, że na neurodegenerację odporne są znajdujące się tam neurony zawierające galaninę [107] i wazopresynę [175]. Proporcja tych neuronów w miejscu sinawym zwiększa się u chorych na chorobę Alzheimera i może to mieć określone skutki behawioralne. Oczywiście najistotniejszą zmianą związaną z degeneracją miejsca sinawego jest wytworzenie nadwrażliwości receptorów adrenergicznych w obszarach unerwionych przez miejsce sinawe. Dotyczy to zarówno receptorów znajdujących się na innych neuronach i komórkach glejowych, jak i receptorów znajdujących się na unerwianych przez miejsce sinawe naczyń krwionośnych [86]. Ponieważ charakterystyczną zmianą w chorobie Alzheimera są defekty bariery krew-mózg, można się spodziewać, że uwalniane na obwodzie katecholaminy, np. pod wpływem stresu, będą przechodzić do mózgu i powodować wzmożoną aktywację receptorów adrenergicznych. Układ serotoninergiczny Chociaż uważa się, że główną przyczyną choroby Alzheimera jest degeneracja neuronów cholinergicznych, poważnemu uszkodzeniu ulega również układ serotoninowy [37]. Wprawdzie zanik neuronów serotoninowych w jądrze szwu jest proporcjonalnie nieco mniejszy niż spadek neuronów cholinergicznych w jądrze Meynerta i adrenergicznych w miejscu sinawym, jest on bardzo znaczny [101] i może dochodzić do 80%, co jest o tyle istotne, że w odróżnieniu od np układu dopaminowego liczba neuronów serotoninowych nie ulega spadkowi w miarę starzenia [112]. W efekcie tego w chorobie Alzheimera dochodzi do spadku zawartości serotoniny i jej metabolitu, kwasu hydroksyindolooctowego, w mózgu i w płynie mózgowo-rdzeniowym, a fakt, że spadki te są tym silniejsze, im dłużej trwa choroba, dowodzi, że są one wynikiem degeneracji neuronów serotoninowych [131]. W chorobie Alzheimera w miarę ginięcia neuronów serotoninowych spada też liczba transporterów serotoniny. Spadki te obserwuje się w jądrze szwu, zwłaszcza w bocznych skrzydłach grzbietowego jądra szwu, a także w obszarze CA2 hipokampa oraz w korze międzywęchowej, co wskazuje na niszczenie neuronów serotoninowych w jądrze szwu oraz powodowanie swoistych regionalnie zmian transmisji serotoninowej w kompleksie hipokampa [166]. Spadki poziomu serotoniny w korze nowej i płynie mózgowo-rdzeniowym są skorelowane zarówno z zaburzeniami poznawczymi, jak psychotycznymi [45]. Wywołany neurodegeneracją spadek aktywności serotoninowej może być też istotny dla funkcji podwzgórza i odpowiadać za podwyższoną aktywność osi podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczowej, powodującą objawy nadmiernej drażliwości, agresywności itp. [56]. Te objawy behawioralne i psychotyczne bardzo komplikują przebieg choroby. Aktualne terapie choroby Alzheimera Wspomaganie transmisji cholinergicznej Podobnie jak poznanie roli acetylocholiny w mózgu nastąpiło dopiero po zbadaniu anatomii i fizjologii układów monoaminergicznych noradrenergicznego, serotoninergicznego i dopaminergicznego, również związki podnoszące aktywność układu cholinergicznego stosunkowo późno zostały wprowadzone do leczenia schorzeń ośrodkowego układu nerwowego [15]. Okazały się one jednak przydatne w leczeniu

8 260 konsekwencji urazów czaszki, a zwłaszcza otępień. Jedynym uznanym obecnie na całym świecie postępowaniem terapeutycznym, mającym na celu zahamowanie rozwoju zaburzeń poznawczych występujących w chorobie Alzheimera, jest podniesienie jakości przekaźnictwa w uszkodzonym przez chorobę układzie cholinergicznym. Próby zastosowania wielu leków stymulujących receptory cholinergiczne, które poprawiają pamięć i uczenie u zwierząt laboratoryjnych (badania prowadzono nad nikotyną, arekoliną, oksotremoryną i betanecholem), nie dały praktycznie żadnych wyników. Również badania nad związkami nasilającymi uwalnianie acetylocholiny nie wyszły jeszcze poza stadium pierwszych prób na zdrowych ochotnikach. Natomiast istotny postęp uzyskano, stosując inhibitory cholinesterazy, czyli leki zapobiegające szybkiemu rozkładowi uwalnianej acetylocholiny i w ten sposób przedłużające i nasilające jej działanie [por. 176, 177]. Już pod koniec XIX wieku proponowano zastosowanie u chorych z otępieniami, nienazywanymi jeszcze chorobą Alzheimera, stosowanie fizostygminy, inhibitora cholinesterazy pochodzenia naturalnego [12]. Nowoczesne inhibitory cholinesterazy, skutecznie opóźniające rozwój choroby Alzheimera, znajdujące się również na polskim rynku, to donepezil (Aricept), galantamina (Remeryl) i riwastygmina (Exelon). Ta ostatnia, w odróżnieniu od pozostałych, jest inhibitorem zarówno acetylocholinesterazy, znajdującej się w neuronach, jak i wspomnianej wyżej butyrylocholinesterazy, gromadzącej się w blaszkach starczych [54, 59a, 160]. Ta cecha riwastygminy może mieć istotne znaczenie dla jej stosowania nawet w zaawansowanych przypadkach choroby, kiedy większość neuronów cholinergicznych i zawarta w nich acetylocholinesteraza już znikła i swoiste inhibitory acetylocholinesterazy nie mają czego hamować [177]. Strategie cholinergiczne spowalniają przebieg choroby i wydłużają czas, w którym chory może sam o siebie zadbać, wykonując samodzielnie najprostsze czynności, związane z jedzeniem i higieną osobistą. Przez długi czas uważano, że podawanie inhibitorów cholinesteraz jest jednak leczeniem czysto objawowym, a ponieważ proces neurodegeneracji rozwija się nadal, efekty takiego leczenia będą przemijające. Okazało się jednak, że u pewnej grupy chorych (ok. 20%), stosując inhibitory cholinesteraz, można uzyskać zatrzymanie postępów choroby Alzheimera na okres ponad dwóch lat. Sugeruje to, że działanie tych leków nie jest wyłącznie objawowe i istnieją przesłanki, że część działania leczniczego inhibitorów cholinesteraz jest związana ich z wpływem na inne procesy, zwłaszcza na syntezę ß-amyloidu i tworzenia złogów tego białka [53]. Terapie te są tym skuteczniejsze, im wcześniej zostają zastosowane [34]. Szczególnie w świetle tego, co powiedziano, korzystne wydają się leki blokujące równocześnie acetylocholinesterazę i butyrylocholinesterazę. Wydaje się, że takie leki, których obecnie jedynym stosowanym przedstawicielem jest riwastygmina, rzeczywiście spowalniają postęp choroby Alzheimera, ponieważ nie tylko poprawiają transmisję cholinergiczną, ale blokując butyrylocholinesterazę, zmniejszają odkładanie się złogów beta-amyloidu [48, 177]. Riwastygmina ma jeszcze jedną ewidentną przewagę nad pozostałymi obecnymi na rynku inhibitorami cholinesterazy w odróżnieniu od donepezilu i galantaminy jej działanie blokujące cholinesterazy nie ulega tolerancji, ale utrzymuje się przez okres co najmniej roku [38]. Ostatnie badania wykazały również, że stosowanie riwastigminy nawet przez stosunkowo krótki okres czasu powoduje długotrwały wpływ na proces chorobowy u pacjentów, którzy z różnych powodów przerwali kurację riwastygminą, stan ogólny po dalszym okresie był wciąż lepszy niż u pacjentów, którzy leku tego nie stosowali w ogóle [47]. Ochrona przed nadmierną aktywacją układu glutamatergicznego Memantyna. Układ glutamatergiczny pełni niezwykle ważne funkcje jako podstawowy układ pobudzający w mózgu, ale jego nadmierna, patologiczna aktywacja, prowadząca do niefizjologicznego pobudzenia receptora NMDA i patologicznego napływu jonów wapnia do neuronu, jest potencjalną przyczyną neurodegeneracji prowadzących do różnorakich otępień, między innymi do choroby Alzheimera [58]. Badania in vitro wykazały, że peptydy pochodzące z beta-amyloidu nasilają uwalnianie glutaminianu [5] i hamują jego wychwyt zwrotny, zwiększając w ten sposób jego stężenie w szczelinie synaptycznej [63]. Ponieważ z drugiej strony ekscytotoksyczne uszkodzenia mózgu prowadzą do wzrostu poziomu białka prekursorowego APP, wydaje się, że w takiej sytuacji łatwo może dojść do wytworzenia się błędnego koła [170].

9 261 Blokowanie receptora NMDA wydawałoby się najskuteczniejszym sposobem neuroprotekcji, ale silni antagoniści tego receptora powodują skutki uboczne, między innymi halucynacje, i uważane są za środki psychozogenne [93]. Wydaje się, że tacy silni antagoniści blokują nie tylko patologiczną, ale i fizjologiczną aktywność receptora NMDA, natomiast zastosowanie antagonistów o niskim powinowactwie znosi jedynie efekty nadmiernego pobudzenia [122]. Z antagonistów o takim działaniu najdokładniej przebadano memantynę [43, 122]. W wielu doświadczeniach, in vitro i in vivo, wykazano, że memantyna chroni neurony przed uszkodzeniami wywołanymi podaniem kwasu glutaminowego lub ogniskowym niedotlenieniem. Między innymi wykazała ona działanie ochronne na neurony cholinergiczne jądra Meynerta wystawione na działanie agonistów receptora NMDA, które powodowały uszkodzenia funkcji poznawczych [por. 43]. Wykazano też, że memantyna chroni neurony hipokampa przed neurotoksycznym działaniem bezpośrednio tam podanego beta-amyloidu [106]. Memantyna jest stosowana w Niemczech jako lek w otępieniach od ponad 10 lat i została w roku 2002 zatwierdzona jako lek w umiarkowanie ciężkich i ciężkich otępieniach przez Komitet Unii Europejskiej do rejestrowanych produktów medycznych. Prowadzone w USA badania dały również wyniki pozytywne [141, 147], ale ze względów jak się wydaje konkurencji pomiędzy firmami farmaceutycznymi memantyna ma tam wciąż status leku eksperymentalnego. Została jednak oceniona pozytywnie i rekomendowana jako lek w otępieniach przez recenzentów bardzo surowej bazy Cochrana [4]. Wydaje się, że bardzo korzystne mogłoby być skojarzone leczenie przy użyciu memantyny i inhibitora acetylocholinesterazy i butyrylocholinesterazy riwastygminy. Leki stosowane w celu zwalczania objawów psychotycznych w chorobie Alzheimera Wprawdzie zaburzenia poznawcze związane z zaburzeniami w obrębie układu cholinergicznego przodomózgowia są uważane za naczelne objawy choroby Alzheimera, praktycznie istotniejsze są objawy niekognitywne, takie jak agresywność, urojenia i depresja. Zaburzenia behawioralne i psychologiczne występują u 50-90% chorych na chorobę Alzheimera. Wymuszają one wczesne umieszczenia pacjentów w domach opieki, zwiększają koszty choroby i znacznie obniżają jakość życia tak chorych, jak i ich rodzin i opiekunów [121]. Augusta D., pacjentka doktora Alzheimera, u której po raz pierwszy opisano ten typ demencji, trafiła do szpitala ze względu na zaburzenia psychiatryczne, nie kognitywne [3]. O ile w leczeniu uszkodzeń poznawczych sukcesy są niewielkie, objawy psychotyczne możemy zwalczać skutecznie, podnosząc jakość życia chorego i jego otoczenia. Uważa się, że wzmożona agresywność jest wynikiem omówionej wyżej utraty neuronów noradrenergicznych. Receptory adrenergiczne łatwo ulegają upregulacji w warunku deficytu neuroprzekaźnika [178] i wydaje się, że taka sytuacja występuje w mózgu w chorobie Alzheimera, gdzie opisano, że o ile liczba neuronów w jądrze sinawym spada do połowy wartości normalnych, gęstość receptorów alfa-2 adrenergicznych pozostaje bez zmiany, i istnieje silna korelacja pomiędzy stopniem agresywności a spadkiem neuronów noradrenergicznych w rostralnym jądrze sinawym [103]. Jeżeli w tej sytuacji dojdzie do podniesienia się poziomu noradrenaliny i adrenaliny w wyniku ich przenikania przez rozszczelnioną barierę krew-mózg po nadmiernym wyrzucie z nadnerczy i zakończeń nerwów sympatycznych pod wpływem stresu, nadwrażliwe receptory wywołają nieprawidłowe reakcje. Uważa się, że za pobudzenia i agresywne zachowane w chorobie Alzheimera odpowiada zwiększona wrażliwość układu adrenergicznego [138]. Z kolei utrata neuronów serotoninowych i obniżenie stężenia serotoniny w mózgu powoduje zarówno agresywność [por. 33], jak i obniżenie nastroju i depresję [por. 145]. Jak wspomniano, poza zaburzeniami w wyższych piętrach mózgu deficyt serotoniny zaburza również funkcjonowanie podwzgórza [56]. Objawy psychotyczne próbowano zwalczać, podając klasyczne leki neuroleptyczne, takie jak haloperidol. Obecnie wiadomo, że lekami działającymi najskuteczniej są neuroleptyki nowej generacji, takie jak risperidon, które wybiórczo blokują receptory dopaminowe i noradrenergiczne, a także leki

10 262 przeciwdepresyjne nowej generacji, jak citalopram, swoiście podnoszące neuroprzekaźnictwo serotoninergiczne [121]. Oporną na neuroleptyki klasyczne agresywność u chorych z otępieniami można leczyć karbamazepiną [165a]. Przy zwalczaniu objawów depresji u osób starych i z otępieniami lekami z wyboru są swoiste inhibitory wychwytu serotoniny. Chociaż zasadniczy mechanizm działania przeciwdepresyjnego tej grupy leków jest taki sam, poszczególni jej przedstawiciele znacznie różnią się od siebie pod względem powodowania działań ubocznych, do których należą nudności, wymioty, pobudzenie, zaburzenia seksualne i apetytu. Efekty te są powodowane przez dodatkowe działania tych leków na różne receptory. Poza tym różne inhibitory wychwytu serotoniny mogą w różny sposób interferować z lekami, co wiąże się z różnicami ich działania na cytochromy C [69]. Niezależnie od tego wielu uważa, że inhibitory wychwytu serotoniny powinny być lekami pierwszego rzutu w depresjach wieku podeszłego ze względu na korzystny profil działania. Citalopram i sertralina są bezpieczniejsze od innych inhibitorów ze względu na niewielkie interakcje z innymi lekami [158]. Najbezpieczniejszym lekiem z tej grupy jest citalopram, charakteryzujący się bardzo czystym działaniem, ponieważ nie działa na żadne receptory neuroprzekaźnikowe i nie wpływa na aktywność cytochromów [14]. Wiele badań klinicznych potwierdza skuteczność citalopramu jako leku [118]. Citalopram stosowany chronicznie u pacjentów z chorobie Alzheimera znamiennie zmniejszał lęki, niepokoje, strach paniczny, pobudzenia i objawy splątania, nie powodując z reguły objawów ubocznych. Wydaje się, że może on pełnić rolę stabilizatora nastroju i emocji [57, 96, 136]. Warto też nadmienić, że riwastygmina, inhibitor cholinesteraz, poza korzystnym wpływem na funkcje poznawcze również poprawia zachowanie pacjentów, jak wynika to z badań w amerykańskich domach opieki [35]. Potencjalne leki działające na przyczyny choroby Alzheimera Poznawszy, przynajmniej częściowo, przyczyny choroby Alzheimera, można było się pokusić o znalezienie leków blokujących procesy chorobowe. Z jednej strony próbuje się stosować substancje zapobiegające tworzeniu blaszek starczych, uniemożliwiające odkładanie się złogów beta-amyloidu, a nawet powodujące ich rozpuszczanie. Drugim kierunkiem natarcia są splątki neurofibrylarne, a więc wykorzystane mogą być środki zapobiegające nadmiernej fosforylacji białek tau. Ponieważ wiemy o tym, że jedną z przyczyn wymierania neuronów są wywołane przez blaszki starcze procesy zapalne, rozważa się sprawę celowości stosowania środków przeciwzapalnych. Jeszcze inna taktyka polega na ułatwianiu neuronom przeżycia przez zwalczanie skutków działania wolnych rodników i naprawy uszkodzeń. Obecnie trwają intensywne prace nad alternatywnymi, przyczynowymi podejściami do terapii choroby Alzheimera, i na ten temat ukazało się kilka interesujących artykułów poglądowych [np. 42, 68, 120, 169, 176, 186] Badania tych leków na ludziach przedstawiają wielkie problemy zazwyczaj, gdy podejmujemy terapię, zniszczenia w mózgu są już tak posunięte, że nie ma szans na ich odwrócenie, zwłaszcza że jak wiemy z wyjątkiem określonych przypadków neurony nie rozmnażają się i nie tworzą od nowa, a więc nie ma możliwości pełnej regeneracji tkanki nerwowej. Oczywiście pozostają badania epidemiologiczne, w których obserwuje się zapadalność na chorobę Alzheimera wśród osób starszych zażywających przewlekle pewne leki (na przykład przeciw nadciśnieniu czy reumatyzmowi), a także badania, w których próbuje się badać korelację między poziomem pewnych witamin a stopniem otępienia. Badania takie dają istotne wskazówki, ale nie mają wielkiej mocy dowodowej. Laboratoryjny model choroby Alzheimera Badania nad nowymi lekami nie mogłyby się pomyślnie rozwijać, gdyby nie fakt, że udało się opracować zwierzęce modele choroby Alzheimera, wykorzystując transgeniczne myszy. Najpopularniejszy obecnie model to transgeniczne myszy utworzone przez zastosowanie promotora płytkowego czynnika wzrostowego, nazwane myszami PDAPP. Promotor ten aktywuje ludzki minigen APP, powodując wystąpienie punktowej mutacji, zastąpienie jednej reszty waliny resztą fenyloalaniny w pozycji 717 [52]. Jest to mutacja wywołująca u człowieka rzadką, rodzinną formę choroby Alzheimera, charakteryzującą się wczesnym wystąpieniem objawów [114]. U myszy tych występuje silna ekspresja APP i beta-amyloidu,

11 263 pojawiają się blaszki starcze, szybko pojawiają się zaburzenia poznawcze, najczęściej przejawiające się jako pogorszenie uczenia się. W modelu mysim obserwuje się dwa parametry: czas do wystąpienia pierwszych zmian chorobowych u zwierząt otrzymujących systematycznie badane leki od okresu młodzieńczego (spowalnianie przebiegu choroby) oraz stan zwierząt, którym rozpoczęto podawanie leków w okresie, w którym już wystąpiły dobrze rozwinięte objawy choroby (działanie lecznicze). Chociaż istnieją wątpliwości, czy ten mysi model odpowiada modelowi występującej w 95% postaci sporadycznej choroby Alzheimera, jest to model teoretycznie niewątpliwie bardzo interesujący, powoduje bowiem odkładanie się beta-amyloidu w sposób podobny do tego, co obserwuje się w przebiegu choroby w ludzkim mózgu [84], chociaż nie wykazuje takich charakterystycznych cech choroby Alzheimera, jak tworzenie splątków neurofibrylarnych i masowej śmierci neuronów [72], a wyniki badania niektórych postępowań, np. stosowania szczepionek, dające bardzo obiecujące wyniki na myszach, w praktyce klinicznej całkowicie rozczarowały (patrz niżej). Leki przeciwko tworzeniu złogów beta-amyloidu Szczególnie interesujące wydają się podejścia wykorzystujące świeżo nabytą znajomość struktury sekretaz, umożliwiającą podjęcie prób ich wybiórczej aktywacji lub blokowania w sposób, który może zmniejszyć odkładanie się złogów beta-amyloidu. Początkowo najwięcej uwagi poświęcano beta-sekretazie, gdyż enzym ten wydaje się idealnym celem terapeutycznym dla zapobiegania i hamowania choroby Alzheimera, ponieważ hamuje pierwszy etap tworzenia beta-amyloidu i jest dość swoisty. Poszukując inhibitorów beta-sekretazy, badano związki o małej cząsteczce, zdolne do przekraczania bariery krew - mózg, które mogłyby blokować duże aktywne centrum enzymu. W próbach przedklinicznych znajduje się kilka związków tego typu, w tym analog statyny, StatV [169]. Bada się również jako potencjalne leki inhibitory gamma-sekretazy. Sytuacja jest tu bardziej złożona, ze względu na to, że jak wspomniano enzym ten również bierze udział w cięciu białka Notch i innych ważnych białek błonowych. Tym niemniej zaproponowano szereg związków z tej grupy jako potencjalne leki przeciw chorobie Alzheimera [188]. Szczególnie ważne było wykazanie, że proteoliza Notch i beta- -APP to procesy zachodzące w innych miejscach [128] i w związku z tym zsyntetyzowano substancje będące swoistymi inhibitorami działania gamma-sekretazy na beta-app, zupełnie niewpływającymi na proteolizę Notch [127], które mogą być potencjalnymi lekami przeciw chorobie Alzheimera. Zapewne interesujące postępy zostaną osiągnięte również na drodze poszukiwania aktywatorów alfa-sekretazy [74]. Fakt, że enzym ten jest aktywowany przez kinazę białkową C, która z kolei jest aktywowana przez wiele neuroprzekaźników działających na receptory sprzężone z białkiem Go i Gq, może pozwolić na szukanie leków w bardzo pośredni sposób aktywujących nieszkodliwą ścieżkę metabolizmu APP. Przypuszcza się, że część korzystnego działania inhibitorów cholinesterazy wiąże się ze zwiększeniem przez nie oddziaływania acetylocholiny z receptorem muskarynowym M1. Innymi związkami mogącymi również pośrednio aktywować alfa-sekretazę są estrogeny, testosteron i różne czynniki wzrostu [74]. Leki uniemożliwiające tworzenie złogów beta-amyloidu Złogi beta-amyloidu tworzą się powoli uwolnione przez gamma-sekretazę białko jest początkowo rozpuszczalne i stopniowo ulega agregacji. Tworzenie się nierozpuszczalnych złogów z rozpuszczalnego początkowo beta-amyloidu wymaga zmiany konformacji z alfa-helikalnej do beta-kartkowej. Proces ten jest katalizowany przez metale ciężkie: miedź, cynk i żelazo [25, 77]. Dla wytworzenia agregatu kluczowe znaczenie ma dłuższa forma beta-amyloidu, Ab42, mająca dużą skłonność do wytrącania się w postaci złogów, które tworzą jądro blaszki starczej. Dopiero do tego jądra przyczepiają się cząsteczki BA40 i inne białka [81]. Spośród tych innych białek szczególnie ważna jest butyrylocholinesteraza [54]. Wydaje się ona pełnić istotną rolę patogenną, gdyż występuje szczególnie obficie w blaszkach starczych w mózgu chorych na chorobę Alzheimera, podczas gdy jest jej znacznie mniej w blaszkach starczych spotykanych w mózgach osób starych, u których otępienie nie rozwinęło się [104]. Jest to związane zapewne ze zdolnością butyrylocholinesterazy do aktywacji mikrogleju, a z drugiej do niszczenia już znajdującej się w deficycie acetylocholiny.

12 264 Hamowanie aktywności butyrylocholinesterazy byłoby więc, poza opisanym wyżej doraźnym działaniem nasilającym działanie acetylocholiny, również działaniem przyczynowym, zwalniającym tworzenie blaszek. Inna droga blokowania tworzenia złogów beta-amyloidu opiera się na wspomnianym fakcie, że metale ciężkie, takie jak cynk i miedź, nasilają neurotoksyczność beta-amyloidu i indukują tworzenie złogów, wchodzą w skład złogów beta-amyloidu i je stabilizują [25, 77], i że beta-amyloid, wchodząc w kompleksy z miedzią lub żelazem, indukuje powstanie rodników nadtlenkowych, silnie uszkadzających tkankę nerwową. [148, 164]. Założono więc, że związki chelatujące te metale mogą prowadzić nawet do rozpadania się złogów. Takim związkiem jest od dawna znany, wycofany w latach 70., antyseptyk jelitowy kliochinol (Vioform). Okazało się, że powoduje on nie tylko spowalnianie tworzenia złogów beta-amyloidu u transgenicznych myszy PDAPP, ale również zmniejszanie się liczby blaszek i poprawę stanu myszy, których kurację rozpoczęto w czasie, w którym normalnie zmiany patologiczne są już dobrze wykształcone [28]. Kliochinol został wycofany, ponieważ powodował miopatie mięśni wzrokowych, ale można temu zapobiec, stosując witaminę B12. Lek został ponownie wprowadzony do prób klinicznych [139], a całość naszej wiedzy sugeruje rzeczywisty potencjał kliniczny kliochinolu w chorobie Alzheimera [24]. Leki rozbijające utworzone złogi beta-amyloidu beta-łamacze Niezależnie od poszukiwania związków wpływających na tworzenie beta-amyloidu poszukiwania idą również w kierunku rozbijania jego już utworzonych złogów. Złóg beta-amyloidu powstaje, gdy rozpuszczalne cząsteczki beta-amyloidu polimeryzują, tworząc strukturę beta-kartki. Próby uniemożliwienia tworzenia się tej struktury lub rozbijania jej doprowadziły do syntezy beta-łamaczy. Są to krótkie peptydy o strukturze analogicznej do fragmentów beta-amyloidu, ale posiadające sekwencje niewchodzące w skład beta-kartki. Pierwszy zsyntetyzowany taki peptyd (Leu-Pro-Phe-Phe-Asp), nazwany iab5 [159], zapobiegał tworzeniu się włókien beta-amyloidu in vitro i powodował rozpad złogów beta-amyloidu in vivo u szczura. Wyniki te pozwalają mieć nadzieję, że peptydy podobne do iab5 mogą zmniejszać wymiary i liczbę blaszek starczych u człowieka [154]. Inną możliwość zdaje się otwierać opisane wyżej odkrycie enzymu trawiącego złogi beta-amyloidu u regulującego jego metabolizm neprilizyny [80]. Gdyby udało się znaleźć niskocząsteczkowe aktywatory tego enzymu, zdolne do przechodzenia bariery krew-mózg, moglibyśmy otrzymać nowe narzędzie terapeutyczne. Szczepionki przeciw chorobie Alzheimera Niespodziewane odkrycie, dokonane w firmie Elan, że dootrzewnowe podawanie włókienkowatego beta-amyloidu Ab42 myszom transgenicznym, u których rozwija się choroba Alzheimera zapobiega, tworzeniu blaszek starczych u myszy młodych i powoduje cofanie się już wytworzonych złogów beta- -amyloidu u myszy starych [146], otwarło nowe perspektywy, zwłaszcza że okazało się, skuteczne są także szczepionki donosowe [184] i że u myszy z modelową chorobą Alzheimera szczepionki zapobiegały związanemu z wiekiem deficytowi poznawczemu [111]. Pasywna immunizacja przez wstrzyknięcie przeciwciał wystarczała do przyspieszenia usuwania beta-amyloidu [9, 41]. Jedną z możliwości wyjaśnienia działania szczepionki jest, że niewielkie ilości podanych obwodowo przeciwciał przechodzą do mózgu, gdzie wiążą się do blaszek i aktywują komórki mikrogleju, które zaczynają niszczyć te blaszki [9]. Inną możliwością działania szczepionek jest powodowanie przez nie sekwestracji beta-amyloidu we krwi: wytworzone przeciwciało, łącząc się z cząsteczką krążącego we krwi beta-amyloidu, tworzy kompleks tak wielki, że nie może on przejść przez barierę krew-mózg [42]. Jeszcze inni uczeni sądzą, że przeciwciała niejako wyciągają amyloid z mózgu do krwi, gdzie ulega on zniszczeniu [41]. Korzystne wyniki na myszach transgenicznych skłoniły firmy Elan i Wyeth do rozpoczęcia badań klinicznych. Niestety, ich pierwsze wyniki były negatywne [68], a następnie próby wstrzymano w fazie drugiej, kiedy u części pacjentów wystąpiły objawy zapalenia mózgu [161]. Mimo tych negatywnych wyników nie można jeszcze mówić o całkowitej klęsce immunoterapii choroby Alzheimera, można bowiem próbować innego sposobu immunizacji, np. z użyciem szczepionek o innym

13 265 składzie lub stosując uodparnianie bierne [29]. Pasywna immunizacja przez wstrzyknięcie gotowych przeciwciał wystarcza, jak wspomniano, do przyspieszenia usuwania beta-amyloidu [9, 41]. Ochrona transportu aksonalnego przed szkodliwym wpływem beta-amyloidu Odmienną taktyką walki z wymieraniem neuronów jest przeciwdziałanie zaburzeniom transportu aksonalnego, związanego z uszkodzeniem funkcji mikrotubul, które są rozbijane przez włókienka beta-amyloidu. Rzeczywiście wykazano, że leki stabilizujące mikrotubule, takie jak taksol, mają działanie ochronne in vitro na mikrotubule w neuronach wystawionych na działanie beta-amyloidu. Taksol nie przekracza bariery krew-mózg, lecz przebadano różne inne związki stabilizujące mikrotubule, ale przechodzące do mózgu. Niektóre z nich chronią neurony przed skutkami ekspozycji na beta-amyloid i ich potencjał jako leków w chorobie Alzheimera jest obecnie badany w modelach zwierzęcych [105]. Leki hamujące hiperfosforylację białek tau i stabilizujące mikrotubule Inną strategią terapeutyczną mającą chronić transport aksonalny są próby modulowania fosforylacji białek tau, zwłaszcza poszukiwania swoistych inhibitorów kinaz CDK-5 oraz GS-3p [186]. Myśli się również o związkach zwiększających aktywność fosfatazy białkowej PP2A oraz związkach zapobiegających sekwestracji normalnych białek związanych z mikrotubulami (MAP) przez hiperfosforylowane białka tau [78]. Odkrycie roli glikozylacji jako promotora fosforylacji białek tau również otwiera nową drogę poszukiwań farmakoterapii choroby Alzheimera i innych taupatii [100]. Próby z tymi lekami nie wyszły jeszcze poza stadium badań na zwierzętach. Leki obniżające poziom cholesterolu Wielkie nadzieje w prewencji choroby Alzheimera obudziły statyny. Są one inhibitorami reduktazy 3- -hydroksy-3-metyloglutarylokoenzymu A (HMG-CoA), enzymu katalizującego konwersję HMG-CoA do mewalonianu, co jest wczesnym i regulatorowym etapem biosyntezy cholesterolu. Statyny są powszechnie używane do obniżenia poziomu LDL cholesterolu. Wykazano, że ich użycie zmniejsza liczbę zawałów, śmierci w wyniku zaburzeń wieńcowych oraz ogólną śmiertelność. Wysokie poziomy cholesterolu są czynnikiem ryzyka w chorobie Alzheimera [73, 90, 117], a studia epidemiologiczne wskazują, że osoby przewlekle obniżające poziom cholesterolu statynami (ale nie fibratami, cholestyraminą czy kwasem nikotynowym) znacznie rzadziej rozwijają chorobę Alzheimera [83]. Badania komórkowe wykazały, że cholesterol moduluje obróbkę APP: wysokie stężenia cholesterolu faworyzują obróbkę APP przez amyloidogenną drogę beta-sekretazy [135, 155], podczas gdy niski poziom cholesterolu nasila obróbkę APP przez alfa-sekretazę [16, 49, 92]. Pierwsze, bardzo obiecujące dane dotyczące możliwości działania prewencyjnego statyn opublikował Wolozin i wsp. [189] i dane te zostały szybko potwierdzone wynikami wskazującymi, że osoby w wieku ponad 50 lat zażywające statyny mają istotnie mniejsze szanse na rozwinięcie otępienia [83] i że stosowanie statyn ma korzystny wpływ na przebieg choroby Alzheimera [60]. Wykazano też, w badaniach na starszych kobietach, że pacjentki przyjmujące statyny po czterech latach miały lepsze wyniki w testach poznawczych niż pacjentki nieleczone [190]. Jedna statyna, atorvastatyna (Lipitor, w Polsce znana jako Sortis) znajduje się obecnie w II fazie badań klinicznych w chorobie Alzheimera [126]. Chociaż ogólnie wygląda na to, że statyny mogą rzeczywiście zapobiegać rozwojowi choroby Alzheimera, ze względu na brak kontrolowanych danych nie można jeszcze obecnie z całą pewnością potwierdzić ich korzystnego wpływu [149, 150]. Statyny, jak sądzę, okażą się w końcu skuteczne jako leki zapobiegające rozwojowi choroby Alzheimera, wątpliwe jest jednak, czy spowodują poprawę u pacjentów już dotkniętych tą chorobą, u których rozmiar zniszczeń neuronów jest jak wspominaliśmy bardzo wielki. Inne próby modyfikacji przebiegu choroby Alzheimera wiążą się z możliwościami indukowania ApoE. Przypuszcza się, że ryzyko zapadnięcia na chorobę Alzheimera u osób monozygotycznych pod względem allelu ApoE 4 wiąże się z tym, że ogólnie poziom ApoE lipoproteiny ważnej dla transportu cholesterolu i tłuszczów u osób tych jest niski, a więc może u nich dochodzić do uszkodzenia transportu cholesterolu i lipidów w ośrodkowym układzie nerwowym [133, 134]. Stary związek przeciwmiażdżycowy, probucol [10], podnosi ekspresje mrna kodującego ApoE w śledzionie [12], a podawany pacjentom z mało i średnio zaawansowaną chorobą Alzheimera podnosił poziom ApoE i obniżał poziom beta-amyloidu Ab42 w płynie mózgowo-rdzeniowym oraz stabilizował funkcje poznawcze na kilka miesięcy [134].

14 266 Stabilizacja poziomu wapnia Leki przeciwdrgawkowe, hydantoina, walproinian i karbamazepina chronią neurony hipokampa w kulturze tkankowej przed neurotoksycznym działaniem beta-amyloidu i glutaminianu mechanizm działania polega prawdopodobnie na stabilizacji komórkowego wapnia, gdyż hamowały wywołany tymi czynnikami wzrost poziomu wapnia w cytosolu. Hamowały one również wywołane glutaminianem zmiany w białkach tau. Stabilizacja poziomu wapnia może mieć działanie ochronne w tym typie zaburzeń, które leżą u podstaw patologii choroby Alzheimera [102]. Leki przeciwzapalne Znaczenie procesów neuroinflammacji dla rozwoju choroby Alzheimera uczyniło leki przeciwzapalne naturalnym celem badań w kierunku wprowadzenia ich do terapii czy prewencji tego schorzenia. W wielu modelach zwierzęcych wykazano, że leki te dają pewną osłonę przeciw skutkom zmian zapalnych. Działanie takie stwierdzono m.in. dla ibuprofenu u myszy transgenicznych [98] i dla indometacyny u szczurów, u których lek ten blokował reakcje mikrogleju na iniekcje beta-amyloidu [116]. Badania epidemiologiczne ostatnich lat wskazały, że niesterydowe leki przeciwzapalne zmniejszają ryzyko rozwinięcia choroby Alzheimera [2, 17]. Badania te dotyczą zmniejszenia zapadalności na chorobę Alzheimera wśród chorych na przewlekły gościec lub trąd, zażywających leki przeciwzapalne, przy czym dotyczy to tylko pacjentów młodszych, w wielu poniżej 75 lat [por. 61]. U starszych pacjentów należy stosować niskie dawki leków przeciwzapalnych, gdyż wysokie nie są skuteczne [19]. Leki przeciwzapalne wykazują też działanie przeciwpłytkowe, a płytki krwi są źródłem beta-amyloidu i ich aktywacja jest zwiększona w chorobie Alzheimera. Leczenie przeciwpłytkowe (m.in. niesterydowymi lekami przeciwzapalnymi) hamuje taką aktywację i jej potencjalnie szkodliwe skutki. Zwiększone poziomy beta-amyloidu w świetle naczyń zwiększają przepuszczalność bariery krew-mózg i nasilają obkurczenie tętniczek, podobnie jak procesy zapalne i zakaźne. Mózgowa amyloidoza, jak wspomniano, powoduje uszkodzenie bariery krew-mózg i może powodować zaburzenia krążeniowe, a leki przeciwzapalne mogą łagodzić ten problem [por. 61]. Niestety, badania kliniczne wskazują, że nowoczesne leki z tej grupy, inhibitory COX-2, znacznie mniej uszkadzające śluzówkę żołądka, są zdecydowanie mniej skuteczne w tym kierunku niż powodujące skutki uboczne inhibitory COX-1, takie jak nasza poczciwa aspiryna [75]. Przeciwutleniacze Z wiekiem, który jest głównym czynnikiem ryzyka w chorobie Alzheimera, zwiększa się tworzenie wolnych rodników, które są odpowiedzialne za uszkodzenia tkanki nerwowej [26, por. 125]. Uszkodzenia powodowane przez wolne rodniki, zwiększona produkcja jonów nadtlenkowych i uszkodzenia mitochondriów doprowadzają do śmierci neuronów. W chorobie Alzheimera dodatkowo wolne rodniki mogą się tworzyć w wyniku działania złogów beta-amyloidu, a także podniesionych poziomów glutaminianu i zwiększonej aktywności monoaminooksydazy. Wszystko to wskazuje, że korzystne może być prewencyjne stosowanie przeciwutleniaczy. Szczególnie uważa się, że korzystne wyniki daje inhibitor monoaminooksydazy typu B, deprenil (selegilina) [168], oraz duże dawki silnego zmiatacza wolnych rodników witaminy E. Ich stosowanie ma zwalniać postęp choroby Alzheimera i przedłużać okres autonomii funkcjonalnej. Zalecenia stosowania witaminy E, selegiliny i wyciągów z miłorzębu pojawiają się często w prasie niemedycznej, ale terapia przeciwutleniaczami poza korzystnym działaniem ma także pewne ograniczenia [132]. Leki zwiększające przeżywalność neuronów Leki blokujące procesy apoptozy. Złogi amyloidowe i degeneracje neurofibrylarne prowadzą do śmierci neuronów w wyniku indukowania apoptozy. Obecnie uważa się, że przyspieszona apoptoza jest odpowiedzialna za wiele chorób neurodegeneracyjnych, włączając w to również chorobę Alzheimera [137]. Wykonawcami apoptozy są pewne proteazy cysteinowe, zwane kaspazami, które aktywują kaskady sygnałów prowadzących do apoptotycznej śmierci komórki [por. 179]. Poza lekami zmniejszającymi apoptozę spowodowaną nadmiernym uwalnianiem glutaminianu (np. wspominana wyżej memantyna) czy stresem oksydacyjnym (np. selegilina czy witamina E) syntetyzuje się niskocząsteczkowe związki mające blokować kaskady wydarzeń prowadzących do apoptozy. Aktualny stan wiedzy na ten temat zawiera przeglądowy artykuł Petera Waldmeiera [182].

15 267 Neurotrofiny Nagrodę Nobla w 1986 roku otrzymala Rita Levi-Montalcini za odkrycie czynnika wzrostu nerwów (NGF), dzieląc nagrodę ze Stanleyem Cohenem, odkrywcą nabłonkowego czynnika wzrostu. NGF jest pierwszym ze sporej grupy neurotrofin, czyli czynników poprawiających przeżywanie neuronów, ich zdolności do unerwiania obszarów mózgu oraz usprawniających ich funkcje. NGF wywiera działanie troficzne (ułatwiające przeżywanie komórek) i tropiczne (pobudzające wzrost aksonów) na wiele populacji neuronalnych, w szczególności zapobiegając uszkodzeniom i spontanicznym, związanym ze starzeniem, degeneracjom układu cholinergicznego przodomózgowia. Zresztą występuje on głównie w cholinergicznych obszarach dotykanych chorobą Alzheimera: jądrze podstawnym Meynerta, hipokampie i korze mózgowej. To, jak również fakt, że poprawia pamięć, sugerowało, że NGF może znaleźć zastosowanie w farmakoterapii choroby Alzheimera. Już w latach 80. stwierdzono, że NGF podany domózgowo zapobiega neurodegeneracjom wywołanym przez uszkodzenia mózgu lub starzenie [51, 67, 94]. Niestety, NGF jest białkiem nieprzechodzącym przez barierę krew-mózg i trzeba go podawać domózgowo. Najczęściej substancje w takim wypadku podaje się do płynu w komorach mózgowych, jednakże podania dokomorowe NGF powodują wiele poważnych efektów ubocznych, wykluczających tę drogę jego stosowania. Okazało się jednak, że NGF jest równie skuteczny w ochronie neuronów, a pozbawiony działań ubocznych, gdy podaje się go do parenchymy mózgowej, w sąsiedztwie kadłubów neuronów cholinergicznych w przodomózgowiu. Badania na szczurach wykazały, że NGF tak podawany przez 2 tygodnie chroni 95% neuronów przed degeneracją wywołaną jednostronnym przecięciem sklepienia (po której tylko 20% neuronów przeżywało w grupie kontrolnej). Podawanie NGF nie powodowało żadnych reakcji komórek glejowych ani widocznych efektów neurotoksycznych [171]. Mimo tych wyników do skuteczniejszego wykorzystania NGF próbuje się stosować metodykę genetyki molekularnej, usiłując skonstruować komórki, które produkują NGF i mogłyby być implantowane w mózgu. Badania takie prowadzi głównie grupa Marka Tuszynskiego z Uniwersytetu Kalifornii w San Diego. [ ]. Rzeczywiście, przeszczepy do mózgu komórek produkujących NGF odwracały związane ze starzeniem deficyty kognitywne u starych szczurów [99, 196]. W końcu doszło do pierwszych prób zastosowania NGF w chorobie Alzheimera u człowieka. Dane te nie zostały opublikowane w poważnych czasopismach naukowych, ale wiadomo, że po pierwszej zachęcającej próbie z podawaniem przez miesiąc NGF, w kwietniu 2001 Mark Tuszynski wszczepił do mózgu hodowane w kulturach tkankowych fibroblasty zawierające rekombinowanego wirusa produkującego NGF pierwszym ośmiu pacjentom z chorobą Alzheimera. Na razie nie mamy wiadomości o wynikach tego eksperymentu i cisza ta sugeruje, że eksperyment nie zakończył się sukcesem. Być może istnieje poważna przyczyna uniemożliwiająca osiągnięcie takiego sukcesu. Otóż NGF i inne czynniki wzrostu neuronów, aby zadziałać, muszą wejść do wnętrza komórki nerwowej i wywierać bezpośrednie działanie na materiał jądrowy. Wejście to możliwe jest po połączeniu się cząsteczki neurotrofiny z odpowiednimi receptorami. Niestety, okazało się, że ekspresja mrna kodującego receptor NGF, trka, jest znamiennie obniżona w korze ciemieniowej pacjentów z chorobą Alzheimera [72]. Dalsze badania wykazały, że inny receptor dla neurotrofin, p75(ntr), znika z neuronów cholinergicznych przodomózgowia chorych zmarłych nie tylko z chorobą Alzheimera, ale także wykazujących jedynie łagodne uszkodzenia poznawcze (MCI), a spadek receptorów jest skorelowany z pogorszeniem funkcji poznawczych mierzonych w teście Mini-Mental [114]. W nieobecności odpowiednich receptorów nawet najlepiej dostarczony do mózgu NGF będzie nieskuteczny. Inne podejścia terapeutyczne Przedstawiony przegląd nie obejmuje całości kierunków poszukiwań leków zapobiegających powstaniu choroby Alzheimera, zwalniających jej przebieg lub poprawiających funkcjonowanie chorego. W grę wchodzi tu stosowanie kwasu foliowego (wykazano, że jego niedobór jest skorelowany ze stopniem otępienia), leki blokujące kanały wapniowe, w szczególności nifedypina (ale tylko w ściśle określonym przedziale dawek) itp.

16 268 Aktywność intelektualna a choroba Alzheimera Powszechnie wiadomo, że aktywność umysłowa jest negatywnym czynnikiem ryzyka w chorobie Alzheimera [113], a intelektualiści, zwłaszcza z grupy nauczycieli szkół średnich, którzy ze względu na specyfikę zawodu zmuszeni są do stałej czujności i wysiłku intelektualnego, skierowanego nie tylko na przekazywanie wiedzy, ale i strzeżenia się przed zaskakującymi czasem zachowaniami swoich podopiecznych, dożywają bardzo często sędziwego wieku w stanie pełnej sprawności intelektualnej. Interpretuje się to najczęściej jako adaptację mózgu do wysiłku, ale wydaje się, że istnieje neurobiologiczne wyjaśnienie zjawiska niższej zapadalności na chorobę Alzheimera wśród intelektualistów. Aktywność intelektualna powoduje uwolnienie się acetylocholiny z zakończeń nerwowych i im aktywność ta jest większa, tym więcej acetylocholiny znajdzie się w synapsie, gdzie pobudza różnego typu receptory cholinergiczne. Wśród receptorów tych receptory muskarynowe M1 (a także M3 i M5) są związane z sygnalizacją poprzez kaskadę fosfatydyloinozytoli, która prowadzi do pobudzenia między innymi kinazy białkowej C (PKC). Kinaza ta aktywuje wiele enzymów, między innymi alfa-sekretazę, która hamuje aktywność beta-sekretazy i stąd zmniejsza tworzenie się beta_amyloidu [195]. Używając intensywnie mózgu chronimy go więc przed procesami neurodegeneracyjnymi. Piśmiennictwo [1] Aburatani H, Matsumoto A, Kodama T, Takaku F, Fukazawa C, Itakura H. Increased levels of messenger ribonucleic acid for apolipoprotein E in the spleen of probucol-treated rabbits. Am J Cardiol. 1988; 62,60B-65B. [2] Akiyama H, Barger S, Barnum S, Bradt B, Bauer J, Cole GM, Cooper NR, Eikelenboom P, Emmerling M, Fiebich BL, Finch CE, Frautschy S, Griffin WS, Hampel H, Hull M, Landreth G, Lue L, Mrak R, Mackenzie IR, McGeer PL, O Banion MK, Pachter J, Pasinetti G, Plata-Salaman C, Rogers J, Rydel R, Shen Y, Streit W, Strohmeyer R, Tooyoma I, Van Muiswinkel FL, Veerhuis R, Walker D, Webster S, Wegrzyniak B, Wenk G, Wyss- -Coray T. Inflammation and Alzheimer s disease. Neurobiol Aging. 2000, 21, [3] Alzheimer A. Über eine eigenartige Erkrankung der Hirnrinde. Allgem Z Psychiatrie Psychisch- -gerichtliche Med. 1907;64, [4] Areosa SA, Sherriff F. Memantine for dementia. Cochrane Database Syst Rev. 2003;(3), CD [5] Arias C, Arrieta I, Tapia R. Beta-amyloid peptide fragment potentiates the calcium- -dependent release of excitatory amino acids from depolarized hippocampal slices. J Neurosci Res 1995;41, [6] Artavanis-Tsakonas S, Rand MD, Lake RJ. Notch signaling. cell fate control and signal integration in development. Science 1999;284, [7] Bacskai BJ, Klunk WE, Mathis CA, Hyman BT. Imaging amyloid-beta deposits in vivo. J Cereb Blood Flow Metab. 2002;22, [8] Bain J, McLaughlan H, Elliott M, Cohen P. The specificities of protein kinase inhibitors--an update. Biochem J 2003;371, [9] Bard F, Cannon C, Barbour R, Burke RL, Games D, Grajeda H, Guido T, Hu K, Huang J, Johnson-Wood K, Khan K, Kholodenko D, Lee M, Lieberburg I, Motter R, Nguyen M, Soriano F, Vasquez N, Weiss K, Welch B, Seubert P, Schenk D, Yednock T. Peripherally administered antibodies against amyloid -peptide enter the central nervous system and reduce pathology in a mouse model of Alzheimer disease. Nat. Med 2000;6, [10] Barnhart JW, Sefranka JA, McIntosh DD. Hypocholesterolemic effect of 4,4 -(isopropylidenedithio)-bis(2,6-di-t-butylphenol) (probucol). Am J Clin Nutr. 1970;23, [11] Baumann K, Mandelkow EM, Biernat J, Piwnica-Worms H, Mandelkow E. Abnormal Alzheimer-like phosphorylation of tau-protein by cyclin-dependent kinases cdk2 and cdk5. FEBS Lett. 1993;336,

17 269 [12] Bellantonio S, Kuchel GA. Pharmacological approaches to cognitive deficits and incontinence ( ). progress in geriatric care. Trends Pharmacol Sci 2002;23, [13] Berridge CW, Waterhouse BD. The locus coeruleus noradrenergic system. modulation of behavioral state and state-dependent cognitive processes. Brain Res, Rev 2003;42, [14] Bezchlibnyk-Butler K, Aleksic I, Kennedy SH. Citalopram - a review of pharmacological and clinical effects. J Psychiatry Neurosci. 2000;25, [15] Blount PJ, Nguyen CD, McDeavitt JT. Clinical use of cholinomimetic agents. a review. J Head Trauma Rehabil. 2002;17, [16] Bodovitz S, Klein WL. Cholesterol modulates alpha-secretase cleavage of amyloid precursor protein. J Biol Chem. 1996;271, [17] Breitner JC, Welsh KA, Helms MJ, Gaskell PC, Gau BA, Roses AD, Pericak-Vance MA, Saunders AM. Delayed onset of Alzheimer s disease with nonsteroidal anti-inflammatory and histamine H2 blocking drugs. Neurobiol Aging. 1995;16, [18] Brion JP, Couck AM, Passareiro E, Flament-Durand J. Neurofibrillary tangles of Alzheimer s disease. an immunohistochemical study. J Submicrosc Cytol. 1985;17,89-96 [19] Broe GA, Grayson DA, Creasey HM, Waite LM, Casey BJ, Bennett HP, Brook.s WS, Halliday GM. Anti-inflammatory drugs protect against Alzheimer disease at low doses. Arch Neurol. 2000;57, [20] Brou C, Logeat F, Gupta N, Bessia C, LeBail O, Doedens JR, Cumano A, Roux P, Black RA, Israel A. A novel proteolytic cleavage involved in Notch signaling. the role of the disintegrin-metalloprotease TACE. Mol Cell. 2000;5, [21] Brumback RA, Leech RW. Alzheimer s disease. Pathophysiology and the hope for therapy. J Oklahoma State Med Assoc 1994;87, [22] Buccafusco JJ, Terry AV Jr. Multiple central nervous system targets for eliciting beneficial effects on memory and cognition. J Pharmacol Exp Ther 2000;295, [23] Burke WJ, Chung HD, Huang JS, Huang SS, Haring JH, Strong R, Marshall GL, Joh TH. Evidence for retrograde degeneration of epinephrine neurons in Alzheimer s disease. Ann Neurol. 1988;24, [24] Bush AI. The metallobiology of Alzheimer s disease. Trends Neurosci. 2003;26, [25] Bush AI, Pettingell WH, Multhaup G, d Paradis M, Vonsattel JP, Gusella JF, Beyreuther K, Masters CL, Tanzi RE. Rapid induction of Alzheimer A beta amyloid formation by zinc. Science. 1994;265, [26] Butterfield DA, Howard BJ, LaFontaine MA. Brain oxidative stress in animal models of accelerated aging and the age-related neurodegenerative disorders, Alzheimer s disease and Huntington s disease. Curr Med Chem. 2001;8, [27] Cao X, Sudhof TC. A transcriptionally active complex of APP with Fe65 and histone acetyltransferase Tip60. Science. 2001;293, [28] Cherny RA, Atwood CS, Xilinas ME, Gray DN, Jones WD, McLean CA, Barnham KJ, Volitakis I, Fraser FW, Kim Y, Huang X, Goldstein LE, Moir RD, Lim JT, Beyreuther K, Zheng H, Tanzi RE, Masters CL, Bush AI. Treatment with a copper-zinc chelator markedly and rapidly inhibits beta-amyloid accumulation in Alzheimer s disease transgenic mice. Neuron. 2001;30, [29] Citron M. Alzheimer s disease. treatments in discovery and development. Nature Neurosci 2002;5, [30] Clarimón J, MuZoz FJ, Boada M, Tárraga L, Sunyer J, Bertranpetit J, Comas D. Possible increased risk for Alzheimer s disease associated with neprilysin gene. J Neural Transm 2003;110, [31] Cleveland DW, Hwo SY, Kirschner MW. Purification of tau, a microtubule-associated protein that induces assembly of microtubules from purified tubulin. J Mol Biol. 1977a;116, [32] Cleveland DW, Hwo SY, Kirschner MW. Physical and chemical properties of purified tau factor and the role of tau in microtubule assembly. J Mol Biol. 1977b;116, [33] Coccaro EF, Siever LJ. Pathophysiology and treatnment of aggression. In. Neuropsychopharmacology. The Fifth Generation of Progress (eds. Davis KL, Charney D, Coyle JT, Nemeroff C) Lippincott, Wiliams & Wilkins, Philadelphia 2002,pp

18 270 [34] Cummings JL. Use of cholinesterase inhibitors in clinical practice. evidence-based recommendations. Am J Geriatr Psychiatry. 2003;11, [35] Cummings JL, Frank JC, Cherry D, Kohatsu ND, Kemp B, Hewett L, Mittman B. Guidelines for managing Alzheimer s disease. Part II. Treatment. Am Fam Physician. 2002;65, [36] Cupers P, Orlans I, Craessaerts K, Annaert W, De Strooper B. The amyloid precursor protein (APP)-cytoplasmic fragment generated by gamma-secretase is rapidly degraded but distributes partially in a nuclear fraction of neurones in culture. J Neurochem. 2001;78, [37] D Amato RJ, Zweig RM, Whitehouse PJ, Wenk GL, Singer HS, Mayeux R, Price DL, Snyder SH. Aminergic systems in Alzheimer s disease and Parkinson s disease. Ann Neurol. 1987;22, [38] Darreh-Shori T, Almkvist O, Guan ZZ, Garlind A, Strandberg B, Svensson AL, Soreq H, Hellstrom-Lindahl E, Nordberg A. Sustained cholinesterase inhibition in AD patients receiving rivastigmine for 12 months. Neurologv 2002;59, [39] De Strooper B, Annaert W, Cupers P, Saftig P, Craessaerts K, Mumm JS, Schroeter EH, Schrijvers V, Wolfe MS, Ray WJ, Goate A, Kopan R. A presenilin-1-dependent gamma-secretase-like protease mediates release of Notch intracellular domain. Nature 1999;398, [40] Delacourte A, Défossez A. Alzheimer s disease. Tau proteins, the promoting factors of microtubule assembly, are major components of paired helical filaments. J Neurol Sci. 1986;76, [41] DeMattos RB, Bales KR, Cummins DJ, Dodart JC, Paul SM, Holtzman DM. Peripheral anti-a antibody alters CNS and plasma BA clearance and decreases brain BA burden in a mouse model of Alzheimer s disease. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001;98, [42] Dominguez DI, De Strooper B. Novel therapeutic strategies provide the real test for the amyloid hypothesis of Alzheimer s disease Trends Pharmacol Sci 2002;23, [43] Doraiswamy PM. Non-Cholinergic Strategies for Treating and Preventing Alzheimer s Disease. CNS Drugs 2002;16, [44] Drewes G, Lichtenberg-Kraag B, Doring F, Mandelkow EM, Biernat J, Goris J, Doree M, Mandelkow E. Mitogen activated protein (MAP) kinase transforms tau protein into an Alzheimer- -like state. EMBO J. 1992;11, [45] Engelborghs S, De Deyn PP. The neurochemistry of Alzheimer s disease. Acta Neurol Belg. 1997;97, [46] Everitt BJ, Robbins TW. Central cholinergic systems and cognition. Annu. Rev. Psychol 1997;48, [47] Farlow M, Potkin S, Koumaras B, Veach J, Mirski D. Analysis of outcome in retrieved dropout patients in a rivastigmine vs placebo, 26-week, Alzheimer disease trial. Arch Neurol. 2003;60, [48] Farlow MR. Do cholinesterase inhibitors slow progression of Alzheimer s disease? Int J Clin Pract Suppl 2002;suppl 127, [49] Fassbender K, Simons M, Bergmann C, Stroick M, Lutjohann D, Keller P, Runz H, Kuhl S, Bertsch T, von Bergmann K, Hennerici M, Beyreuther K, Hartmann T. Simvastatin strongly reduces levels of Alzheimer s disease beta -amyloid peptides Abeta 42 and Abeta 40 in vitro and in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001;98, [50] Fiore F, Zambrano N, Minopoli G, Donini V, Duilio A, Russo T. The regions of the Fe65 protein homologous to the phosphotyrosine interaction/phosphotyrosine binding domain of Shc bind the intracellular domain of the Alzheimer s amyloid precursor protein. J Biol Chem. 1995; 270, [51] Fischer W, Wictorin K, Bjorklund A, Williams LR, Varon S, Gage FH. Amelioration of cholinergic neuron atrophy and spatial memory impairment in aged rats by nerve growth factor. Nature. 1987;329, [52] Games D, Adams D, Alessandrini R, Barbour R, Borthelette P, Blackwell C, Carr T, Clemens J, Donaldson T, Gillespie F, Guido T, Hagopian S, Johnson-Wood K, Khan K, Lee M, Leibowitz P, Lieberburg I, Little S, Masliah E, McConlogue L, Montoya-Zavala M, Mucke L, Paganini L, Penniman E, Power M, Schenk D, Seubert P, Snyder S, Soriano F, Tan H, Vitale J, Wadsworth S, Wolozin B, Zhao J. Alzheimer-type neuropathology in transgenic mice overexpressing V717F b-amyloid precursor protein. Nature 1995, 373,

19 271 [53] Giacobini E. Cholinesterases. new roles in brain function and in Alzheimer s disease. Neurochem Res 2003;28, [54] Gomez-Ramos P, Moran MA. Ultrastructural localization of butyrylcholinesterase in senile plaques in the brains of aged and Alzheimer disease patients. Mol Chem Neuropathol 1997;30, [55] Gonzalez-Scarano F, Baltuch G. Microglia as mediators of inflammatory and degenerative diseases. Annu Rev Neurosci. 1999;22, [56] Gottfries CG. Disturbance of the 5-hydroxytryptamine metabolism in brains from patients with Alzheimer s dementia. J Neural Transm Suppl. 1990;30, [57] Gottfries CG, Karlsson I, Nyth AL. Treatment of depression in elderly patients with and without dementia disorders. Int Clin Psychopharmacol. 1992;8,suppl 5, [58] Greenamyre JT, Maragos WF, Albin RL, Penney JB, Young AB. Glutamate transmission and toxicity in Alzheimer s disease. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 1988;12, [59] Greenwald I. LIN-12/Notch signaling. lessons from worms and flies. Genes Dev. 1998; 12, [59a] Guillozet AL, Smiley JF, Mash DC, Mesulam MM. Butyrylcholinesterase in the life cycle of amyloid plaques. Ann Neurol. 1997;42, [60] Hajjar I, Schumpert J, Hirth V, Wieland D, Eleazer GP. The impact of the use of statins on the prevalence of dementia and the progression of cognitive impairment. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2002;57,M [61] Halliday G, Robinson SR, Shepherd C, Kril J. Alzheimer s disease and inflammation. a review of cellular and therapeutic mechanisms. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2000;27,1-8. [ 62] Hanger DP, Hughes K, Woodgett JR, Brion JP, Anderton BH. Glycogen synthase kinase-3 induces Alzheimer s disease-like phosphorylation of tau. generation of paired helical filament epitopes and neuronal localisation of the kinase. Neurosci Lett. 1992;147,58-62 [63] Harris ME, Wang Y, Pedigo NW Jr, Hensley K, Butterfield DA, Carney JM. Amyloid beta peptide (25-35) inhibits Na+-dependent glutamate uptake in rat hippocampal astrocyte cultures. J Neurochem 1996;67, [64] Hasselmo ME. Neuromodulation. acetylcholine and memory consolidation, Trends Cognit Sci 1999;3, [65] Heber S, Herms J, Gajic V, Hainfellner J, Aguzzi A, Rulicke T, von Kretzschmar H, von Koch C, Sisodia S, Tremml P, Lipp HP, Wolfer DP, Muller U. Mice with combined gene knock-outs reveal essential and partially redundant functions of amyloid precursor protein family members. J Neurosci. 2000;20, [66] Hebert LE, Scherr PA, Beckett LA, Albert MS, Pilgrim DM, Chown MJ, Funkenstein HH, Evans DA. Age-specific incidence of Alzheimer s disease in a community population. J. Am. Med. Assoc. 1995;273, [67] Hefti F. Nerve growth factor promotes survival of septal cholinergic neurons after fimbrial transections. J Neurosci. 1986;6, [68] Helmuth L. New Alzheimer s treatments that may ease the mind. Science 2002;297, [69] Hemeryck A, Belpaire FM. Selective serotonin reuptake inhibitors and cytochrome P-450 mediated drug-drug interactions. an update. Curr Drug Metab. 2002;3, [70] Heneka MT, Galea E, Gavriluyk V, Dumitrescu-Ozimek L, Daeschner J, O Banion MK, Weinberg G, Klockgether T, Feinstein DL. Noradrenergic depletion potentiates betaamyloid-induced cortical inflammation. implications for Alzheimer s disease. J Neurosci. 2002;22, [71] Hock BJ, Lamb BT. Transgenic mouse models of Alzheimer s disease. Trends Genet 2001;17, S7-S12. [72] Hock C, Heese K, Muller-Spahn F, Hulette C, Rosenberg C, Otten U. Decreased trka neurotrophin receptor expression in the parietal cortex of patients with Alzheimer s disease. Neurosci Lett. 1998;241, [73] Hofman A, Ott A, Breteler MM, Bots ML, Slooter AJ, van Harskamp F, van Duijn CN, Van Broeckhoven C, Grobbee DE. Atherosclerosis, apolipoprotein E, and prevalence of dementia and Alzheimer s disease in the Rotterdam Study. Lancet. 1997;349,

20 272 [74] Hooper NM, Turner AJ. The search for alpha-secretase and its potential as a therapeutic approach to Alzheimer s disease. Curr Med Chem. 2002;9, [75] Hoozemans JJ, Veerhuis R, Rozemuller AJ, Eikelenboom P. Non-steroidal anti-inflammatory drugs and cyclooxygenase in Alzheimer s disease. Curr Drug Targets. 2003;4, [76] Hoshi M, Sato M, Matsumoto S, Noguchi A, Yasutake K, Yoshida N, Sato K. Spherical aggregates of beta-amyloid (amylospheroid) show high neurotoxicity and activate tau protein kinase I/glycogen synthase kinase-3beta. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100, [77] Huang X, Cuajungco MP, Atwood CS, Hartshorn MA, Tyndall JD, Hanson GR, Stokes KC, Leopold M, Multhaup G, Goldstein LE, Scarpa RC, Saunders AJ, Lim J, Moir RD, Glabe C, Bowden EF, Masters CL, Fairlie DP, Tanzi RE, Bush AI. Cu(II) potentiation of Alzheimer abeta neurotoxicity. Correlation with cell-free hydrogen peroxide production and metal reduction. J Biol Chem. 1999;274, [78] Iqbal K, Alonso Adel C, El-Akkad E, Gong CX, Haque N, Khatoon S, Tsujio I, Grundke- -Iqbal I. Pharmacological targets to inhibit Alzheimer neurofibrillary degeneration. J Neural Transm 2002;Suppl 62, [79] Ishiguro K, Shiratsuchi A, Sato S, Omori A, Arioka M, Kobayashi S, Uchida T, Imahori K. Glycogen synthase kinase 3 beta is identical to tau protein kinase I generating several epitopes of paired helical filaments. FEBS Lett. 1993;325, [80] Iwata N, Tsubuki S Takaki Y, Shirotani K, Lu B, Gerard NP, Gerard C, Hama E, Lee HJ, Saido TC. Metabolic regulation of brain A$ by neprilysin. Science 2001;292, [81] Jarrett JT, Berger EP, Lansbury PT Jr. The carboxy terminus of the beta amyloid protein is critical for the seeding of amyloid formation. implications for the pathogenesis of Alzheimer s disease. Biochemistry. 1993;32, [82] Jellinger KA. Alzheimer disease and cerebrovascular pathology. an update. J Neural Transm. 2002;109, [83] Jick H, Zornberg GL, Jick SS, Seshadri S, Drachman DA. Statins and the risk of dementia. Lancet. 2000;356, [84] Johnson-Wood K, Lee M, Motter R, Hu K, Gordon G, Barbour R, Khan K, Gordon M, Tan H, Games D, Lieberburg I, Schenk D, Seubert P, McConlogue L. Amyloid precursor protein processing and A beta42 deposition in a transgenic mouse model of Alzheimer disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 1997;94, [85] Kalaria RN. The blood-brain barrier and cerebrovascular pathology in Alzheimer s disease. Ann N Y Acad Sci. 1999;893, [86] Kalaria RN, Stockmeier CA, Harik SI. Brain microvessels are innervated by locus ceruleus noradrenergic neurons. Neurosci Lett. 1989;97, [87] Kang DE, Soriano S, Frosch MP, Collins T, Naruse S, Sisodia SS, Leibowitz G, Levine F, Koo EH. Presenilin 1 facilitates the constitutive turnover of -catenin. differential activity of Alzheimer s disease-linked PS1 mutants in the -catenin-signalling pathway. J Neurosci 1999;19, [88] Kidd M. Paired helical filaments in electron microscopy of Alzheimer s disease. Nature 1963;197, [89] Kimberly WT, Zheng JB, Guenette SY, Selkoe DJ. The intracellular domain of the beta-amyloid precursor protein is stabilized by Fe65 and translocates to the nucleus in a notch-like manner. J Biol Chem. 2001;276, [90] Kivipelto M, Helkala EL, Hanninen T, Laakso MP, Hallikainen M, Alhainen K, Soininen H, Tuomilehto J, Nissinen A. Midlife vascular risk factors and late-life mild cognitive impairment. A population-based study. Neurology. 2001;56, [91] Klein WL, Krafft GA, Finch CE. Targeting small A$ oligomers. the solution to an Alzheimer s disease conundrum? Trends Neurosci 2001;24, [92] Kojro E, Gimpl G, Lammich S, Marz W, Fahrenholz F. Low cholesterol stimulates the nonamyloidogenic pathway by its effect on the alpha -secretase ADAM 10. Proc Natl Acad Sci USA. 2001;98, [93] Kornhuber J, Weller M. Psychotogenicity and N-methyl-Daspartate receptor antagonism. implications for neuroprotective pharmacotherapy. Biol Psychiatry 1997;41,