Une nouvelle étude révèle que le ciblage d'une seule agrégation de protéines peut réduire considérablement les lésions cérébrales après un accident vasculaire cérébral, transformant potentiellement la façon dont les coups ischémiques aigus sont traités.
Étude: Inhibition de l'agrégation GAPDH comme traitement potentiel de l'AVC ischémique aigu. Crédit d'image: Crystal Light / Shutterstock
Une étude récente publiée dans la revue iscience ont rapporté que l'inhibition de l'agrégation de glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) pourrait être une cible thérapeutique pour un AVC ischémique aigu (AIS).
L'AVC est la deuxième cause de décès. L'activateur du plasminogène tissulaire recombinant est parmi les traitements les plus efficaces pour l'AIS, mais a une acceptabilité limitée et une fenêtre thérapeutique étroite (dans les 4,5 heures). D'autres médicaments sont des traitements symptomatiques et ont de courtes fenêtres thérapeutiques. En tant que tels, de nouvelles approches thérapeutiques sont nécessaires pour explorer des thérapies alternatives.
Les preuves suggèrent que les lésions d'ischémie-reperfusion jouent un rôle dans la pathogenèse de l'AIS. Le cerveau subit un stress nitrosatif / oxydatif robuste pendant l'ischémie-reperfusion, entraînant la mort neuronale. Comprendre les dommages induits par le stress pourrait éclairer les mécanismes sous-jacents et aider à identifier les traitements potentiels pour les AIS.
GAPDH est une protéine multifonctionnelle qui présente diverses fonctions, notamment la réparation de l'ADN, la régulation de la kinase, le métabolisme de l'hème et la régulation de la nécrose et de l'apoptose. Sous stress oxydatif / nitrosatif, GAPDH La translocation nucléaire se produit avec un stress faible à modéré (provoquant l'apoptose), tandis que l'agrégation se produit avec un stress sévère (provoquant une nécrose).
L'étude et les résultats
Dans la présente étude, les chercheurs ont évalué si GAPDH L'agrégation induite par l'ischémie-reperfusion est impliquée dans la pathogenèse de l'AIS. Tout d'abord, un modèle AIS de souris a été créé par l'occlusion transitoire de l'artère cérébrale moyenne (MCAO). Les animaux ont été soumis à une ischémie pendant 30 minutes et à la reperfusion pour différentes durées. L'infarctus du cerveau était évident 24 heures après la reperfusion, le volume de l'infarctus augmentant avec le temps. GAPDH Des agrégats ont été détectés dans le striatum (noyau ischémique) 12 heures après la reperfusion, infarctus précédent.
L'équipe a généré des souris transgéniques conditionnelles avec une expression spécifique à la neurone de GAPDH-C152A pour tester si les dommages neuronaux pouvaient être évités en inhibant l'agrégation. À cette fin, ils ont utilisé une construction GAPDH-C152A humaine (qui réduit GAPDH agrégation de manière négative dominante) et doxycycline pour le contrôle temporel de son expression.
GAPDH-C152A a été exprimé en l'absence de DOX mais pas en sa présence. De plus, les souris transgéniques et non transgéniques ont été traitées avec DOX ou véhicule pendant 14 jours avant le MCAO. Les paramètres physiologiques (pression artérielle, gaz sanguins, débit sanguin cérébral) sont restés non affectés.
Le volume de l'infarctus était le même chez toutes les souris non transgéniques, quel que soit le traitement DOX. En revanche, les souris transgéniques non traitées au DOX avaient des volumes d'infarctus significativement plus petits dans le cortex et le striatum que les homologues traités au DOX. De plus, le score neurologique, un indice de paralysie unilatéral, a été significativement amélioré chez les souris transgéniques non traitées au DOX, suggérant que l'expression de GAPDH-C152 a amélioré les lésions cérébrales.
Les chercheurs ont précédemment rapporté que GAPDH Les agrégats ont induit un dysfonctionnement mitochondrial et la mort cellulaire in vitro. En tant que tel, le dysfonctionnement mitochondrial a été évalué sur la base de la libération de médiateurs de mort cellulaire: facteur induisant l'apoptose (AIF) et cytochrome C (Cyt C), qui entrent respectivement dans le noyau et le cytosol. Les niveaux de CYT C nucléaire AIF et cytosolique étaient significativement plus faibles chez les souris transgéniques non traitées au DOX que chez les souris transgéniques traitées au DOX.
De plus, l'équipe a évalué si les lésions cérébrales pouvaient être évitées par l'inhibition pharmacologique de GAPDH agrégation. À cette fin, les peptides avec des types variables et le nombre d'acides aminés ont été conçus et testés pour leur potentiel inhibiteur. Le tripeptide SCT (sérine-cystéine-thréonine) (GAI-17, IC50 = 1,18 μm) a été identifié comme l'inhibiteur le plus puissant, sans effets indésirables sur la viabilité cellulaire ou GAPDH activité enzymatique. Ses effets thérapeutiques ont ensuite été évalués dans le modèle MCAO.
Les souris ont été intracérébroventriculaires (ICV) injectées avec 30 nmol ou 60 nmol GAI-17 1 heure avant, immédiatement après, et 12 heures après la reperfusion. Le prétraitement du GAI-17 a réduit de manière significative les volumes d'infarctus de manière dose-dépendante. Le traitement à haute dose a entraîné une diminution significative des volumes d'infarctus, en particulier dans le cortex (pénombre) mais pas dans le striatum (noyau ischémique). Le GAI-17 est explicitement localisé en neurones après l'administration de l'ICV. Le traitement avec 60 nmol GAI-17 n'a pas affecté les paramètres physiologiques. De plus, les niveaux d'AIF nucléaire et cytosoliques Cyt C ont été significativement réduits dans le cortex par 60 nmol Gai-17.
Enfin, l'équipe a cherché à vérifier la fenêtre thérapeutique. À cette fin, le GAI-17 a été administré à deux moments: 3 heures et 12 heures (groupe post-3H), 6 heures et 12 heures (groupe post-6H), ou 9 heures et 12 heures (groupe post-9h) après la reperfusion. Le volume de l'infarctus a été considérablement réduit dans le cortex dans les groupes post-3H et post-6H. Les déficits neurologiques ont été considérablement améliorés par le traitement GAI-17 dans les groupes post-3H et post-6H. Cependant, le groupe post-9H manquait d'effets protecteurs, établissant une fenêtre thérapeutique jusqu'à 6 heures après la reperfusion.
Limitations de l'étude
La recherche avait des limitations clés: (1) seule l'ischémie transitoire (avec reperfusion) a été modélisée, pas un AVC permanent; (2) les effets n'ont été évalués que de manière aiguë (≤48h), pas dans les phases subaiguës / chroniques; (3) les effets potentiels hors cible du GAI-17 restent inexplorés; et (4) alors que les femmes ont montré une sensibilité réduite aux dommages, les différences de sexe n'ont pas été pleinement étudiées.
Conclusions
L'étude a démontré que GAPDH Les agrégats se forment avant le début de l'infarctus du cerveau après l'ischémie-reperfusion dans un modèle AIS de souris. Les résultats suggèrent GAPDH L'agrégation en tant que mécanisme causal probable de la mort neuronale dans AIS.
Diminution GAPDH L'agrégation via l'expression génétique (expression C152A-GAPDH) ou pharmacologique (GAI-17) approche un dysfonctionnement mitochondrial atténué et des déficits neurologiques améliorés et des lésions cérébrales principalement dans la pénombre corticale.
Ensemble, les résultats suggèrent que l'inhibition GAPDH L'agrégation pourrait être une cible thérapeutique pour AIS, offrant une fenêtre de traitement étendue par rapport aux options actuelles.
