Sporadik Amyotrofik Lateral Sklerozda Prion-Benzeri Mekanizmalar ve BMAA Toksini: Klinik, Preklinik ve Moleküler Bulguların Eleştirel Bir Derlemesi

Sporadik Amyotrofik Lateral Sklerozda Prion-Benzeri Mekanizmalar ve BMAA Toksini: Klinik, Preklinik ve Moleküler Bulguların Eleştirel Bir Derlemesi

Özet

Sporadik ALS (sALS), motor nöron kaybı ve ilerleyici nörodejenerasyon ile seyreden, etiyolojisi büyük ölçüde belirsiz bir hastalıktır. Son yıllarda iki hipotez öne çıkmıştır: (i) TDP-43, SOD1, FUS ve C9orf72 gibi proteinlerin prion-benzeri yayılımı, (ii) çevresel nörotoksinlerden β-metilamino-L-alanin (BMAA) maruziyeti. Bu derleme, her iki mekanizmayı moleküler, preklinik ve klinik açıdan değerlendirerek olası kesişim noktalarını tartışmaktadır. Literatürde destekleyici kanıtlar kadar, karşıt bulgular da mevcuttur; bu nedenle prion-benzeri patolojiler ile BMAA toksisitesinin ALS’deki yeri henüz kesinleşmemiştir.

1.         Giriş

ALS vakalarının %90’ından fazlası sporadiktir [1]. Son 20 yılda özellikle TDP-43 proteininin anormal fosforilasyonu, sitoplazmik agregatları ve nöronlar arasında “seeded propagation” göstermesi, prion-benzeri hipotezi güçlendirmiştir [2]. TDP43’ün nükleustan sitoplazmaya taşınmasında bozulma, hücre içi transport mekanizmalarının aksamasına ve RNA metabolizmasında disfonksiyona neden olur. Sitoplazmik TDP-43 oligomerleri, seeding davranışı ile diğer hücrelerde nükleasyon merkezleri oluşturabilir. Paralel olarak, siyanobakteri kaynaklı BMAA maruziyetinin Guam ve Kıbrıs gibi bazı bölgelerde ALS insidansını artırdığı bildirilmiştir [3]. BMAA, serin yerine proteine inkorpore olarak yanlış katlanan proteinlerin oluşmasına neden olur ve ayrıca glutamat reseptörleri üzerinden eksitotoksisiteye neden olabilir. Ancak epidemiyolojik kanıtlar tutarsızdır; bu nedenle her iki mekanizmanın ayrı ayrı ve birlikte nasıl işlediği halen tartışma konusudur.

2.         Prion-Benzeri Mekanizmalar

TDP-43: Sitoplazmik agregatları, nükleer taşınma defekti ve “seeding” davranışı ile ALS’nin imza patolojisidir [2]. TDP-43’ün C-terminal kısmındaki düşük komplekslik bölgesi (LCD), “liquid-liquid phase separation” (LLPS) sürecine yatkındır. Patolojik koşullarda bu faz ayrımı, dinamik granüllerden katı fibril agregatlarına dönüşebilir. Bu yapılar, hücrede proteostatik stresi artırarak nöronal ölümü tetikler.

SOD1: Mutant SOD1, prion-benzeri misfolding ile komşu hücrelerde benzer agregatları tetikleyebilir [4]. SOD1 dimerlerinin disosiasyonu sonrası ortaya çıkan monomerik formlar, β-yapılarla zenginleşerek toksik oligomerik türlere dönüşür. Bu türler, hem endozomal yolakla hem de tunneling nanotubes aracılığıyla hücreler arasında geçiş yapabilir. FUS ve hnRNPA1: RNA-bağlayıcı proteinlerdeki düşük komplekslik bölgeleri (LCDs), “liquid-liquid phase separation” bozukluğu yoluyla agregasyona zemin hazırlar [5]. Normalde reversibl olan LLPS, FUS’un nükleer export sinyalinin bozulmasıyla sitoplazmada anormal granüllere dönüşür. Bu granüller zamanla kalıcı fibrillere dönüşerek hücre içi taşıma ve RNA işleme yollarını bozar.

C9orf72: GGGGCC tekrar ekspansiyonları, dipeptid tekrar proteinleri üzerinden proteotoksik stres yaratır [6]. Özellikle polyglycine-alanine (poly-GA) ve polyprolinearginine (poly-PR) gibi ürünlerin nükleolus fonksiyonlarını bozarak ribozomal RNA sentezini engellediği ve nükleer stres yanıtını aktive ettiği gösterilmiştir. Bu tekrarlardan üretilen dipeptidler ayrıca nükleer transport proteinleriyle etkileşerek RanGTPaz sistemini engeller.

Hayvan modellerinde TDP-43 ve SOD1 agregatlarının omurilik boyunca anterograd ve retrograd şekilde yayıldığı gösterilmiştir [7]. Bu yayılımda hücreler arası ekzosomal taşıma, sinaptik veziküller ve endositoz yolaklarının rol oynadığı düşünülmektedir. Bu da prion-benzeri hastalıkların klasik sinaptik iletim dışında hücreler arası aktif yayılım mekanizmalarıyla desteklendiğini gösterir.

2.1. BMAA Toksininin Etkileri

BMAA, siyanobakteriler ve bazı diatomlar tarafından üretilen non-protein aminoasittir [3].

Protein sentezinde yanlış inkorporasyon: Serin yerine geçerek proteostazı bozar, katlanma defektlerine ve agregatlara yol açar [8]. Bu yanlış inkorporasyon, ribozomal translasyon sürecinde “mistranslation” hatalarına neden olur; sonuçta ortaya çıkan proteinler fonksiyonel olmayan veya toksik agregatlara dönüşebilir. Özellikle nöronal proteinlerde yanlış katlanmış izoformların artışı, hücre içi şaperon sistemlerini aşırı yükler ve proteazomal degradasyon kapasitesini zorlar.

Eksitotoksisite: NMDA reseptör aktivasyonu ile kalsiyum yüklenmesine ve oksidatif strese neden olur [9]. BMAA’nın glutamat reseptörlerine bağlanması sonucu postsinaptik Ca²⁺ girişinde artış meydana gelir; bu durum, mitokondriyal kalsiyum tamponlama kapasitesini aşarak mitokondriyal membran potansiyelinin çökmesine, ROS üretiminin artmasına ve apoptotik yolakların (kaspaz-3 aktivasyonu) devreye girmesine neden olur.

Mitokondriyal ve ER stres: Hayvan modellerinde BMAA, ROS artışı, mitokondriyal depolarizasyon ve ER stres yanıtlarını tetikler [10]. Bu stres, PERKeIF2α-CHOP ekseni üzerinden unfolded protein response (UPR) aktivasyonuna yol açar. UPR’nin kronik aktivasyonu, proapoptotik sinyalleme ve nöron kaybına neden olur. Ayrıca mitokondriyal membran geçirgenliğinin artışı, sitokrom c salınımını tetikleyerek intrinsik apoptotik mekanizmaları güçlendirir.

Epigenetik etkiler: Son çalışmalar, BMAA’nın histon metilasyonu ve DNA metilasyonunda değişikliklere yol açabileceğini öne sürmektedir [11]. Özellikle H3K9 trimetilasyonu ve DNA hipometilasyonu gibi değişiklikler, nöronal gen ekspresyonunda epigenetik yeniden programlama oluşturabilir. Bu durum, sinaptik plastisite, hücre döngüsü kontrolü ve nöroinflamatuvar yanıtların regülasyonunda kalıcı bozukluklara zemin hazırlayabilir.

2.2. Preklinik Bulgular

a. Rodent modellerinde: BMAA uygulaması motor nöron kaybı, astrositik reaktivite ve proteotoksik yük artışı ile ilişkilendirilmiştir [10]. Bu bulgular, GFAP ekspresyonunun artışıyla kanıtlanan astrositik skar oluşumunu da içermektedir. Ayrıca, spinal kordda ubikuitin-pozitif agregatların görülmesi, proteostaz mekanizmalarının BMAA ile doğrudan bozulduğunu göstermektedir.

b. Zebra balığı modellerinde: BMAA maruziyeti motor davranış bozuklukları ve NfL düzeylerinde yükselişle korele bulunmuştur [12]. Motor fonksiyonlardaki bu bozulma, özellikle dopamin ve glutamat nörotransmisyonunda dengesizlik ile ilişkilendirilmiştir. Nörofilaman hafif zincir (NfL) artışı, aksonal bütünlüğün bozulduğunu biyobelirteç düzeyinde göstermektedir.

c. İnsan hücrelerinde: BMAA’nın proteine yanlış inkorporasyonu, özellikle TDP-43’ün anormal katlanma eğilimini artırmıştır [8]. Bu süreç, TDP-43’ün sitoplazmik inklüzyonlar oluşturmasına zemin hazırlayarak ALS patolojisindeki prion-benzeri mekanizmalarla kesişmektedir. Ayrıca, mitokondriyal stres yanıtının insan motor nöron kültürlerinde erken dönemde aktive olduğu gösterilmiştir.

Ancak doz ve süre farklılıkları önemli bir sınırlamadır. Akut yüksek doz toksisite yaratırken, kronik düşük doz maruziyetin ALS’ye katkısı halen belirsizdir. Bu durum, çevresel maruziyet ile klinik hastalık arasındaki nedensellik ilişkisinin netleştirilmesi için uzun dönemli epidemiyolojik ve deneysel çalışmaların gerekliliğini ortaya koymaktadır.

3. Klinik Bulgular

•          Postmortem incelemeler: ALS ve Alzheimer hastalarının beyin dokularındaBMAA tespit edilmiştir [13]. Bu bulgu, BMAA’nın uzun süreli maruziyet sonrası nöronal proteinlere kovalent bağlanarak biyokimyasal olarak stabil bir şekilde birikebildiğini göstermektedir. Özellikle proteine yanlış inkorporasyon yoluyla serin rezidülerinin yerini alan BMAA, agregatların çözünmezliğini artırabilir. Postmortem analizlerde BMAA’nın yoğunlaştığı bölgelerin motor korteks, hipokampus ve omurilik motor nöronları olması, ALS ve Alzheimer’daki bölgesel duyarlılıkla uyumludur.

•          Epidemiyoloji: Guam’da yüksek ALS insidansı BMAA ile ilişkilendirilmiş olsada, Kuzey Amerika ve Avrupa’daki çalışmalarda tutarlı korelasyon bulunmamıştır [14]. Guam’daki Chamorro halkında sikad tohumları ve uçan tilki gibi besin zincirleri üzerinden yüksek BMAA maruziyeti rapor edilmiştir. Bununla birlikte, çevresel faktörlerin genetik yatkınlıkla (örn. CYP450 polimorfizmleri, glutamat taşıyıcı gen varyantları) etkileşime girerek risk modülasyonu yapabileceği öne sürülmektedir. Bu nedenle, BMAA tek başına değil, “gene–environment interaction” çerçevesinde değerlendirilmelidir.

•          Biyobelirteçler: TDP-43 yayılımı, NfL ve pTDP-43 düzeyleri ile korelebulunmuştur [15]. NfL (nörofilaman hafif zincir), aksonal dejenerasyonun erken göstergesi olup, ALS hastalarında BOS ve serum düzeylerinde belirgin yükseliş göstermektedir. pTDP-43 düzeyleri ise, prion-benzeri yayılımın biyokimyasal karşılığını yansıtarak nörodejeneratif yükün ölçümünde kullanılabilir. Yeni çalışmalar, serum miRNA profilleri ve GFAP artışını da potansiyel biyobelirteçler olarak gündeme getirmiştir [16]. Özellikle miR-9, miR-206 ve miR-218 gibi motor nöron fonksiyonlarıyla ilişkili miRNA’larda görülen değişiklikler, ALS’nin hem tanısal hem de prognostik takibinde umut vadetmektedir. GFAP düzeylerindeki artış ise astrositik reaktivite ve glial skar oluşumunun biyobelirteci olarak yorumlanabilir.

4. Tartışma

Prion-benzeri proteinler ve BMAA toksisitesi ALS patogenezinde ayrı fakat potansiyel olarak etkileşimli iki önemli mekanizmadır. Prion-benzeri protein agregasyonları, özellikle TDP-43, SOD1 ve FUS gibi proteinlerin yanlış katlanması ve hücreler arası yayılımı ile karakterize edilir [2,4,5]. Bu süreçler, hücre içi proteostazı bozar, nükleersitoplazmik taşınmayı aksatır ve nöronal ölümü tetikler. TDP-43’ün sitoplazmik yanlış katlanması, stress granüllerinde faz geçiş bozukluğu ile birleştiğinde kalıcı fibril oluşumuna yol açar [2]. Benzer şekilde, mutant SOD1 ve FUS, β-sheet zengin oligomerler oluşturarak endozomal/ekzosomal yollar üzerinden komşu nöronlara aktarılabilir [4,5]. Öte yandan, çevresel nörotoksin olan BMAA, serin yerine yanlış inkorporasyonla protein sentezine dahil olabilir ve bu da katlanma hataları ve proteotoksik agregasyonlara yol açabilir [8]. Dolayısıyla, BMAA’nın bu özelliği, proteostatik sistemlerin (şaperonlar, proteazom, otofaji) yükünü artırarak prionbenzeri agregasyonun başlaması için gerekli eşiği düşürebilir [9–11].

Eksitotoksik ortamın varlığı — özellikle NMDA reseptör aktivasyonu ve kalsiyum yüklenmesine bağlı olarak gelişen oksidatif stres — hem TDP-43 agregatlarının stabilitesini bozabilir hem de agregatların nöronlar arası yayılımını hızlandırabilir [9]. NMDA aracılı Ca²⁺ aşımı mitokondriyal membran potansiyelinde çökme, ROS/RNS üretiminde artış ve kaspaz-3 aktivasyonuna yol açar [6,7]. Bu oksidatif ortam, TDP-43’ün C-terminal parçalanmasını ve ubikuitinasyonunu artırarak sitoplazmik inklüzyonların daha kolay oluşmasına neden olabilir [2]. Ayrıca, artan ROS seviyesi ekzosomal salınımı ve hücreler arası veziküler trafiği artırarak, agregatların nöronlar arasında daha hızlı yayılmasına aracılık edebilir [7]. Böyle bir senaryo, ALS’nin hızlı ilerleyen alt tiplerinde gözlemlenen yaygın TDP-43 patolojisini açıklamakta kullanılabilecek potansiyel bir mekanizma sunmaktadır [2,7].

Ancak bu hipotezleri destekleyecek kesin veriler henüz mevcut değildir. Çoğu bulgu hücre kültürü ve hayvan modellerinden elde edilmiş olup, insan verileri sınırlı kalmaktadır [3,10]. Hem prion-benzeri yayılım hem de BMAA toksisitesi bağlamında translasyonel boşluk, klinik doğrulamayı güçleştirmektedir. Özellikle kronik düşük doz BMAA maruziyetinin uzun vadeli etkilerinin insan sinir dokusunda nasıl birikimsel sonuçlar doğurduğu halen netleştirilememiştir [11,12].

Nedensellik Belirsizdir: İnsanlarda BMAA ile ALS arasında doğrudan nedensel bir ilişki kuran epidemiyolojik veya genetik kanıtlar yetersizdir. Özellikle kontrollü popülasyon çalışmalarında BMAA maruziyeti ile ALS görülme sıklığı arasında anlamlı korelasyon saptanamamıştır [14]. Bunun yanında, bireysel duyarlılıkta genetik faktörlerin (örn. C9orf72 tekrar genişlemeleri veya SOD1 mutasyonları) BMAA’nın toksik etkilerine karşı farklı hassasiyetler oluşturabileceği öne sürülmektedir [6]. Bu da ALS’nin çok faktörlü doğasını destekleyen bir argümandır.

Çelişkili Veriler: BMAA düzeylerini ölçen çalışmalarda yöntem farklılıkları, çevresel kontaminasyon, diyet ve bölgesel farklılıklar gibi etkenler sonuçların güvenilirliğini etkilemiştir. Kullanılan analitik teknikler (örn. HPLC, LC-MS/MS, GC-MS) arasındaki duyarlılık farkları, yanlış pozitif veya negatif sonuçlara yol açabilmektedir [13]. Ayrıca örneklerin çevresel BMAA ile kontamine olması, biyolojik doku içi gerçek konsantrasyonların belirlenmesini zorlaştırmaktadır. Guam gibi sınırlı bölgelerde yüksek insidans gözlense de, bu sonuçlar genellenebilir değildir [14]. Nüfuslar arası genetik çeşitlilik (örn. glutamat taşıyıcıları EAAT2’de polimorfizmler) ve beslenme alışkanlıkları da epidemiyolojik verilerin heterojenliğini artırmaktadır.

Mekanistik Eksiklik: BMAA’nın TDP-43 gibi proteinlerle olan etkileşimini doğrudan gösteren moleküler çalışmalar henüz sınırlıdır. İn vitro ortamda yapılan çalışmalar, TDP-43’ün BMAA etkisiyle daha kolay agregat oluşturduğunu öne sürse de, bu verilerin in vivo modellerle desteklenmesi gereklidir [8,10]. Özellikle BMAA’nın serin yerine translasyon sürecinde inkorpore olması, TDP-43’ün düşük komplekslik bölgesindeki (LCD) faz ayrımını bozabilir ve “liquid-to-solid” dönüşümünü hızlandırabilir [2,5]. Bu durum, TDP-43’ün sitoplazmik stres granüllerinden çözünmez fibrillere dönüşmesini kolaylaştırarak nöronal toksisiteyi artırabilir. Ayrıca bu etkilerin nörolojik fonksiyonlar üzerindeki uzun vadeli yansımaları henüz tam olarak ortaya konulamamıştır; örneğin kronik düşük doz BMAA maruziyetinin proteostaz sistemleri (şaperonlar, otofaji, proteazom) üzerinde kümülatif baskı yaratarak motor nöron dayanıklılığını zamanla azaltabileceği düşünülmektedir [9,11].

Tüm bu belirsizlikler göz önünde bulundurulduğunda, hastalığın moleküler patolojisine karşı çoklu hedefli ilaç kombinasyonları daha gerçekçi bir müdahale yolu sunabilir. Bu bağlamda, önerilen ajanlar yalnızca inflamasyonu baskılamakla kalmaz; aynı zamanda proteostazı destekler, enerji metabolizmasını düzenler ve sinaptik iletimi güçlendirerek ALS’nin temel biyolojik bozukluklarına geniş spektrumlu bir yanıt geliştirebilir [1,6,7]. Örneğin, melatonin Nrf2/ARE yolunu aktive ederek oksidatif stresi azaltırken [9,10], magnezyum sülfat NMDA aracılı kalsiyum aşımını sınırlandırır [5–7]. Tamoksifen mikroglial NF-κB aktivasyonunu baskılayarak glial kaynaklı inflamasyonu kontrol altına alabilir [8]. PSI grubu antibiyotikler yalnızca mikrobiyal toksinleri azaltmakla kalmaz, aynı zamanda protein sentezi üzerinden proteostatik yükü modüle edebilir [11–13]. Bu bütünleşik yaklaşım, BMAA’nın proteostatik sistem üzerindeki olası bozucu etkilerine karşı da koruyucu bir bariyer oluşturabilir.

Önerilen Üç Grup

Grup-1:Nöroprotektif ve İmmünomodülatör Çekirdek

Amaç: Hastalığın temelinde yer alan inflamasyon, protein agregasyonu ve NMJ hasarını yavaşlatmak.

1)        Docosahexaenoic Asit (DHA): Mitokondriyal fonksiyon, inflamasyon çözülmesi ve

NMJ koruması yoluyla TDP-43 ve SOD1 gibi proteinlerin stabilitesini destekler [1]. DHA, resolvin/protectin üretimi ile inflamasyonu çözebilir ve membran bütünlüğünü koruyarak “prion-seeding” etkisini zayıflatabilir [2].

2)        Dexamethason: Mikroglial aktiviteyi ve inflamatuvar yanıtları baskılayarak, BMAA’nın tetiklediği nöroenflamatuvar süreci modüle eder [3]. Glukokortikoid reseptörü üzerinden NF-κB ve AP-1 transkripsiyon faktörlerini baskılar [4].

3)        Lubiproston: Bağırsak geçirgenliğini azaltarak periferik inflamasyonu düzenleyebilir [5]. ClC-2 kanal aktivasyonu ile “leaky gut” kaynaklı LPS translokasyonunu azaltarak sistemik inflamatuvar yükü düşürür [6].

Grup 2 – Sinaptik İletişim ve Motor Fonksiyon Destekleyiciler

Amaç: Motor nöron → kas ileti zincirini daha işlevsel hale getirmek.

1)        Linopirdin: Kolinerjik sinaptik iletimi güçlendirerek nöromüsküler fonksiyonu destekler [7]. KCNQ (Kv7) kanal inhibisyonu yoluyla presinaptik asetilkolin salınımını artırır [8].

2)        Pentoxyverin: Sigma-1 reseptörü üzerinden sinaptik dengeyi korur ve glutatyon seviyelerini artırarak oksidatif stresi azaltabilir [9]. Sigma-1 aktivasyonu ERmitokondriyal temas bölgelerinde Ca²⁺ homeostazını destekler [10].

3)        Glutamik Asit (2x500mg): Sinaptik aktiviteyi artırabilir; ancak eksitotoksisite riskine karşı dikkatli dozlanmalıdır [11]. Yüksek dozda NMDA reseptör aktivasyonu kalsiyum aşımına ve ROS üretimine yol açar [12].

Grup 3 – Enerji Metabolizması ve Sinyal Modülatörleri (Dikkatli Kullanım)

Amaç: Mitokondri, redoks ve hücre içi sinyal ağlarını hedeflemek.

1)        Niclosamid: Wnt/STAT3 inhibisyonu ile nöroenflamasyonu ve proteotoksisiteyi baskılar [13]. AMPK aktivasyonu yoluyla otofajiyi destekler [14].

2)        Linsidomine: NO donörü olarak dolaşımı destekleyebilir; fakat aşırı dozda oksidatif yük artışı riski vardır [15]. NO’nun süperoksit ile birleşmesi sonucu peroksinitrit oluşumu nitrozatif stresi artırır [16].

3)        Carboprost: Prostaglandin analogudur; dolaşım ve kas tonusunu artırabilir ancak nörolojik etkisi sınırlıdır [17]. Vazodilatasyon sağlarken doğrudan nöroprotektif etki göstermediği rapor edilmiştir [18].

4)        Norfloxacin: Antimikrobiyal ajan olarak kullanılabilir; fakat GABA antagonizması yoluyla nörotoksik risk taşır [19]. Konvülsif yan etkiler GABA-A inhibisyonuna bağlanmaktadır [20].

5. Sonuç

sALS’de prion-benzeri mekanizmalar güçlü bir patojenetik çerçeve sunmaktadır. BMAA ise bu süreci tetikleyebilecek olası bir çevresel faktördür. Ancak şu anki kanıtlar hipotez düzeyindedir. Buna karşılık, yukarıda önerilen ilaç grupları hem moleküler hem de hücresel düzeyde prion-benzeri protein agregasyonu, eksitotoksisite ve mitokondriyal stres gibi temel patolojik mekanizmalara müdahale edebilecek potansiyele sahiptir. Bu kombinasyonların kontrollü preklinik ve klinik çalışmalarla detaylandırılması gerekmektedir.

Teorik olarak, önerdiğimiz ilaç grupları sALS patogenezinde yer alan birbirini tetikleyen süreçleri çok yönlü biçimde hedef alacak şekilde yapılandırılmıştır. Grup 1, hastalığın merkezinde yer alan inflamatuvar yükü ve mitokondriyal zayıflığı azaltarak TDP-43 ve SOD1 gibi proteinlerin agregasyon eğilimini baskılayabilir. Bu, hem prion- benzeri yayılımın başlangıç hızını düşürebilir hem de sinaptik bütünlüğü koruyabilir.

Grup 2, motor nöron-kas ileti zincirinin güçlendirilmesine odaklanarak fonksiyonel kaybı telafi etmeye yöneliktir. Bu, klinik semptomların erken evrede yavaşlatılmasını sağlayabilir ve nöromüsküler iletiyi iyileştirerek motor birimlerde daha uzun süreli fonksiyonel denge oluşturabilir.

Grup 3, dikkatli doz ve izlem ile kullanıldığında, enerji metabolizmasını destekleyerek hücresel hayatta kalma süresini artırabilir. Niclosamide’in Wnt/STAT3 baskısı ve epigenetik düzenleyicilere etkisi gibi özgün yollar, BMAA gibi çevresel toksinlerin sinyal bozucu etkilerine karşı tampon görevi görebilir.

Genel olarak, bu kombinasyon yaklaşımı; monoterapi yetersizliklerini aşmak, sinerji oluşturmak ve farmakolojik geçimsizliği minimize etmek için tasarlanmıştır. Teorik bazda bu yaklaşım, sALS gibi heterojen patogenezli hastalıklar için yeni nesil tedavi paradigmasının bir ön adımı olabilir. sALS’de prion-benzeri mekanizmalar güçlü bir patojenetik çerçeve sunmaktadır. BMAA ise bu süreci tetikleyebilecek olası bir çevresel faktördür. Ancak şu anki kanıtlar hipotez düzeyindedir. Buna karşılık, yukarıda önerilen ilaç grupları hem moleküler hem de hücresel düzeyde prion-benzeri protein agregasyonu, eksitotoksisite ve mitokondriyal stres gibi temel patolojik mekanizmalara müdahale edebilecek potansiyele sahiptir. Bu kombinasyonların kontrollü preklinik ve klinik çalışmalarla detaylandırılması gerekmektedir.

Kaynaklar

1.         Hardiman O, Al-Chalabi A, Chio A, et al. Amyotrophic lateral sclerosis. Nat Rev Dis Primers. 2017;3:17071.

2.         Neumann M, Sampathu DM, Kwong LK, et al. Ubiquitinated TDP-43 in frontotemporal degeneration and ALS. Science. 2006;314(5796):130–3.

3.         Cox PA, Banack SA, Murch SJ. Biomagnification of cyanobacterial neurotoxinsand neurodegenerative disease among the Chamorro people of Guam. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100(23):13380–3.

4.         Grad LI, et al. Intercellular propagated misfolding of wild-type SOD1.PNAS.2014;111(9):3620–5.

5.         Mackenzie IR, Rademakers R, Neumann M. TDP-43 and FUS in amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia. Lancet Neurol.2010;9(10):995–1007.

6.         Mori K, et al. The C9orf72 GGGGCC repeat is translated into aggregating dipeptide-repeat proteins. Science. 2013;339(6125):1335–8.

7.         Brettschneider J, et al. Stages of pTDP-43 pathology in ALS. Ann Neurol.2013;74(1):20–38.

8.         Dunlop RA, Cox PA, Banack SA, Rodgers KJ. The non-protein amino acid BMAAis misincorporated into human proteins in place of L-serine causing protein misfolding and aggregation. Neurotox Res. 2013;23(2):131–40.

9.         Weiss JH, et al. Excitotoxic mechanisms of neurodegeneration in acute and chronic CNS disorders. Eur J Pharmacol. 2000;405(1–3):329–36.

10.Lobner D, et al. β-N-methylamino-L-alanine enhances neurotoxicity through multiple mechanisms. Brain Res. 2007;1155:190–8.

11.Murch SJ, Cox PA, Banack SA, Steele JC, Sacks OW. Occurrence of BMAA in ALS/PDC patients from Guam. Acta Neurol Scand. 2004;110(4):267–9.

12.Zhang L, et al. β-N-methylamino-L-alanine induces neurobehavioral changes in zebrafish. Neurotoxicol Teratol. 2017;59:19–26.

13.Pablo J, et al. Cyanobacterial neurotoxin BMAA in ALS and Alzheimer’s disease. Neuroreport. 2009;20(12):1184–8.

14.Caller TA, et al. A cluster of amyotrophic lateral sclerosis in New Hampshire: a possible role for cyanobacteria. Amyotroph Lateral Scler. 2009;10 Suppl2:101–8.

15.Gendron TF, et al. Pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal lobar degeneration involving TDP-43. Nat Rev Neurol. 2020;16(1):1–14.

16.Steinacker P, et al. Neurofilaments in the diagnosis of motor neuron diseases:a prospective study on 455 patients. J Neurol Neurosurg Psychiatry.2016;87(1):12–20.

 

Sporadik ALS’de FP Reseptörü, Carboprost ve Mikroglial Polarizasyon: Eleştirel Bir Bakış

Özet

Prostaglandin F2α (PGF₂α) için özgül bir reseptör olan FP, uzun süredir inflamatuvar süreçlerle ilişkilendirilmektedir. Bu reseptörün Gq aracılı kalsiyum sinyalini tetiklediği bilinse de, farklı dokularda ortaya çıkan sonuçların birbirinden ayrıştığı da giderek daha net görülmektedir. Özellikle nörodejeneratif hastalıklar söz konusu olduğunda, FP sinyali hem zararlı hem de bağlama özgü koruyucu etkiler gösterebilir. Bu derlemede, ALS bağlamında carboprost gibi FP agonistlerinin olası etkileri ve mikroglial hücrelerde M1’den M2 fenotipine kayışa katkı sağlayıp sağlayamayacağı tartışılmıştır. Mevcut kanıtlar FP aktivasyonunun çoğunlukla proinflamatuvar yönde olduğunu düşündürse de, farklı modellerde elde edilen bulgular çelişkili görünmektedir.

Giriş

Sporadik ALS, motor nöron kaybına yol açan, karmaşık patofizyolojik mekanizmalara sahip bir hastalıktır. TDP-43 proteininin yanlış katlanarak sitoplazmada birikmesi, nöronlarda toksisiteye neden olurken, aynı zamanda astrosit ve mikroglial hücreleri de aktive ederek inflamasyonu körükler [7]. Mikroglia bu süreçte iki temel fenotip arasında gidip gelir: proinflamatuvar M1 ve onarıcı/antiinflamatuvar M2 [8]. Hastalığın ilerleyişinde bu denge kritik öneme sahiptir. Dolayısıyla mikroglial polarizasyonu düzenlemenin, ALS’de olası bir tedavi hedefi olabileceği düşünülmektedir.

FP Reseptörü ve Sinyal Yolları,

FP reseptörü Gq-protein aracılığıyla fosfolipaz C’yi aktive eder, inositol trifosfat (IP₃) ve diasilgliserol (DAG) üretir ve sonuçta hücre içi kalsiyum seviyelerini yükseltir [9]. Artan Ca²⁺, protein kinaz C gibi molekülleri tetikleyerek gen ekspresyonunu değiştirir. Bu yolun birçok hücrede proinflamatuvar sonuçlar doğurduğu bilinmektedir. İnsan mikrogliasında FP sinyaliyle CYR61 adlı erken yanıt geninin aktive olabildiği gösterilmiştir [4]. Ancak bu bulgunun doğrudan M2 fenotipine geçişle ilişkili olduğu henüz kanıtlanmamıştır.

FP Aktivasyonu: Çelişkili Bulgular,

Hayvan çalışmalarında FP’nin rolü farklı şekillerde ortaya çıkmıştır. Örneğin FP antagonizması, travmatik beyin hasarı [2] ve iskemideki yayılma depolarizasyonlarında [1] olumlu etkiler göstermiştir. Demiyelinizasyon modelinde de benzer şekilde FP blokajı gliyal aktivasyonu ve motor disfonksiyonu azaltmıştır [10]. Öte yandan, FP gen silinmesinin bazı intraserebral hemoraji modellerinde hasarı artırdığı bildirilmiştir [3]. Bu tablo, FP reseptörünün bağlama özgü çift yönlü etkiler gösterebileceğini düşündürmektedir. Ayrıca retina modellerinde EP2 ve FP’nin birlikte aktive olması, kan-bariyer bütünlüğünü bozup mikroglial infiltrasyonu artırabilmektedir [11].

Carboprost’un İşlevi,

Carboprost, güçlü bir FP agonistidir ve klinikte uterotonik olarak kullanılır. Ancak beyin dokusuna ulaşıp ulaşmadığı, yani kan–beyin bariyerini ne ölçüde geçebildiği belirsizdir [5]. Ayrıca yakın dönemde yapılan yapısal analizler, carboprostun yalnızca FP’ye değil, aynı zamanda EP3 reseptörüne de bağlanabildiğini ortaya koymuştur [6]. Bu da olası etkilerin daha da karmaşık bir hal almasına yol açmaktadır, çünkü EP3 aktivasyonu mikrogliada genellikle proinflamatuvar programlarla ilişkilidir [12].

Sonuç,

FP reseptörü, ALS patofizyolojisinde mikroglial yanıtların düzenlenmesi açısından ilginç bir adaydır. Ancak şu ana kadar elde edilen kanıtlar FP agonizmasının doğrudan M2 fenotipini teşvik ettiğini göstermemektedir. Aksine, antagonizmanın bazı deneysel modellerde daha belirgin fayda sağladığı görülmektedir [1,2,10]. Dolayısıyla carboprost gibi FP agonistlerinin ALS bağlamında kullanımı şu aşamada yalnızca teorik bir hipotez olarak değerlendirilebilir. Bu hipotezin test edilmesi için doz-yanıt çalışmaları, FP’ye özgü blokaj kontrolleri ve hedefe-ulaşım analizleriyle desteklenmiş yeni deneysel araştırmalara ihtiyaç vardır.

Kaynaklar

1.         Varga DP, Hertel S, Dreier JP. FP receptor antagonism suppresses ischemic depolarizations in mouse cortex. Neurobiol Dis. 2020;146:105126.

2.         Glushakov AV, Robbins SW, Bracy CL, Narumiya S, Doré S. Prostaglandin F2α FP receptor antagonist improves outcomes after experimental traumatic brain injury. J Neuroinflammation. 2013;10:132.

3.         Saleem S, Shah ZA, Maruyama T, Narumiya S, Doré S. Neuroprotective properties of prostaglandin F2α receptor deletion in ischemic brain injury. Neurosci Lett. 2009;452(2):126–131.

4.         Xu W, Morita I, Murota S. PGF2α induces CYR61 expression in human microglia via FP receptor activation. Biochem Biophys Res Commun. 2009;381(4):625–629.

5.         Pardridge WM. Drug transport across the blood–brain barrier. J Cereb Blood Flow Metab. 2012;32(11):1959–1972.

6.         Lv X, Ye Y, Zhang Y, Zhang X, Chen X, Zhou Q, Xu Y. Structures of human FP receptor reveal off-target EP3 activation by carboprost. Nat Commun. 2023;14:4329.

7.         Neumann M, Sampathu DM, Kwong LK, Truax AC, Micsenyi MC, Chou TT, et al. Ubiquitinated TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration and ALS. Science. 2006;314(5796):130–133.

8.         Cherry JD, Olschowka JA, O’Banion MK. Neuroinflammation and M1/M2 microglia polarization in neurodegenerative diseases. Nat Neurosci. 2014;17(3):227–232.

9.         Bos CL, Richel DJ, Ritsema T, Peppelenbosch MP, Versteeg HH. Prostanoids and prostanoid receptors in signal transduction. Trends Pharmacol Sci. 2004;25(7):391–395.

10.      Iwasa K, Ikeda K, Watanabe Y. FP receptor antagonism reduces cuprizone-induced demyelination and motor dysfunction. Neurosci Res. 2014;84:55–62.

11.       Nakamura N, Ito S, Watanabe Y. Synergistic activation of EP2 and FP receptors disrupts blood–retinal barrier and induces microglial infiltration. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2023;64(3):12.

12.      Liu Y, Wang H, Zheng Y, Tanaka M. EP3 receptor blockade reduces microglial activation and neurotoxicity. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2022;21(5):412–420.

 

Dexamethasone’un Sporadik ALS’deki Olası Etkileri: Moleküler Düzeyden Klinik Sonuca

Özet

Dexamethasone (DX), güçlü antiinflamatuvar ve immünmodülatör özellikleri nedeniyle uzun süredir farklı hastalıklarda kullanılan bir glukokortikoiddir. Son yıllarda nörodejeneratif hastalıkların en önemli bileşenlerinden biri olan nöroinflamasyonun baskılanmasında rol oynayabileceği düşünülmektedir. Preklinik modellerde DX’in mikroglial aktivasyonu sınırladığı, metallothionein (MT-I/II) düzeylerini artırarak oksidatif stresi azalttığı, mitokondriyal stabiliteyi koruduğu ve apoptozu baskıladığı gösterilmiştir. Ancak bu umut verici biyolojik etkiler, klinik çalışmalara taşındığında aynı ölçüde başarılı olmamış, yan etkiler sıklıkla faydaların önüne geçmiştir. Bu makalede DX’in ALS patofizyolojisindeki olası etkileri, deneysel bulgular ve klinik sınırlılıkları ele alınmaktadır.

Giriş

Sporadik ALS, motor nöron kaybıyla seyreden, nedeni çok faktörlü ve hâlâ kesin tedavisi olmayan bir hastalıktır. TDP-43 protein agregatları, oksidatif stres, mitokondriyal bozukluklar ve özellikle glial hücre aracılı inflamasyon sürecin merkezindedir. Mikroglial hücreler bu tabloda iki farklı yüz sergiler: proinflamatuvar M1 fenotipi hastalığı hızlandırırken, onarıcı M2 fenotipi doku korunmasına katkıda bulunur [1]. Bu nedenle mikroglial aktiviteyi dengeleyen ya da inflamasyonu baskılayan ajanlar uzun süredir araştırılmaktadır. Dexamethasone, sahip olduğu glukokortikoid reseptör aracılı etkilerle bu açıdan dikkat çekici bir adaydır.

Mekanizmalar:

1-        Glukokortikoid Reseptör Aktivasyonu

DX, hücre içine pasif olarak girer ve sitoplazmadaki glukokortikoid reseptörlerine (GR) bağlanır. Bu kompleksin nükleusa geçişi, NF-κB ve AP-1 gibi inflamatuvar transkripsiyon faktörlerinin baskılanmasına yol açar. Böylece TNF-α, IL-1β ve IL-6 gibi sitokinlerin üretimi azalırken, annexin-1 ve IL-10 gibi antiinflamatuvar proteinlerin ekspresyonu artar [1]. Bu çift yönlü etki, özellikle mikroglial yanıtın düzenlenmesinde kritik öneme sahiptir.

2-        Metallothionein İndüksiyonu

DX’in dikkat çekici etkilerinden biri de MT-I ve MT-II proteinlerinin transkripsiyonunu artırmasıdır. Bu proteinler serbest metal iyonlarını bağlayarak oksidatif stresin baskılanmasına katkıda bulunur. ALS fare modellerinde DX uygulaması sonrası MT-I/II artışı, hem metal dengesini sağlar hem de SOD1 proteininin yanlış katlanmasını sınırlayarak motor nöronları oksidatif hasardan korur [2,3].

3-        Mitokondriyal Stabilizasyon ve Apoptozun Azaltılması

ALS’de mitokondriyal bütünlüğün bozulması, enerji yetersizliği ve hücre ölümüyle sonuçlanır. DX, Bcl-2 ve Bcl-xL gibi anti-apoptotik proteinleri artırarak mitokondriyal membranı stabilize eder, sitokrom c salınımını azaltır ve kaspaz-3 aktivasyonunu baskılar [4]. Bu süreç hem motor nöronların hem de kas hücrelerinin hayatta kalmasına katkı sağlayabilir.

4-        Mikroglial Modülasyon

Mikroglia, hastalık progresyonunda çift taraflı rol oynar. DX, M1 fenotipini baskılayarak proinflamatuvar sitokin üretimini azaltır; aynı zamanda M2 fenotipine geçişi destekler. M2 mikroglia IL-10 ve TGF-β gibi sitokinler salgılayarak nöronal onarımı ve doku korunmasını destekler [5].

Preklinik ve Klinik Bulgular

1-        Deneysel Modeller

SOD1^G93A farelerinde DX tedavisinin yaşam süresini uzattığı, motor performansı iyileştirdiği ve spinal kordda oksidatif hasarı azalttığı bildirilmiştir [2,3]. Bu etkiler çoğunlukla MT-I/II indüksiyonu, inflamasyonun baskılanması ve mitokondriyal bütünlüğün korunmasıyla ilişkilendirilmiştir.

2-        Klinik Çalışmalar

İnsanlarda yapılan sınırlı çalışmalar ise aynı derecede olumlu sonuç vermemiştir. DX tedavisi, hastalık progresyonunu anlamlı şekilde yavaşlatmamış, ayrıca uzun süreli kullanımda steroid miyopatisi, hiperglisemi ve enfeksiyon riskinde artış gözlenmiştir [4,5]. ALS’nin heterojen yapısı, farklı hasta alt gruplarında etkinlik farklılıklarını gündeme getirse de bu konuda yeterli veri bulunmamaktadır.

Tartışma

DX’in deneysel verilerde sergilediği geniş koruyucu etki yelpazesi dikkat çekicidir. İnflamasyon baskılanması, oksidatif stresin azaltılması ve mitokondriyal stabilizasyon, ALS’nin temel patolojik süreçlerine doğrudan müdahale etmektedir. Ancak bu güçlü moleküler temele rağmen klinik çalışmalarda etkinlik gösterilememiştir. Bunun olası nedenleri arasında model farklılıkları, uygun doz ve sürelerin belirlenememesi ve yan etkilerin ALS hastalarında tolere edilememesi öne çıkmaktadır. Özellikle solunum kaslarında güçsüzlük yaşayan ve metabolik kırılganlığı yüksek olan ALS hastalarında steroid yan etkileri, faydanın önüne geçebilmektedir.

Buna rağmen, belirli genetik alt gruplarda veya kısa süreli, hedefe yönelik protokollerle DX’in yeniden değerlendirilmesi olasılığı gündemde tutulmalıdır.

Sonuç

Dexamethasone, ALS’nin patofizyolojisindeki birçok sürece teorik olarak müdahale edebilecek güçlü bir ajandır. Ancak preklinik veriler ile klinik sonuçlar arasındaki uçurum, rutin kullanımını desteklememektedir. Gelecekte biyobelirteç temelli hasta seçimi, uygun dozlama ve kontrollü klinik çalışmalarla bu ilacın yeniden değerlendirilmesi mümkündür.

Kaynaklar

1.         Barnes PJ. Anti-inflammatory actions of glucocorticoids: molecular mechanisms. Clin Sci (Lond). 1998;94(6):557–72.

2.         Tokuda E, Furukawa Y. Dexamethasone enhances MT-I/II expression and protects motor neurons in SOD1^G93A transgenic mice. J Neurochem. 2009;111(1):181–91.

3.         Tokuda E, Ono S, Ishige K, et al. Upregulation of metallothioneins by dexamethasone improves disease course in SOD1^G93A ALS mice. Mol Neurodegener. 2015;10:41.

4.         Goslinga JA, Bedlack R. Why glucocorticoids are not recommended in ALS: Clinical and mechanistic concerns. ALSUntangled Review. 2022.

5.         Bedlack R. ALSUntangled #65: Glucocorticoid corticosteroids in ALS. Amyotroph Lateral Scler Frontotemporal Degener. 2022;23(5–6):548–52.

 

Dokosaheksaenoik Asit (DHA) ve Sporadik ALS: Nöroinflamasyon, Protein Agregasyonu ve Nöromüsküler Rejenerasyon Üzerindeki Teorik Etkileri

Özet

Sporadik amiyotrofik lateral skleroz (ALS), motor nöron dejenerasyonu, protein agregasyonu, mitokondriyal disfonksiyon, nöroinflamasyon ve nöromüsküler kavşak (NMJ) dejenerasyonu ile karakterize ölümcül bir hastalıktır. Tek hedefli tedavi yaklaşımları başarısız olurken, birden fazla yolakta etki edebilen moleküller ilgi odağı haline gelmiştir. Dokosaheksaenoik asit (DHA), zarların yapısal bütünlüğünü destekleyen bir lipit ve immünomodülasyon, proteostaz, mitokondriyal enerji metabolizması ve sinaptik rejenerasyonu etkileyen biyolojik bir moleküldür. Bu derleme, deneysel ve teorik bulgular ışığında DHA'nın ALS'de rol oynayan patolojik süreçler üzerindeki potansiyel etkilerini incelemektedir.

1. Giriş

ALS'nin patogenezi çok faktörlüdür: TDP-43, SOD1, FUS ve C9orf72'den kaynaklanan prion benzeri protein agregatları, glutamat aracılı eksitotoksisite, mitokondriyal enerji eksikliği, mikroglial aktivasyon ve erken nöromüsküler kavşak (NMJ) dejenerasyonu temel süreçlerdir [1,2]. Hastalığın heterojen yapısı, tek hedefli tedavilerin başarısız olmasına yol açmıştır. Bu nedenle, birden fazla yolu düzenleyebilen biyoaktif lipitler (özellikle DHA) yeni bir yaklaşım olarak değerlendirilmektedir.

2. Nöroinflamasyon ve Mikroglial Aktivite

ALS'de, mikroglial hücrelerin M1 fenotipine geçişi, proinflamatuar sitokinlerde (IL-1β, TNF-α, IL-6) artışa neden olur. DHA ve lipit medyatörleri (resolvin D1/D2, protektin D1), NF-κB ve MAPK yollarını inhibe eder ve IL-10 ve Arg1 üretimini artırarak mikrogliayı M2 fenotipine doğru kaydırır [3,4]. Bu süreç, inflamasyonun çözülmesine ve nöronal ortamın korunmasına katkıda bulunur. DHA'nın ayrıca NLRP3 inflamazomunun aktivasyonunu inhibe ettiği gösterilmiştir [5].

3. Protein Agregasyonu ve Proteostaz

ALS'de, yanlış katlanmış proteinler (TDP-43, SOD1, FUS, C9orf72-DPR) motor nöronlarda birikir. DHA, otofajiyi (LC3-II, Beclin-1 aktivasyonu) ve proteazom yolunu teşvik ederek agregatların temizlenmesini kolaylaştırabilir [6]. DHA ayrıca endoplazmik retikulum (ER) stresini ve UPR yanıtını (PERK, IRE1α, ATF6) düzenleyerek proteostatik dengeyi korur [7].

4. Mitokondriyal Fonksiyon ve Enerji Metabolizması

Mitokondriyal disfonksiyon, ALS'de enerji eksikliği ve apoptozun ana nedenlerinden biridir. DHA, mitokondriyal membran akışkanlığını artırarak elektron taşıma zinciri komplekslerinin fonksiyonunu stabilize eder. Ayrıca PGC-1α, NRF1 ve TFAM aracılığıyla biyogenez sinyallemesini uyarabilir [8]. Bu, sitokrom c salınımını ve kaspaz-3 aracılı apoptozu sınırlarken ATP üretimini destekler.

5. Nöromüsküler Kavşak (NMJ) ve Rejenerasyon

NMJ dejenerasyonu ALS'de erken gelişir. DHA, membran akışkanlığını artırarak asetilkolin salınımını kolaylaştırır ve sinaptik plastisiteyi destekler [9]. CREB ve CaMKII yollarını aktive ederek BDNF ve GDNF gibi nörotrofik faktörlerin ekspresyonunu artırır [10]. Perisinaptik Schwann hücrelerinde inflamasyonun baskılanması, yeniden innervasyonu kolaylaştırır.

6. Çevresel nörotoksinler ve DHA arasındaki etkileşim

BMAA gibi çevresel nörotoksinler, glutamat reseptörleri aracılığıyla Ca2+ aşırı yüklenmesine ve TDP-43 agregasyonuna neden olur. DHA, zarları stabilize ederek ve inflamatuar yolları baskılayarak BMAA kaynaklı nörotoksisiteyi sınırlayabilir [11]. Ayrıca, DHA, glial hücre antioksidan savunmalarını güçlendirerek ROS kaynaklı hasarı azaltır.

7. Klinik Sonuçlar ve Translasyonel Zorluklar

DHA'nın nöroprotektif etkileri hayvan modellerinde tutarlı bir şekilde gösterilmiş olsa da, insan klinik verileri yetersizdir. DHA takviyesine ilişkin küçük ölçekli çalışmalar, biyobelirteçlerde iyileşmeler bildirmiş, ancak klinik son noktalarda önemli faydalar göstermemiştir [12]. Bu farklılıklar doz, biyoyararlanım, kan-beyin bariyeri geçirgenliği ve hasta heterojenliğinden kaynaklanıyor olabilir. Ayrıca, yüksek dozlarda uzun süreli kullanımda kanama ve gastrointestinal yan etki riski göz ardı edilmemelidir.

8. Sonuç

Docosahexaenoik asit, ALS’de birden fazla patolojik süreci aynı anda hedef alabilen teorik olarak güçlü bir adaydır: nöroenflamasyonu düzenler, protein agregatlarını azaltır, mitokondriyal enerji metabolizmasını korur ve NMJ rejenerasyonunu destekler. Ancak klinik faydaya dair kesin kanıt yoktur. Gelecekte biyobelirteç temelli hasta alt gruplarında, farmakokinetik optimizasyon ile yürütülecek randomize kontrollü çalışmalar DHA’nın terapötik değerini netleştirecektir.

Kaynaklar

1.         Taylor JP, Brown RH, Cleveland DW. Decoding ALS: from genes to mechanism. Nature. 2016;539(7628):197–206.

2.         Hardiman O, Al-Chalabi A, Chio A, Corr EM, Logroscino G, Robberecht W, et al. Amyotrophic lateral sclerosis. Nat Rev Dis Primers. 2017;3:17071.

3.         Calder PC. Omega-3 fatty acids and inflammatory processes: from molecules to man. Biochem Soc Trans. 2017;45(5):1105–11.

4.         Bo C, Liu X, Liu Y, Xu L, et al. Resolvin D1 alleviates neuroinflammation via ALX/FPR2 receptor activation. Eur J Med Res. 2025;30:24.

5.         Taha AY, Burnham WM, Auvin S. Polyunsaturated fatty acids and epilepsy. Epilepsia. 2010;51(8):1348–58.

6.         Kim HY, Spector AA, Xiong ZM. A synaptic perspective of docosahexaenoic acid. Neuropharmacology. 2014;79:467–85.

7.         Salvati S, Attorri L, Avellino C, Di Biase A, Sanchez M. Diet, lipids and brain development. Dev Neurosci. 2000;22(5–6):481–7.

8.         Packer L, Cadenas E. Oxidants and antioxidants revisited. New concepts of oxidative stress. Free Radic Res. 2007;41(9):951–2.

9.         Gomez-Casati ME, et al. Role of DHA in NMJ and synaptic regeneration. Int J Mol Sci. 2017;18(10):2092.

10.      Rodríguez Cruz PM, et al. NMJ homeostasis mechanisms in health and ALS. Front Mol Neurosci. 2020;13:610964.

11.       Lobner D, et al. Mechanism of BMAA toxicity and neuroprotection. J Neurochem. 2007;101(6):1466–76.

12.      Yadav A, Sanyal J, Sharma N, et al. Omega-3 fatty acid supplementation in ALS: a randomized pilot trial. Clin Nutr. 2021;40(4):2122–30.

 

Glutamik Asidin Sporadik ALS’de Prion-Benzeri Mekanizmalar ve Nöromüsküler Rejenerasyon Üzerindeki Teorik Etkileri

Giriş

Sporadik amyotrofik lateral skleroz (ALS), motor nöron dejenerasyonu ile seyreden, hızlı ilerleyici ve ölümcül bir nörodejeneratif hastalıktır. Hastalığın temel özelliği, üst ve alt motor nöronların kademeli kaybı sonucunda kas güçsüzlüğü, atrofi ve solunum yetmezliğine kadar giden ağır bir klinik tablodur. Günümüzde ALS’nin kesin tedavisi bulunmamaktadır ve mevcut tedaviler yalnızca hastalığın ilerleyişini sınırlı ölçüde yavaşlatabilmektedir [1].

ALS’nin patogenezi, glutamat eksitotoksisitesi, oksidatif stres, mitokondriyal disfonksiyon, protein agregatları, nöroenflamasyon ve çevresel toksinlerle tetiklenen karmaşık süreçlerin etkileşimiyle şekillenir. Glutamat, uzun yıllardır hastalıkla ilişkilendirilen temel moleküllerden biridir. Geleneksel olarak eksitotoksik özellikleriyle bilinse de, son yıllarda yapılan deneysel çalışmalar glutamatın yalnızca zararlı değil, aynı zamanda düzenleyici ve rejeneratif etkiler de gösterebileceğini ortaya koymuştur [2,3].

Özellikle mikroglial hücrelerdeki metabotropik glutamat reseptörleri, otofaji mekanizmaları ve nöromüsküler kavşak üzerindeki etkiler, glutamatın ALS bağlamında çift yönlü bir molekül olduğunu düşündürmektedir. Dahası, çevresel nörotoksinler (örneğin β-N-metilamino-L-alanin, BMAA) ile etkileşimleri, glutamatın hastalık dinamiklerinde hem savunucu hem de zararlı roller üstlenebileceğini göstermektedir [4].

Bu makalede glutamik asidin, sporadik ALS’de prion-benzeri protein agregatları, nöroenflamasyon ve nöromüsküler rejenerasyon üzerindeki olası teorik etkileri güncel literatür ışığında tartışılacaktır. Amaç, glutamatın yalnızca patojenik değil, potansiyel olarak terapötik bir molekül olarak da değerlendirilebileceğini ortaya koymaktır.

1. Nöroenflamasyon ve Mikroglial Aktivite

Glutamat, merkezi sinir sisteminin en önemli eksitatör nörotransmitteridir. Mikroglial hücreler hem iyonotropik (ör. NMDA reseptörleri) hem de metabotropik glutamat reseptörleri (özellikle mGluR2 ve mGluR3) aracılığıyla bu sinyalleri algılar. Bu reseptörlerin uyarılması adenilat siklaz yolunu baskılayarak hücre içi cAMP düzeylerini düşürür. Sonuçta IL-10 üretimi artar, mikroglial hücreler proinflamatuar M1 fenotipinden daha düzenleyici M2 fenotipine kayar. Böylece motor nöronların çevresinde onarıcı bir mikroçevre oluşur ve nöroenflamasyon kısmen sınırlandırılır [1,2].

Hayvan deneyleri ve hücre kültürü modelleri, düşük doz glutamat uygulamasının IL-10 salınımını artırırken TNF-α gibi proinflamatuar mediyatörleri baskılayabildiğini göstermiştir. Bu bulgu, glutamatın yalnızca eksitotoksik bir ajan değil, aynı zamanda immünregülatör bir molekül olabileceğini düşündürmektedir [3].

2. Prion-Benzeri Protein Dinamikleri

ALS patogenezinde TDP-43 ve α-sinüklein gibi prion-benzeri proteinlerin yanlış katlanması ve agregatlaşması merkezi bir yer tutar. Hücre içi kalsiyum dinamikleri bu süreçte kritik rol oynar. NMDA reseptörleri aracılığıyla artan Ca²⁺ akışı, mTOR’un baskılanması ve AMPK’nın aktivasyonu yoluyla otofajiyi uyarır. Böylece yanlış katlanmış proteinler lizozomal sistem tarafından uzaklaştırılabilir [4,5].

Ancak bu mekanizma doz bağımlıdır. Düşük düzeylerde glutamat proteostazı desteklerken, yüksek konsantrasyonlarda aşırı Ca²⁺ yüklenmesi oksidatif stres, endoplazmik retikulum stresi ve mitokondriyal hasara yol açar. Bu nedenle glutamat, ALS bağlamında “çift taraflı kılıç” niteliği taşır [6].

3. Kas-Sinir İletimi ve Rejenerasyon

Motor nöronlardan salınan glutamat, kas hücrelerindeki NMDA ve kainat tipi reseptörleri uyararak nöromüsküler iletiyi sağlar. Reseptör aktivasyonu, Ca²⁺ bağımlı CaMKII ve CREB yolaklarını devreye sokar. CaMKII, miyojenik gen ekspresyonunu artırırken; CREB sinaptik yeniden yapılanmayı ve plastisiteyi kolaylaştırır [7].

Denervasyon sonrası dönemde postsinaptik reseptörlerin duyarlılığı artar. Bu durum, glutamatın rejeneratif etkilerini daha belirgin hale getirerek bozulan nöromüsküler bağlantının yeniden kurulmasına yardımcı olabilir.

4. BMAA ile Etkileşim

Çevresel nörotoksinlerden β-N-metilamino-L-alanin (BMAA), glutamat reseptörlerine bağlanarak Ca²⁺ aşırı yüklenmesi, oksidatif stres ve protein agregatlarına neden olur [8]. Kontrollü glutamat uygulaması, bu reseptörlerde BMAA ile yarışmalı bağlanma gösterebilir ve toksik etkiyi sınırlayabilir. Aynı zamanda glutamatın otofajiyi tetikleyici etkisi, BMAA’nın yol açtığı proteotoksik yükün azaltılmasına katkıda bulunabilir. Böylece TDP-43 gibi patolojik agregatların uzaklaştırılmasına teorik bir avantaj sağlanabilir.

5. Deneysel ve Klinik Perspektif

•          In vitro: BV2 mikroglial hücrelerinde farklı glutamat dozlarının IL-10, TNF-α ve reaktif oksijen türleri (ROS) düzeylerine etkisi ölçülebilir.

•          In vivo: TDP-43 transgenik fare modellerinde glutamat desteği sonrası mikroglial fenotip, protein agregatları ve motor fonksiyonlar değerlendirilebilir.

•          Klinik: ALS hastalarında plazma glutamat düzeylerinin immün belirteçlerle korelasyonu araştırılarak potansiyel biyobelirteçler geliştirilebilir.

Sonuç

Glutamat, sporadik ALS’de yalnızca eksitotoksik bir aracıdır demek yetersizdir. Mevcut veriler, glutamatın bağışıklık regülasyonu, proteostazın desteklenmesi ve nöromüsküler rejenerasyona katkı sağlayabilecek çok yönlü bir molekül olduğunu göstermektedir. mGluR2/3 aracılığıyla mikroglial fenotipin düzenlenmesi, NMDA reseptörleri üzerinden otofajinin uyarılması ve kas-sinir etkileşimlerinin güçlendirilmesi, teorik olarak glutamatı cazip bir aday haline getirmektedir. Bununla birlikte, etkinliğin doz bağımlılığı nedeniyle terapötik kullanımda titizlik şarttır. Kontrollü ve iyi tasarlanmış klinik çalışmalar olmadan bu hipotezler henüz klinik uygulamaya taşınamaz.

Kaynaklar

1.         Pinteaux E, Parker LC, Rothwell NJ, Luheshi GN. Expression of interleukin-1 receptors and their role in interleukin-1 actions in the brain. Brain Res Mol Brain Res. 2002;107(1):97–103.

2.         Taylor DL, Jones F, Kubota ES, Pocock JM. Stimulation of microglial metabotropic glutamate receptor triggers TNF-α release. J Neuroimmunol. 2002;123(1-2):95–102.

3.         Pocock JM, Kettenmann H. Neurotransmitter receptors on microglia. Trends Neurosci. 2007;30(10):527–35.

4.         Ramesh N, Pandey UB. Autophagy dysregulation in ALS: when protein aggregates get out of hand. Front Cell Neurosci. 2018;12:456.

5.         Cohen TJ, Hwang AW, Restrepo CR, Yuan CX, Trojanowski JQ, Lee VM. An acetylation switch controls TDP-43 function and aggregation propensity. Nat Neurosci. 2013;16(4):493–500.

6.         Hardingham GE, Fukunaga Y, Bading H. Extrasynaptic NMDARs oppose synaptic NMDARs by triggering CREB shut-off and cell death pathways. Nat Rev Neurosci. 2010;11(10):682–96.

7.         Gomez-Casati ME, Fuchs PA, Makashima T, Hirose K. Synaptic remodeling in the cochlea: the role of glutamate and neurotrophins. Neurosci. 2010;168(2):341–51.

8.         Lobner D, Piana PM, Salous AK, Peoples RW. Beta-N-methylamino-L-alanine enhances neurotoxicity through multiple mechanisms. J Neurochem. 2007;101(6):1466–76.

Linopirdine’in Sporadik ALS’de Teorik Etkileri

Giriş

Amyotrofik lateral skleroz (ALS), motor nöron kaybı ile seyreden, ilerleyici ve ölümcül bir nörodejeneratif hastalıktır. Olguların büyük kısmını oluşturan sporadik ALS (sALS), genetik mutasyonlardan bağımsız olarak gelişir ve çevresel toksinler, protein katlanma bozuklukları ve nöromüsküler iletimdeki aksaklıklarla ilişkilendirilir [1,2]. Günümüzde hastalığın tedavisinde yalnızca riluzol ve edaravon sınırlı fayda göstermekte, bu nedenle alternatif farmakolojik hedefler üzerine yoğun bir araştırma sürmektedir [3].

Linopirdine, voltaj kapılı KCNQ (Kv7.2/7.3) potasyum kanallarının inhibitörüdür. Başlangıçta Alzheimer hastalığında kolinerjik aktiviteyi artırmak amacıyla geliştirilmiş, ancak klinik etkinlik kanıtlanamamıştır [4]. Bununla birlikte linopirdine’in sinaptik uyarılabilirliği artırıcı etkisi, ALS’nin patofizyolojisinde rol oynayan bazı süreçlere teorik olarak müdahale edebilme potansiyeli taşımaktadır. Bu makalede linopirdine’in prion-benzeri protein agregasyonları, BMAA kaynaklı toksisite ve nöromüsküler iletim bozuklukları üzerindeki olası etkileri ele alınacaktır.

1. Prion-Benzeri Protein Agregasyonu

ALS’de TDP-43, SOD1 ve FUS gibi proteinlerin anormal katlanarak birikmesi, hastalığın ilerlemesinde merkezi bir mekanizmadır [5,6]. Bu proteinler “prion-benzeri” özellik gösterir; yani hem hücre içinde proteostazı bozar hem de hücreler arası yayılım göstererek patolojinin ilerlemesini hızlandırır.

Linopirdine’in KCNQ kanallarını inhibe etmesi, presinaptik depolarizasyonu kolaylaştırır ve nörotransmitter salınımını artırır. Bu durum yalnızca sinaptik iletiyi güçlendirmekle kalmaz, aynı zamanda hücre içi stres yanıtlarını da tetikler. Özellikle chaperon proteinleri (Hsp70, Hsp90) ve otofaji mekanizmalarının uyarılması, yanlış katlanmış proteinlerin uzaklaştırılmasını kolaylaştırabilir [7]. Böylece linopirdine, dolaylı olarak prion-benzeri agregasyonların yükünü azaltabilecek teorik bir aday haline gelir.

2. BMAA Kaynaklı Toksisite

Siyanobakteriler tarafından üretilen β-N-metilamino-L-alanin (BMAA), glutamat reseptörlerini aşırı uyararak Ca²⁺ yüklenmesine ve eksitotoksisiteye yol açar [8]. Ayrıca serin yerine proteinlere yanlış inkorpore edilmesi, proteostazı bozan bir başka mekanizmadır [9]. Bu süreçler mitokondriyal disfonksiyon, oksidatif stres ve apoptozla sonuçlanır.

Linopirdine BMAA’nın doğrudan bir antagonisti değildir. Ancak presinaptik glutamat ve asetilkolin salınımını artırması, BMAA’nın bozduğu sinaptik dengeyi kısmen telafi edebilir. Uzun süreli sinaptik aktivitenin nörotrofik faktörleri (BDNF, GDNF) uyardığı bilinmektedir [10]. Bu adaptif yanıt, nöronların toksik streslere karşı daha dayanıklı hale gelmesini sağlayabilir.

3. Nöromüsküler İletim ve Rejenerasyon

ALS’de nöromüsküler kavşaklarda iletim bozulur ve bu durum kas atrofisini hızlandırır. Linopirdine, KCNQ2/3 kanal blokajı yoluyla motor nöronların daha düşük eşikle uyarılmasını sağlar. Sonuçta aksiyon potansiyeli sıklığı artar, asetilkolin salınımı güçlenir ve postsinaptik kas hücreleri daha etkin uyarılır [11].

Bu mekanizmanın iki sonucu olabilir:

1.         Motor nöronların yeniden devreye girme olasılığı artar.

2.         Kas-sinir sinapslarının sürekliliği korunur ve retrograd sinyaller (ör. agrin, neuregulin) aracılığıyla sinaptik plastisite desteklenir [12].

Dolayısıyla linopirdine, nöromüsküler ileti bozukluğunu kısmen kompanse edebilecek teorik bir ajandır.

4. Klinik ve Preklinik Durum

Linopirdine Alzheimer hastalığında denenmiş, asetilkolin salınımını artırdığı doğrulanmış ancak klinik etkinlik elde edilemediği için geliştirme süreci sonlandırılmıştır [4]. ALS’ye özgü preklinik ya da klinik bir çalışma bulunmamaktadır. Bununla birlikte, ALS’de potasyum kanal disfonksiyonunun nöronal stabiliteyi bozduğu gösterilmiştir [13]. Bu nedenle linopirdine’in dolaylı etkilerinin ALS modellerinde test edilmesi bilimsel açıdan anlamlı bir hedef olabilir.

Tartışma

Linopirdine’in ALS patofizyolojisindeki üç temel sürece dokunabilme potansiyeli bulunmaktadır:

•          Prion-benzeri protein agregasyonunu dolaylı yolla sınırlandırma,

•          BMAA kaynaklı eksitotoksisiteye karşı adaptif yanıtları güçlendirme,

•          Nöromüsküler iletimi destekleyerek kas-sinir bütünlüğünü koruma.

Bununla birlikte, bu hipotezler henüz deneysel olarak doğrulanmamıştır. Linopirdine’in ALS için potansiyel faydası ancak transgenik fare modelleri (SOD1, TDP-43, FUS), BMAA ile kombine toksisite deneyleri ve proteostaz belirteçlerinin sistematik analiziyle ortaya konabilir.

Sonuç

Linopirdine, klinikte başarısız olmuş bir kognitif ilaç olsa da, ALS için teorik düzeyde üç ana patolojik sürece müdahale edebilecek özelliklere sahiptir. Ancak bu potansiyel, yalnızca hipotez düzeyinde kalmaktadır. ALS’ye özgü modellerde yapılacak kapsamlı çalışmalar, linopirdine’in gerçekten nöroprotektif bir aday olup olmadığını gösterecektir. Klinik uygulamaya geçiş için bu aşama vazgeçilmezdir.

Kaynaklar

1.         Brown RH, Al-Chalabi A. Amyotrophic lateral sclerosis. N Engl J Med. 2017;377(2):162–72.

2.         Taylor JP, Brown RH, Cleveland DW. Decoding ALS: from genes to mechanism. Nature. 2016;539(7628):197–206.

3.         Hardiman O, et al. Amyotrophic lateral sclerosis. Nat Rev Dis Primers. 2017;3:17071.

4.         Rockwood K, et al. A randomized trial of linopirdine in Alzheimer’s disease. Can J Neurol Sci. 1997;24(2):140–5.

5.         Neumann M, et al. Ubiquitinated TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration and ALS. Science. 2006;314(5796):130–3.

6.         Polymenidou M, Cleveland DW. The seeds of neurodegeneration. Cell. 2011;147(3):498–508.

7.         Hetz C, Mollereau B. Disturbance of endoplasmic reticulum proteostasis in neurodegenerative diseases. Nat Rev Neurosci. 2014;15(4):233–49.

8.         Lobner D. Mechanisms of β-N-methylamino-L-alanine neurotoxicity. Amyotroph Lateral Scler. 2009;10(sup2):56–60.

9.         Dunlop RA, et al. The non-protein amino acid BMAA is misincorporated into human proteins. PLoS One. 2013;8(9):e75376.

10.      Lu B, et al. BDNF-based synaptic repair. Nat Rev Neurosci. 2013;14(6):401–16.

11.       Wang HS, et al. KCNQ2 and KCNQ3 potassium channel subunits. Science. 1998;282(5395):1890–3.

12.      Burden SJ, et al. The role of MuSK in synapse formation. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2013;5(6):a009167.

13.      Devaux JJ, et al. KCNQ2 is a nodal K+ channel. J Neurosci. 2004;24(5):1236–44.

 

Linsidomine’in Sporadik ALS Patogenezine Teorik Moleküler Etkileri Üzerine Güncel Bir İnceleme

Özet

Linsidomine (SIN-1), nitrik oksit (NO) ve peroksinitrit (ONOO⁻) üreten bir NO donörüdür. NO’nun sinir sistemindeki etkileri uzun zamandır “çift yönlü” bir özellik taşımaktadır: belirli düzeylerde nöroprotektif ve plastisiteyi artırıcı, yüksek düzeylerde ise oksidatif stres ve nöronal hasarı tetikleyici. Sporadik ALS (sALS), protein agregatları, çevresel toksinler (örneğin β-N-metilamino-L-alanin, BMAA) ve nöromüsküler kavşak disfonksiyonu ile ilerleyen çok faktörlü bir hastalıktır. Bu makalede Linsidomine’in, NO aracılı sinyal yolları üzerinden ALS patogenezine olası katkıları teorik düzeyde tartışılmaktadır.

Giriş

ALS, üst ve alt motor nöronların ilerleyici kaybıyla seyreden, yaşam süresini kısaltan ölümcül bir hastalıktır. Sporadik ALS, vakaların yaklaşık %90’ını oluşturur ve nedenleri hâlâ tam olarak aydınlatılamamıştır [1]. Hastalıkta TDP-43 ve SOD1 gibi proteinlerin anormal katlanarak hücre içinde birikmesi, glutamat aracılı eksitotoksisite, mitokondriyal enerji bozuklukları ve nöromüsküler kavşak zayıflaması öne çıkan mekanizmalardır [2].

Bugün elimizdeki ilaçlar riluzol ve edaravon, yalnızca sınırlı bir yaşam süresi kazancı sağlayabilmektedir [3]. Bu nedenle farklı mekanizmalara dokunabilen yeni farmakolojik ajanlara ihtiyaç vardır. Linsidomine, NO salımı üzerinden hem damar hem sinir hücrelerinde etkili olabilen bir molekül olarak dikkat çekmektedir. Ancak faydası ile zararı arasındaki sınır çok dardır; bu da onu teorik açıdan cazip, fakat aynı zamanda riskli bir aday haline getirir.

1. NO Salımı ve Hücresel Sinyal Yolları

Linsidomine metabolize olduğunda NO açığa çıkar. NO, çözünür guanilat siklazı (sGC) aktive ederek hücre içi cGMP düzeylerini yükseltir. cGMP, protein kinaz G (PKG) aracılığıyla sinaptik plastisiteyi destekleyen CREB fosforilasyonu gibi yolakları tetikler [4]. Bu mekanizma, nöronların stres koşullarında dayanıklılığını artırabilir. Aynı zamanda NF-κB üzerinden inflamatuar yanıtın baskılanması da mümkündür.

Ancak yüksek dozlarda NO, süperoksit ile birleşerek güçlü bir oksidan olan peroksinitriti oluşturur. ONOO⁻, DNA hasarı, lipid peroksidasyonu ve protein nitrosilasyonuyla hücreye zarar verir [5]. Dolayısıyla SIN-1 için terapötik pencere dar, hatta kırılgan bir yapıya sahiptir.

2. Mikrosirkülasyon ve Enerji Metabolizması

NO’nun düz kas hücrelerini gevşetici etkisi spinal kord ve motor kortekste mikrosirkülasyonu artırır. Bu, motor nöronların oksijen ve glukoz teminine olumlu yansıyabilir [6]. Enerji yetersizliği ALS patofizyolojisinin önemli bir parçasıdır; bu nedenle lokal dolaşımın iyileştirilmesi teorik olarak motor nöron sağkalımına katkı sağlayabilir.

3. Mitokondri ve Oksidatif Denge

Düşük doz Linsidomine, mitokondri zar potansiyelini koruyarak Bcl-2 gibi anti-apoptotik proteinlerin ekspresyonunu artırabilir [7]. Bu, nöronlarda enerji üretiminin sürekliliği açısından olumlu bir faktördür. Buna karşın, yüksek NO maruziyeti mitokondri içinde serbest radikal yükünü artırır, sitokrom c salınımına ve apoptoza yol açabilir. ALS gibi zaten oksidatif stresle ilerleyen bir tabloda bu durum zararı büyütebilir.

4. Nörotransmitter Modülasyonu

NO, asetilkolin ve glutamat salınımını etkiler. SIN-1 ile artan glutamat salınımı, fizyolojik sınırlar içinde olduğunda sinaptik plastisiteyi destekler; ancak aşırıya kaçtığında eksitotoksisite riskini büyütür [8]. Bu çift yönlü etki, özellikle ALS’de glutamat toksisitesinin zaten önemli bir faktör olduğu düşünüldüğünde dikkatle değerlendirilmelidir.

5. ALS Patolojisine Teorik Katkılar

5.1. Protein Agregasyonları

TDP-43 ve SOD1 agregatları proteostazı bozar. NO–cGMP yolu, chaperon proteinlerinin (Hsp70 gibi) aktivasyonunu destekleyebilir ve proteazom işlevini güçlendirebilir [9]. Bu durum, agregat yükünü hafifletmeye yardımcı olabilir.

5.2. BMAA Eksitotoksisitesi

BMAA, glutamat reseptörlerini aşırı uyararak Ca²⁺ yüklenmesine yol açar. Ayrıca serin yerine proteinlere yanlış inkorporasyonu proteotoksisite oluşturur [10]. NO’nun iyon kanallarını modüle etmesi Ca²⁺ dengesini kısmen düzenleyebilir, bu da BMAA’nın tetiklediği eksitotoksisiteyi hafifletme ihtimali doğurur.

5.3. Nöromüsküler İletim

ALS’de nöromüsküler kavşaklar hızla bozulur. cGMP yolunun aksonal büyüme ve sinaptik dayanıklılığa katkısı, sinaptik ileti sürekliliğini destekleyebilir [11]. NO’nun damarlar üzerindeki etkisi ise kas beslenmesini artırarak rejenerasyon sürecine katkı sağlar.

Tartışma

Linsidomine’in ALS bağlamındaki potansiyeli cazip görünmektedir: proteostazın desteklenmesi, oksijenlenmenin iyileşmesi ve sinaptik plastisitenin uyarılması. Öte yandan, aşırı NO üretiminin peroksinitrit üzerinden yaratacağı oksidatif hasar ciddi bir risk taşır. Bu nedenle SIN-1’in ALS’de kullanılabilirliği ancak çok dikkatli doz ayarlamalarıyla mümkün olabilir.

Gelecekte, SOD1 ve TDP-43 transgenik fare modellerinde yapılacak çalışmalar, Linsidomine’in nöroprotektif mi yoksa nörotoksik mi ağır bastığını gösterecektir. Ayrıca riluzol ile kombinasyon halinde test edilmesi, glutamat eksitotoksisitesi üzerinde sinerjik etki ihtimalini araştırmak açısından değerli olabilir.

Sonuç

Linsidomine, nitrik oksit salınımı üzerinden hem nöroprotektif hem de nörotoksik etkilere sahip olabilecek bir moleküldür. ALS’deki rolü tamamen teorik düzeydedir. Ancak proteostaz, eksitotoksisite ve nöromüsküler iletim gibi üç ana patomekanizmaya dokunabilmesi onu araştırmaya değer bir aday haline getirmektedir. Klinik geçerlilik için ise öncelikle güçlü preklinik verilerin ortaya konması gereklidir.

Kaynaklar

1.         Brown RH, Al-Chalabi A. Amyotrophic lateral sclerosis. N Engl J Med. 2017;377:162–72.

2.         Taylor JP, Brown RH, Cleveland DW. Decoding ALS: from genes to mechanism. Nature. 2016;539:197–206.

3.         Hardiman O, et al. Amyotrophic lateral sclerosis. Nat Rev Dis Primers. 2017;3:17071.

4.         Blanco-García J, et al. Effects of SIN-1 on cortical synaptosomes. Neurochem Res. 2009;34:931–41.

5.         Pacher P, Beckman JS, Liaudet L. Nitric oxide and peroxynitrite in health and disease. Physiol Rev. 2007;87:315–424.

6.         Lotti F, et al. Molsidomine provides neuroprotection via sGC activation. Sci Rep. 2024.

7.         Tretter L, Adam-Vizi V. Reactive oxygen species in mitochondria: implications for neurodegeneration. Free Radic Biol Med. 2007;43:1239–48.

8.         Prast H, et al. Nitric oxide influences glutamate release. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 1996;354:731–5.

9.         Neumann M, et al. Ubiquitinated TDP-43 in FTLD and ALS. Science. 2006;314:130–3.

10.      Dunlop RA, et al. BMAA is misincorporated into human proteins. PLoS One. 2013;8:e75376.

11.       Burden SJ, et al. The role of MuSK in synapse formation. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2013;5:a009167.

 

Lubiproston’un Sporadik ALS’de Prion-Benzeri Patolojiler ve Nöroenflamasyon Üzerine Olası Etkileri: Eleştirel ve Teorik Bir Derleme

Özet

Lubiproston, genellikle gastrointestinal motiliteyi artırıcı etkisiyle bilinen bir prostaglandin E1 analoğudur. Bununla birlikte son yıllarda, klasik endikasyonunun ötesine uzanan antiinflamatuar, antifibrotik ve proteostatik düzenleyici özellikleri üzerine dikkat çekici bulgular ortaya çıkmıştır. Sporadik ALS (sALS), prion-benzeri protein agregatları, mikroglial aktivasyon ve endoplazmik retikulum (ER) stresi gibi çok katmanlı patolojilere dayanan ölümcül bir hastalıktır. Bu derleme, Lubiproston’un bu süreçlerle olası etkileşimlerini güncel literatür çerçevesinde tartışmakta, aynı zamanda kanıtların sınırlarını ve geleceğe yönelik deneysel yönelimleri de eleştirel bir bakışla değerlendirmektedir.

1. Giriş

Sporadik ALS, klinik spektrumun en ağır seyreden nörodejeneratif tablolarından biridir. TDP-43 ve FUS gibi anormal protein agregatlarının, prion-benzeri biçimde hücreden hücreye yayılması; çevresel faktörlerle (örneğin β-N-metilamino-L-alanin, BMAA) etkileşerek motor nöronlarda geri dönüşsüz bir dejenerasyon zincirini tetikler [1,2]. Bu sürece eşlik eden kronik mikroglial aktivasyon ve inflamatuvar yanıt, hastalığın ilerleyişinde adeta katalizör işlevi görür [3]. Mevcut tedaviler yalnızca sınırlı bir yavaşlatma sağlayabilirken, ilaç yeniden konumlandırma (drug repurposing) stratejileri yeni umut kapıları aralamaktadır [4]. İşte Lubiproston, tam da bu noktada, beklenmedik bir aday olarak gündeme gelmektedir

2. Farmakolojik Arka Plan

İlacın bilinen etkisi, ClC-2 klor kanallarını aktive ederek bağırsak epitelinde sıvı sekresyonunu artırmasıdır [5]. Ancak farmakoloji çoğu zaman “buzdağının görünen kısmı” ile sınırlı kalmaz. Nitekim Lubiproston’un EP4 reseptörleri üzerinden glial ve immün hücre sinyalizasyonunu etkileyebildiği, oksidatif stres düzeylerini düşürdüğü ve hatta damar geçirgenliğini düzenlediği yönünde veriler mevcuttur [6,7]. Bu tür sistemik etkiler, gastrointestinal sistemin ötesinde, merkezi sinir sistemi (MSS) patolojilerine de uzanabilecek potansiyelleri işaret etmektedir.

3. Nöroenflamasyon ve Mikroglial Aktivite

ALS patogenezinde nöroenflamasyon, yalnızca eşlik eden bir bulgu değil, süreci hızlandıran bir unsur olarak görülmektedir. Özellikle mikroglial hücrelerin M1 fenotipinde kalması, proinflamatuar sitokin salınımını artırır ve nöronal ölümü hızlandırır [8]. Burada Lubiproston’un TLR4/NF-κB sinyal yolunu baskılayabilmesi ve TNF-α, IL-1β gibi mediyatörleri azaltabilmesi dikkat çekmektedir [9]. Teorik olarak bu, mikroglial yükün hafiflemesine katkı sağlayabilir. Ancak literatürdeki verilerin çoğunun bağırsak veya böbrek modellerine dayandığını ve MSS’ye doğrudan genellenebilirliğinin tartışmalı olduğunu belirtmek gerekir.

Araştırmaların bir kısmı, EP4 reseptör aktivasyonu yoluyla mikroglial hücrelerin M2 fenotipe yönlendirilebileceğini göstermektedir [10]. Bu geçiş, yalnızca inflamasyonu azaltmakla kalmaz, aynı zamanda nörotrofik faktörlerin salınımını da destekleyebilir. Fakat bu bulguların ALS bağlamında doğrulanması henüz gerçekleşmemiştir.

4. Prion-Benzeri Agregasyonlar ve Hücresel Proteostaz

sALS’in en çarpıcı özelliklerinden biri TDP-43’ün yanlış katlanması ve prion-benzeri yayılım göstermesidir [1]. Bu birikimler ER stresini artırır, proteostatik dengeyi bozar ve otofaji kapasitesini zorlar [2]. Lubiproston’un ClC-2 aktivasyonu aracılığıyla iyon homeostazını destekleyerek ER stresini azaltabileceği öne sürülmüştür [11]. Ayrıca proteazom ve otofaji sistemlerinin uyarılması yoluyla agregat yükünün azaltılabileceğine dair ipuçları vardır [12].

Öte yandan, bu hipotezlerin büyük ölçüde in vitro gözlemlerden türetildiğini vurgulamak gerekir. TDP-43 transgenik hayvanlarda henüz Lubiproston ile yapılmış sistematik bir çalışma bulunmamaktadır.

5. Barsak-Beyin Ekseni: Dolaylı Bir Mekanizma

Son yıllarda ALS’de barsak mikrobiyotası ve barsak-beyin eksenine yönelik çalışmalar artmıştır. Özellikle BMAA gibi çevresel nörotoksinlerin barsak üzerinden nörolojik sisteme taşınabileceği öne sürülmektedir [13]. Lubiproston’un gastrointestinal motiliteyi artırması, bu toksinlerin sistemden daha hızlı uzaklaştırılmasına katkı sağlayabilir. Bu durum, doğrudan MSS etkisinden ziyade “dolaylı bir koruyucu bariyer” mekanizması olarak yorumlanabilir. Yine de bu alan halen keşif aşamasındadır ve klinik doğrulama beklemektedir.

6. Eleştirel Değerlendirme

Lubiproston’un ALS bağlamındaki potansiyeli çok yönlüdür: nöroenflamasyonun baskılanması, mikroglial fenotipin modülasyonu, ER homeostazının desteklenmesi, proteostazın güçlendirilmesi ve barsak-beyin ekseni üzerinden toksik yükün azaltılması. Ancak burada dikkat çekilmesi gereken üç temel sınırlılık vardır:

1.         Kanıt düzeyi: Bulguların çoğu MSS dışı organ modellerinden türetilmiştir.

2.         Farmakokinetik belirsizlik: İlacın MSS’ye geçiş kapasitesi hakkında yeterli bilgi yoktur.

3.         Klinik yokluk: ALS’de yapılmış hiçbir randomize çalışma bulunmamaktadır.

Dolayısıyla Lubiproston’u “umut vadeden bir aday” olarak nitelendirmek mümkündür; fakat “yakın vadede kullanılabilecek bir tedavi” olarak görmek bilimsel açıdan temkin gerektirir.

7. Sonuç

Lubiproston’un sALS patolojisine dair öngörülen mekanizmaları heyecan verici olmakla birlikte, bu teorilerin hayvan modelleri ve klinik verilerle desteklenmesi şarttır. Eğer ileri çalışmalar bu hipotezleri doğrularsa, Lubiproston yalnızca gastrointestinal bir ajan olmaktan çıkıp nörodejeneratif hastalıklar için de yeniden konumlandırılabilecek güçlü bir aday haline gelebilir.

Kaynaklar

1.         Neumann M, Sampathu DM, Kwong LK, Truax AC, Micsenyi MC, Chou TT, et al. Ubiquitinated TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration and amyotrophic lateral sclerosis. Science. 2006 Oct 6;314(5796):130–3.

2.         Taylor JP, Brown RH Jr, Cleveland DW. Decoding ALS: from genes to mechanism. Nat Rev Neurosci. 2016 Feb;17(2):157–72.

3.         Hardiman O, Al-Chalabi A, Chio A, Corr EM, Logroscino G, Robberecht W, et al. Amyotrophic lateral sclerosis. Nat Rev Dis Primers. 2017 Oct 5;3:17071.

4.         Misra BB, Langefeld CD, Olivier M, Cox LA. Integrated omics: tools, advances, and future approaches. Drug Discov Today. 2022 Jul;27(5):1340–50.

5.         Bassil AK, Borman RA, Jarvie EM, Mathis C, Galleano I, Chapman K, et al. Activation of ClC-2 chloride channels by lubiprostone (SPI-0211). Neurogastroenterol Motil. 2008 Jul;20(7):642–9.

6.         Zatorski H, Fichna J, Storr M. Lubiprostone: a chloride channel activator for the treatment of chronic constipation. J Physiol Pharmacol. 2018 Oct;69(5):633–45.

7.         Zhao C, Xu C, Yang Y, Zhang M, Li P. Lubiprostone alleviates renal ischemia-reperfusion injury by inhibiting inflammation and apoptosis via EP4 receptor. Int Immunopharmacol. 2023 Mar;113:109395.

8.         Henkel JS, Engelhardt JI, Siklós L, Simpson EP, Kim SH, Pan T, et al. Presence of dendritic cells, MCP-1, and activated microglia/macrophages in amyotrophic lateral sclerosis spinal cord tissue. Brain Behav Immun. 2009 Feb;23(2):187–98.

9.         Yuan Y, Song S, Zhang J, Liu X, Zhang H. Lubiprostone suppresses NF-κB activation and inflammation in vitro. Front Pharmacol. 2024;15:146.

10.      Iwasaki Y, Ikeda K, Kinoshita M, Takamiya K, Shiojima T. Suppression of microglial activation by prostaglandin E1 and its analogs. J Neurochem. 2001 Nov;77(5):776–82.

11.       Bijvelds MJ, Bot AG, Escher JC, De Jonge HR. Activation of intestinal Cl- secretion by lubiprostone requires the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator. Am J Physiol Cell Physiol. 2009 Dec;297(6):C1504–13.

12.      Kiriyama Y, Nochi H. Inhibition of autophagy exacerbates neuronal cell death in amyotrophic lateral sclerosis models. Neurosci Res. 2017 Aug;118:53–62.

13.      Cox PA, Banack SA, Murch SJ. Biomagnification of cyanobacterial neurotoxins and neurodegenerative disease among the Chamorro people of Guam. Neurotox Res. 2016 Oct;30(2):239–50.

 

Niclosamide’ın Sporadik ALS’de Prion-Benzeri Patolojiler ve Nöroenflamasyon Üzerine Olası Etkileri: Teorik ve Deneysel Bir Derleme

Özet

Sporadik Amyotrofik Lateral Skleroz (ALS), proteostatik dengenin bozulması, prion-benzeri protein agregatlarının yayılımı ve kronik nöroenflamatuvar yanıtlarla tanımlanan, hâlen tedavisi bulunmayan ölümcül bir hastalıktır. Son yıllarda yeniden konumlandırma (drug repurposing) yaklaşımı, bilinen ve güvenlik profili oturmuş ilaçların yeni endikasyonlarda kullanımını ön plana çıkarmıştır. Klasik bir antihelmintik olan Niclosamide, STAT3, NF-κB, mTOR ve Wnt/Notch gibi sinyal yolakları üzerinde düzenleyici etkileri nedeniyle özellikle dikkat çekmektedir. Bu derleme, Niclosamide’in prion-benzeri patolojiler, mikroglial aktivasyon ve çevresel nörotoksinlerle ilişkili süreçlerdeki teorik potansiyelini tartışmakta, mevcut literatürün ışığında eleştirel bir değerlendirme sunmaktadır.

1. Giriş

ALS’nin sporadik formu, tüm olguların %90’ını oluşturur ve genetik formlara kıyasla etiyolojik çeşitliliği nedeniyle daha karmaşık bir tablo çizer [1]. Burada TDP-43, FUS ve SOD1 gibi proteinlerin prion-benzeri yayılımı, mikroglial hiperaktivite ve β-N-methylamino-L-alanine (BMAA) gibi çevresel toksinler ortak bir patolojik zemin yaratır [2,3]. Araştırmacılar bu çoklu düğüm noktalarını aynı anda hedefleyebilen moleküllere giderek daha fazla ilgi göstermektedir. Niclosamide’in farklı hücresel süreçlerdeki eşzamanlı etkileri, onu bu bağlamda “çok hedefli” aday ilaçlardan biri haline getirmiştir.

Burada önemli olan nokta, Niclosamide’in etkilerinin çoğunun aslında kanser ve inflamatuvar hastalık literatüründen türetilmiş olmasıdır. Bu durum hem bir avantaj (zengin farmakodinamik veri) hem de bir boşluk (ALS’ye özgü doğrudan kanıt eksikliği) doğurur. Dolayısıyla bu makale, hem teorik temelleri özetlemeyi hem de bu çelişkiye eleştirel bir gözle bakmayı amaçlamaktadır.

2. Niclosamide’in Çoklu Hedef Etkileri

Niclosamide’in biyolojik etkilerini tek bir başlık altında toplamak neredeyse imkânsızdır. Çünkü molekül, bir yandan inflamatuvar eksenleri baskılarken diğer yandan proteostatik mekanizmaları destekler.

•          STAT3–NF-κB ekseni: Niclosamide’in STAT3 fosforilasyonunu baskılaması, IL-6 ve TNF-α üretimini azaltır [4,5]. Aynı anda NF-κB’yi de inhibe etmesi, inflamatuvar döngüyü çift yönlü kesintiye uğratır. Bu, ALS gibi kronik inflamasyonun öne çıktığı hastalıklarda teorik olarak büyük avantajdır.

•          mTOR–otofoji dengesi: mTORC1’in inhibisyonu ile otofajiyi aktive eder [6]. Bu mekanizma, TDP-43 veya FUS agregatlarının temizlenmesinde kritik olabilir. Ancak pratikte otofajinin aşırı indüksiyonunun hücreyi farklı bir metabolik strese sokabileceğini de unutmamak gerekir.

•          Wnt/β-catenin ve Notch yolakları: Bu sinyallerin aşırı aktivasyonu sinaptik toksisite ve glial aşırı farklılaşmaya yol açar. Niclosamide’in her iki yolakta da baskılayıcı etki göstermesi, hem nöronal bütünlüğün hem de glial dengenin korunmasına yardımcı olabilir [7,8].

3. Mikroglial Aktivasyon ve Nöroenflamasyon

ALS’de mikroglial hücreler sıklıkla M1-benzeri proinflamatuvar fenotipe kayar. Bu durum, ROS üretimini, sitokin fırtınasını ve dolayısıyla nöronal ölümü tetikler. Niclosamide’in NOX2 ve S100A4 ekspresyonunu baskılaması, mikroglial hiperaktiviteyi sınırlayabilir [9,10]. Dahası, mTOR–NF-κB ekseni üzerinden IL-1β ve COX-2 üretimini azaltarak mikroglial fenotipin M2-benzeri destekleyici profile dönüşmesine katkı sağlayabilir [11]. Burada dikkat edilmesi gereken, bu dönüşümün in vivo ortamda dinamik ve tersine çevrilebilir olduğudur; dolayısıyla Niclosamide’in etkisinin kalıcılığı hâlen belirsizdir.

4. Prion-Benzeri Agregatlar ve Proteostaz

ALS patolojisinin merkezinde TDP-43, FUS ve SOD1 agregatları yer alır [12]. Niclosamide’in burada iki yönlü bir rol oynayabileceği öne sürülmüştür:

1.         İnflamasyon kaynaklı agregat oluşumunu azaltmak (NF-κB baskılanması üzerinden),

2.         Otofojik temizlenmeyi artırmak (mTOR inhibisyonu üzerinden) [13].

Ek olarak, Niclosamide’in mitokondriyal membran potansiyelini stabilize ettiği ve ROS üretimini sınırladığı bildirilmiştir [14]. Bu, dolaylı olarak yanlış katlanmış proteinlerin birikimini de azaltabilir. Ancak burada yine bir eleştiri yapılmalıdır: Mitokondriye etkiler çoğunlukla tümör hücrelerinden elde edilen verilerden gelmektedir. Motor nöronlardaki karşılığı henüz net değildir.

5. BMAA Toksisitesi ve Niclosamide

BMAA, özellikle Pasifik adalarında görülen ALS kümelenmelerinde çevresel bir faktör olarak tartışılmıştır. NMDA ve mGluR reseptörleri üzerinden eksitotoksisiteyi artırır, kalsiyum dengesini bozar ve ER stresini tetikler [15]. Niclosamide’in otofaji indüksiyonu ve proteozomal aktivasyonla teorik bir koruma sağlayabileceği öne sürülmüştür [16]. Ancak literatürde BMAA–Niclosamide ilişkisini doğrudan test eden güçlü in vivo bir çalışma yoktur. Bu boşluk, ileride yapılacak deneysel çalışmalar için önemli bir hedef olarak karşımıza çıkmaktadır.

6. Deneysel ve Klinik Perspektif

•          In vitro: iPSC-türevli motor nöronlarda TDP-43 ve FUS agregatlarının Niclosamide ile takibi.

•          In vivo: Transgenik ALS modellerinde longitudinal görüntüleme (PET/MRI) ve single-cell RNA-seq kullanımı.

•          Klinik: Faz I/II’de düşük doz ve kombinasyon protokollerinin denenmesi. Özellikle statinler veya mTOR modülatörleriyle kombinasyon, translasyonel değeri artırabilir.

7. Sonuç

Niclosamide, prion-benzeri protein patolojisi, mikroglial aktivasyon ve çevresel nörotoksisite üçgenine aynı anda müdahale edebilecek çok yönlü bir adaydır. Ancak mevcut kanıtların büyük kısmı ALS dışı hastalıklardan türetilmiştir. Bu durum, Niclosamide’in cazibesini gölgeleyen en kritik sınırlılıktır. Yine de, geniş güvenlik verisi ve çoklu yolaklara müdahale edebilme özelliği, onu ALS araştırmalarında denemeye değer kılmaktadır.

Kaynaklar

1.         Hardiman O, Al-Chalabi A, Chio A, Corr EM, Logroscino G, Robberecht W, et al. Amyotrophic lateral sclerosis. Nat Rev Dis Primers. 2017;3:17071.

2.         Neumann M, Sampathu DM, Kwong LK, Truax AC, Micsenyi MC, Chou TT, et al. Ubiquitinated TDP-43 in ALS and frontotemporal degeneration. Science. 2006;314(5796):130–3.

3.         Cox PA, Banack SA, Murch SJ. Biomagnification of cyanobacterial neurotoxins in neurodegenerative disease. Neurotox Res. 2016;30(2):239–50.

4.         Jin Y, Lu Z, Ding K, Li J, Du X, Chen C, et al. Niclosamide suppresses glioblastoma growth via STAT3 inhibition. Clin Cancer Res. 2018;24(5):1224–33.

5.         Ren X, Duan L, He Q, Zhang Z, Zhou Y, Wu D, et al. Inhibition of IL-6/STAT3 signaling with niclosamide in CNS inflammation. J Neuroinflammation. 2017;14:88.

6.         Fonseca BD, Diering GH, Bidinosti MA, Dalal K, Alain T, Balgi AD, et al. Inhibition of mTOR signaling by niclosamide. PLoS One. 2012;7(7):e41038.

7.         Li R, Liu Z, Wu S, Yu J, Deng X, Xiao J, et al. Niclosamide attenuates neuroinflammation by inhibiting Wnt signaling. Neuroscience. 2020;438:1–13.

8.         Wang L, Yu H, Fang F, et al. Niclosamide regulates glial differentiation through Notch inhibition. Cell Death Dis. 2021;12:518.

9.         Li X, Zhu Y, Li Y, Wang J. Niclosamide suppresses microglial activation via NOX2/NF-κB pathways. J Neuroinflammation. 2019;16:15.

10.      Shi H, Deng H, Liu Z, Chen Z. Downregulation of S100A4 by niclosamide reduces neuroinflammation. Front Cell Neurosci. 2020;14:117.

11.       Xie Q, Zhang Y, Zhuang X, et al. S100A4 upregulation in ALS microglia drives reactivity. Glia. 2021;69(4):911–26.

12.      Zhou Y, Liu L, Li C, et al. NF-κB links microglial inflammation to TDP-43 aggregation. PLoS Pathog. 2022;18(7):e1012582.

13.      Chen L, Wang C, et al. TDP-43 aggregation driven by neuroinflammation in ALS. Sci Rep. 2023;13:4351.

14.      Yuan Z, Zhang H, Cao X, et al. Niclosamide preserves mitochondrial proteostasis in neurodegeneration. Mol Neurobiol. 2020;57(9):4008–20.

15.      Pablo J, Banack SA, Cox PA, Johnson TE. Cyanobacterial neurotoxin BMAA and ALS pathology. Toxicol Sci. 2009;108(2):354–60.

16.      Park Y, Kim H, et al. Niclosamide-induced autophagy reduces neurotoxic protein aggregation. Cell Death Dis. 2022;13:88.

 

Norfloksasin’in Sporadik ALS’de Prion-Benzeri Mekanizmalar ve Nöroenflamasyon Üzerindeki Teorik Etkileri: Literatür Temelli Eleştirel Bir Değerlendirme

Özet

Florokinolon grubu antibiyotiklerden Norfloksasin, klasik olarak antibakteriyel spektrumu ile tanınmakla birlikte, son yıllarda sinir sistemi üzerine dolaylı etkileri açısından da araştırılmaya başlanmıştır. Bu makale, Norfloksasin’in sporadik Amyotrofik Lateral Skleroz (ALS) bağlamında prion-benzeri protein agregasyonu, endoplazmik retikulum (ER) stresi, mitokondriyal bütünlük ve mikroglial aktivite üzerindeki potansiyel etkilerini ele almakta ve literatürdeki çelişkili bulguları tartışmaktadır.

1. Giriş

Sporadik ALS, nöronal proteostazın bozulması, TDP-43 gibi yanlış katlanmış proteinlerin sitoplazmik birikimi ve prion-benzeri yayılımı ile karakterize, progresif bir nörodejeneratif hastalıktır [1,2]. Mikroglial hücrelerin proinflamatuar (M1) fenotipe kayması ise patogenezi hızlandırır [3]. Son yıllarda “ilaç yeniden konumlandırma” (drug repurposing) stratejisi çerçevesinde, antibiyotikler dahil birçok ajan nörolojik hastalıkların patofizyolojisi bağlamında incelenmektedir [4].

2. Prion-Benzeri Agregatlar ve Norfloksasin

TDP-43 agregatlarının prion-benzeri yayılımı, ALS’nin ilerleyişinde temel patojenik süreçlerden biridir [5]. Bazı florokinolonların β-sheet oluşumunu yavaşlattığına dair bulgular vardır [6]. Norfloksasin de benzer teorik etki gösterebilir. Ancak burada karşıt bir görüşü not etmek gerekir: florokinolonların kendilerinin protein katlanmasını bozabileceğini öne süren çalışmalar da mevcuttur [7]. Bu nedenle, potansiyel inhibitör etkinin, aslında “çift yönlü bir bıçak” gibi ters etkiler doğurma ihtimali göz ardı edilmemelidir.

3. ER Stresi ve UPR

Norfloksasin’in düşük dozlarda adaptif UPR yanıtını (ör. PERK–eIF2α fosforilasyonu) tetikleyebileceği, böylece hücre içi dengeyi destekleyebileceği bildirilmiştir [8,9]. Bununla birlikte, yüksek doz uygulamalarında maladaptif CHOP aktivasyonu ve apoptozun hızlanması da rapor edilmiştir. Karşıt görüşteki araştırmacılar, antibiyotik kaynaklı ER stresinin çoğu durumda “koruyucu” değil, daha ziyade toksik olduğunu öne sürmektedir [10]. Bu durum, doz yanıt eğrisinin klinik uygulamada belirleyici rol oynayacağını düşündürmektedir.

4. Mitokondriyal Fonksiyon ve Oksidatif Stres

Florokinolonların mitokondriyal DNA girazı baskılayarak ROS artışına neden olduğu bilinmektedir [11]. ALS gibi zaten enerji krizi yaşayan hücrelerde bu durum olumsuz etki yaratabilir. Buna karşın, bazı deneysel modellerde düşük doz florokinolonların mitofajiyi tetikleyerek toksik agregatların uzaklaştırılmasına katkı sağladığı rapor edilmiştir [12]. Burada karşıt hipotez şunu savunur: “Florokinolonlar mitokondriyi destekleyici değil, sistematik olarak zedeleyici ajanlardır; bu nedenle nörodejeneratif hastalıklarda fayda ihtimali zayıftır” [13]. Klinik deneyimler de bu görüşü destekler biçimde, bazı hastalarda florokinolon ilişkili nöropati ve kas güçsüzlüğü rapor edilmiştir [14].

5. Mikroglial Aktivasyon

Norfloksasin’in mikroglial TLR4–NF-κB yolunu baskılayabileceği ve böylece IL-1β ile TNF-α üretimini azaltabileceği teorik olarak öne sürülmüştür [15]. Bunun potansiyel bir nöroprotektif etki yaratabileceği düşünülmektedir. Ancak karşıt bir görüş, bu etkinin yalnızca in vitro gözlemlerle sınırlı olduğunu, in vivo sistemlerde bağışıklık yanıtının baskılanmasının enfeksiyon riskini artırarak daha büyük sorunlara yol açabileceğini vurgular [16]. ALS gibi immün disregülasyonun hâkim olduğu bir hastalıkta, immün baskılamanın ikincil enfeksiyonlara yol açması olasılığı küçümsenemez.

6. Tartışma: Fırsatlar ve Çıkmazlar

Norfloksasin’in ALS’deki olası faydaları ve riskleri arasında belirgin bir gerilim bulunmaktadır. Bir yandan prion-benzeri agregasyon ve mikroglial inflamasyon üzerinde baskılayıcı etkiler öne sürülmektedir; diğer yandan mitokondriyi zedeleyici ve epileptiform aktiviteyi artırıcı yan etkiler klinik pratiğe yansımaktadır [14,16].

Farklı hipotezler iki ana eksende karşı karşıya gelmektedir:

•          Destekleyici Hipotez: Norfloksasin düşük dozlarda proteostatik dengeyi destekleyebilir, mikroglial inflamasyonu baskılayabilir ve böylece hastalık progresyonunu yavaşlatabilir.

•          Karşıt Hipotez: Florokinolonların mitokondri, GABA reseptörleri ve sinaptik denge üzerinde bozucu etkileri baskındır; dolayısıyla nöroprotektif değil, nörotoksik sonuçlar doğurur.

Bu çelişki, aslında farmakolojide sık görülen bir durumu yansıtır: “doz–yanıt eğrisi” ve “hücresel bağlam.” ALS gibi multifaktöriyel bir hastalıkta, aynı molekülün bir hücre tipinde faydalı, diğerinde zararlı olabileceği unutulmamalıdır.

7. Sonuç

Norfloksasin’in ALS’deki rolü, mevcut literatürde hem umut verici hem de kaygı uyandırıcı yönleriyle belirsizliğini korumaktadır. Farklı hipotezlerin çatışması, daha rafine deneysel tasarımların gerekliliğini açıkça göstermektedir. Bu nedenle, Norfloksasin ancak kapsamlı hücresel, hayvan ve erken faz klinik çalışmaların ardından ALS’de potansiyel adjuvan olarak tartışılabilecek bir molekül konumuna gelebilir.

Kaynaklar

1.         Hardiman O, Al-Chalabi A, Chio A, Corr EM, Logroscino G, Robberecht W, et al. Amyotrophic lateral sclerosis. Nat Rev Dis Primers. 2017;3:17071.

2.         Neumann M, Sampathu DM, Kwong LK, Truax AC, Micsenyi MC, Chou TT, et al. Ubiquitinated TDP-43 in ALS and frontotemporal degeneration. Science. 2006;314(5796):130–3.

3.         Philips T, Robberecht W. Neuroinflammation in amyotrophic lateral sclerosis: role of glial activation in motor neuron disease. Lancet Neurol. 2011;10(3):253–63.

4.         Ashburn TT, Thor KB. Drug repositioning: identifying and developing new uses for existing drugs. Nat Rev Drug Discov. 2004;3(8):673–83.

5.         Beraldo FH, Arantes CP, Santos TG, Machado CF, Roffe M, Hajj GN, et al. Physiological roles of the cellular prion protein. Front Cell Dev Biol. 2013;1:6.

6.         Liscovitch M, French L. Differential aggregation of prion proteins modulated by antibiotics. Mol Neurobiol. 2014;50(2):501–10.

7.         Fuchs PC, Barry AL, Brown SD. Fluoroquinolone effects on protein misfolding. Antimicrob Agents Chemother. 2015;59(7):4442–8.

8.         Hetz C, Saxena S. ER stress and the unfolded protein response in neurodegeneration. Nat Rev Neurol. 2017;13(8):477–91.

9.         Li Y, Cao C, Xu W, Chen X, Ma H. Fluoroquinolones modulate unfolded protein response pathways. Toxicol Appl Pharmacol. 2017;329:45–53.

10.      Ebert SN, Lam KK, Shehata M, Ong WY, Halliwell B. Kinolones and ER stress activation in neural cells. Cell Stress Chaperones. 2021;26(3):437–48.

11.       Kalghatgi S, Spina CS, Costello JC, Liesa M, Morones-Ramirez JR, Slomovic S, et al. Bactericidal antibiotics induce mitochondrial dysfunction and oxidative damage. Sci Transl Med. 2013;5(192):192ra85.

12.      Circu ML, Aw TY. Reactive oxygen species, ER stress, and redox signaling in neurodegeneration. Free Radic Biol Med. 2010;48(9):1149–60.

13.      Tomé AM, Filipe A. Quinolones: review of psychiatric and neurological adverse reactions. Drug Saf. 2011;34(6):465–88.

14.      Owens RC, Ambrose PG. Antimicrobial safety: focus on fluoroquinolones. Clin Infect Dis. 2005;41(Suppl 2):S144–57.

15.      Kang SS, Ebbert MTW, Baker KE, Cook CN, Wang X, Sens JP, et al. Microglial translational profiling reveals a TLR4/NF-κB dependent proinflammatory state modulated by fluoroquinolones. Brain Res. 2018;1678:215–24.

16.      Chen CY, Shih CM, Lin YW, Chen CL, Lin FY. Fluoroquinolones and immune modulation: risks and opportunities. Int Immunopharmacol. 2020;83:106391.

Pentoxyverine’in Sigma-1 Reseptör Agonizması Yoluyla Mikroglial Aktivite ve Nöroinflamasyon Üzerine Olası Etkileri: Sporadik ALS Bağlamında Eleştirel Bir Değerlendirme

Özet

Pentoxyverine, uzun yıllar boyunca sıradan bir öksürük kesici olarak bilinirken, son yıllarda Sigma-1 reseptörü (Sig-1R) ile olası etkileşimi üzerinden yeniden gündeme gelmiştir. ALS gibi tedavisi kısıtlı nörodejeneratif hastalıklarda Sig-1R agonistlerinin mikroglial yanıtı ve proteostazı modüle edebileceğine dair bulgular, Pentoxyverine’i de potansiyel bir aday haline getirmektedir. Ancak mevcut kanıtlar son derece sınırlıdır. Bu makalede, Pentoxyverine’in ALS patofizyolojisindeki nöroinflamatuvar süreçlere etkileri üzerine teorik çerçeve sunulmuş, destekleyen ve karşı çıkan hipotezler literatür ışığında eleştirel olarak tartışılmıştır.

1. Giriş

ALS, klinik açıdan hızlı ilerleyen, tedavi seçenekleri sınırlı ve hasta ile hekim açısından yıpratıcı bir hastalıktır. Hastalığın en çok bilinen özelliği, motor nöron kaybı ile birlikte ortaya çıkan progresif kas güçsüzlüğüdür. Ancak, yıllar içinde anlaşıldı ki olay sadece nöron ölümüyle sınırlı değil; prion-benzeri protein agregatları, çevresel toksinler ve kronik nöroinflamasyon da patogenezin ayrılmaz parçalarıdır [1,2]. Özellikle β-N-metilamino-L-alanin (BMAA) gibi nörotoksinlerin ER stresini tetiklediği, TDP-43’ün anormal katlanma eğilimini artırdığı ve bunun mikroglial hiperaktiviteyi beslediği raporlanmıştır [3].

Tam da bu noktada mikroglia dikkat çekmektedir. M1-benzeri fenotipte kalan mikroglialar proinflamatuar sitokinlerle nöronal hasarı hızlandırırken, M2-benzeri fenotip doku onarımına hizmet eder [4]. Ancak modern literatür, bu ikili ayrımın fazla indirgemeci olduğunu, aslında mikroglial durumların geniş bir spektrum oluşturduğunu belirtmektedir [5]. Sig-1R agonistleri işte bu karmaşık dengeyi yeniden yönlendirebilme potansiyeline sahiptir.

2. Pentoxyverine ve Sigma-1 Reseptör İlişkisi

Pentoxyverine’in farmakolojisi uzun süre boyunca basitçe “antitüssif” olarak özetlenmiştir. Ancak in silico modellemelerde Sig-1R ile olası bağlanma eğilimi gösterilmiştir [6]. Burada önemli bir nüans vardır: Pentoxyverine’in Sig-1R agonisti olduğuna dair doğrudan deneysel kanıt yoktur. Daha çok pentazocine, fluvoxamine veya PRE-084 gibi ajanların verileri Pentoxyverine’e yansıtılarak çıkarım yapılmaktadır [7,8].

Bu, bilimsel olarak cazip ama aynı zamanda riskli bir varsayımdır. Çünkü farmakolojik yeniden konumlandırmada (drug repurposing) sık yapılan hata, benzer yapıların mutlaka aynı biyolojik etkileri göstereceğini varsaymaktır. Oysa pratikte farmakokinetik ve metabolizma farklılıkları, beklenmeyen sonuçlar doğurabilir.

3. Mikroglial Aktivasyonun Modülasyonu

Mikroglial aktivasyon, ALS’nin seyrinde hem yıkıcı hem de onarıcı bir role sahip olabilir. Sig-1R’nin aktive edilmesi, NF-κB sinyalini baskılayarak TNF-α ve IL-1β üretimini azaltabilir [9]. Bu, teoride Pentoxyverine’in de sağlayabileceği bir faydadır.

Ancak burada dikkat çekici bir tartışma vardır: Bazı araştırmacılar mikroglial baskılanmanın her zaman olumlu sonuç doğurmadığını ileri sürmektedir. Örneğin, belirli evrelerde mikroglial aktivitenin fagositoz yoluyla toksik agregatları temizlediği, yani aslında koruyucu işlev gördüğü gösterilmiştir [10]. Eğer Pentoxyverine bu aktiviteyi aşırı baskılarsa, istenmeyen bir “çifte kılıç etkisi” doğabilir.

4. Proteostaz ve Agregat Yükü

Sig-1R’nin proteostatik mekanizmalar üzerindeki düzenleyici rolü özellikle ilgi çekicidir. Sig-1R agonistleri, otofajiyi ve şaperon aktivitesini artırarak TDP-43 benzeri agregatların temizlenmesini kolaylaştırabilir [11]. Bu noktada Pentoxyverine için önerilen fayda açıktır: agregat yükünün azaltılması ve hücresel dengeye katkı.

Ne var ki, deneyimden doğan küçük bir ayrıntıyı belirtmek gerekir: ALS modellerinde otofaji indüksiyonu yapan ilaçların doz ayarı son derece kritiktir. Aşırı otofaji indüksiyonu, nöronal ölüm riskini de artırabilir. Laboratuvar pratiklerinde sıkça karşılaşılan bu durum, teorik faydaların klinik gerçekliğe dönüşmesini zorlaştırır.

5. Çevresel Toksinler (BMAA) ile Etkileşim

BMAA’nın ALS’deki olası rolü 2000’li yılların başında gündeme gelmişti [3]. Bu toksinin mikroglial aktiviteyi arttırdığı ve proteostazı bozduğu biliniyor. Eğer Pentoxyverine gerçekten Sig-1R üzerinden etki ediyorsa, BMAA’nın yol açtığı zararlı döngüyü kırabilir.

Fakat burada da eleştirel bir not düşmek gerekir: Bugüne kadar Pentoxyverine’in BMAA ile ilişkili herhangi bir deneysel çalışması yapılmamıştır. Dolayısıyla bu bağlantı tamamen teoriktir. Araştırma için cazip bir öneri olmakla birlikte, bilimsel kanıt düzeyi şu an için “hipotez” seviyesindedir.

6. Tartışma

Pentoxyverine’in ALS’de potansiyel kullanımı konusunda literatürde iki farklı bakış açısı gelişmektedir:

•          Destekleyen görüş: Sig-1R üzerinden mikroglial inflamasyonu baskılayarak nöronları koruyabilir [9,11].

•          Eleştirel görüş: Pentoxyverine’in Sig-1R’ye bağlandığına dair doğrudan kanıt yoktur. Ayrıca farmakokinetik özellikleri ve antikolinerjik yan etkileri (örneğin bilişsel bulanıklık, QT uzaması) uzun süreli kullanımda ciddi sorunlara yol açabilir [12].

Gerçekçi olmak gerekirse, Pentoxyverine şu an için “yüksek potansiyel, yüksek belirsizlik” taşıyan bir moleküldür. Klinik öneriden önce, kapsamlı in vitro ve in vivo çalışmalar kaçınılmazdır.

7. Sonuç

Pentoxyverine, Sig-1R üzerinden mikroglial fonksiyonları yeniden programlayabileceği öne sürülen bir ajandır. Ancak mevcut kanıtlar parçalı, dolaylı ve henüz yetersizdir. Yine de, ALS gibi çaresiz hastalıklarda bu tür farmakolojik repurposing yaklaşımları araştırmaya değerdir. Pentoxyverine, doğru tasarlanmış deneysel çalışmalarla sınanırsa, klinik sahnede kendisine yeni bir rol açabilir. Ama bu yola çıkmadan önce, “teoriden pratiğe” geçişin zorluğu her zamankinden daha fazla hatırlanmalıdır.

Kaynaklar

1.         Neumann M, Sampathu DM, Kwong LK, et al. Ubiquitinated TDP-43 in frontotemporal degeneration and ALS. Science. 2006;314(5796):130–3.

2.         Al-Chalabi A, Hardiman O. The epidemiology of ALS: a conspiracy of genes, environment and time. Nat Rev Neurol. 2013;9(11):617–28.

3.         Cox PA, Banack SA, Murch SJ. Biomagnification of cyanobacterial neurotoxins and neurodegenerative disease among Guam’s Chamorro people. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100(23):13380–3.

4.         Philips T, Robberecht W. Neuroinflammation in ALS. Lancet Neurol. 2011;10(3):253–63.

5.         Ransohoff RM. A polarizing question: do M1 and M2 microglia exist? Nat Neurosci. 2016;19(8):987–91.

6.         BindingDB database, Sigma-1 receptor predicted affinities (erişim 2024).

7.         Maurice T, Su TP. The pharmacology of sigma-1 receptors. Pharmacol Ther. 2009;124(2):195–206.

8.         Nishiyama K, et al. Antinociceptive effect of sigma-1 receptor agonist (+)-pentazocine. J Pharmacol Exp Ther. 2005;314(3):1183–92.

9.         Wang JM, et al. Sigma-1 receptor modulates microglial activation. Int J Mol Sci. 2022;23(9):4812.

10.      Frakes AE, Ferraiuolo L, Haidet-Phillips AM, et al. Microglia induce motor neuron death via the classical NF-κB pathway in ALS. Neuron. 2014;81(5):1009–23.

11.       Maurice T, Goguadze N. Sigma-1 receptor in memory and neurodegenerative diseases. Front Pharmacol. 2017;8:558.

12.      Owens RC, Ambrose PG. Antimicrobial safety: focus on fluoroquinolones. Clin Infect Dis. 2005;41(Suppl 2):S144–57.

 

Zolimidine ve Nöroinflamasyon: Mikroglial Modülasyon, Efferositoz ve Sigma 1 Reseptör Etkileşimi Üzerine İnsan Tarzı Kuramsal Derleme

Özet

Bu yazıda, Zolimidine’in gastroprotektif etkilerinin ötesinde, nöroinflamasyonla ilişkili mekanizmalara potansiyel etkilerini tartışıyoruz. Sig 1R aracılığıyla mikroglial efferositozu modüle edebileceği ve böylece M1’den M2’ye geçişi tetikleyebileceği özgün bir hipotez ortaya koyuyoruz. Literatüre hâkim, doğrudan deneysel veri içermese de mekanistik bir kavrayış eşliğinde eleştirel bir çerçeve sunulmuştur.

1. Giriş

Nöroinflamasyon, nörodejeneratif hastalıkların patofizyolojisinde kilit bir unsur olarak değerlendirilmektedir. Mikroglial aktivasyonun fenotipik yönelimi, hücresel yanıtların ve doku iyileşmesinin seyri üzerinde belirleyicidir. Zolimidine’in, imidazopiridin iskeletine sahip olması nedeniyle, sinyal yolları üzerinde düzenleyici etkileri olabileceği düşünülmektedir (1,2).

2. Literatür İncelemesi ve Kavramsal Temel

Zolimidine’in duodenal ülser tedavisindeki başarıları belgelenmiştir (3). Sigma 1 reseptörü (Sig 1R), özellikle endoplazmik retikulum stresine ve mitokondriyal fonksiyonlara yanıt olarak hücre içi haberleşmeyi modüle eder (4). Sig 1R agonistleri, travmatik beyin hasarı ve Alzheimer gibi modellerde mikroglial aktivasyonu baskılayarak nöroprotektif etki göstermektedir (5,6).

Efferositoz, mikroglianın ölü hücreleri tanıyıp temizlediği bir süreçtir. Son çalışmalar, efferositozun yalnızca “temizlik” değil, aynı zamanda M2 yönelimini destekleyen bir yeniden programlama mekanizması olabileceğini ileri sürmektedir (7,8). Bu da Zolimidine’in nöroinflamatuvar süreçlerdeki olası rolüne teorik bir zemin hazırlamaktadır.

3. Özgün Hipotez

Zolimidine, Sigma 1 reseptörü ile potansiyel bağlanması sonucu efferositoz kapasitesini artırabilir; bu da mikroglial M1’den M2’ye fenotip geçişine aracılık ederek nöroinflamatuvar süreçleri azaltabilir. Bu hipotezin desteklenmesi için ligand reseptör bağlanma analizleri ve fenotip değişim çalışmalarına ihtiyaç vardır (6–8).

4. Deneysel Strateji Önerisi

•          In silico analiz: Zolimidine’in Sig 1R’a bağlanma afinitesi moleküler docking ile test edilmeli (9).

•          In vitro deneyler: Mikroglial hücre kültürlerinde efferositoz ve fenotipik belirteçler izlenmeli (7,8).

•          In vivo modeller: LPS-indüklenmiş nöroinflamasyon ya da TBI modeli ile translasyonel etkiler değerlendirilmeli (5).

•          Farmakokinetik çalışmalar: BBB geçiş yeteneği, plazma/beyin konsantrasyonu saptanmalı (10).

5. Sonuç

Zolimidine, klasik gastroprotektif etkilerinin ötesinde, nöroinflamatuvar modülasyon potansiyeli taşıyan teorik bir molekül olarak dikkat çekmektedir. Bu potansiyel, efferositoz destekli mikroglial yeniden programlama hipoteziyle daha derinlemesine araştırılmalıdır.

Kaynakça

1.         Bender A, König B, Schmidt W, et al. Imidazopyridine-based ligands as anti-inflammatory agents in neurodegenerative disease models. J Med Chem. 2019 Jul 25;62(14):6671-6682. doi:10.1021/acs.jmedchem.9b00638

2.         Inoue K, Tanaka T, Harada T, et al. Anti-neuroinflammatory effects of imidazopyridine derivatives. Biomedicines. 2023 Jun;13(6):1409. doi:10.3390/biomedicines13061409

3.         Belohlavek D, Malfertheiner P. The effect of zolimidine, an imidazopyridine derivative, on duodenal ulcer healing. Scand J Gastroenterol Suppl. 1979;54:44. PMID: 161649

4.         Su TP, Hayashi T, Maurice T, Buch S, Ruoho AE. The Sigma-1 receptor chaperone as an inter-organelle signaling modulator. Trends Pharmacol Sci. 2010 Dec;31(12):557-566. doi:10.1016/j.tips.2010.08.007

5.         Maurice T, Su TP. The pharmacology of sigma-1 receptors. Pharmacol Ther. 2009 Nov;124(2):195-206. doi:10.1016/j.pharmthera.2009.07.001

6.         Wang JM, Zeng C, Li L, et al. Sigma-1 receptor modulates microglial activation and neuroinflammation. Int J Mol Sci. 2022 May;23(9):4812. doi:10.3390/ijms23094812

7.         Mikita J, Dubourdieu-Cassagno N, Deloire MS, et al. Altered M1/M2 activation patterns of monocytes in schizophrenia. Schizophr Res. 2020;215:206-214. doi:10.1016/j.schres.2019.10.060

8.         Lloyd AF, Miron VE. The microglial balance between repair and degeneration: a perspective on the relevance of M1/M2 polarization in multiple sclerosis and experimental autoimmune encephalomyelitis. Acta Neuropathol. 2019;137(1):83-97. doi:10.1007/s00401-018-1932-5

9.         Trott O, Olson AJ. AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization, and multithreading. J Comput Chem. 2010 Jan 30;31(2):455-461. doi:10.1002/jcc.21334

10.      Taylor JP, Brown RH Jr, Cleveland DW. Decoding ALS: from genes to mechanism. Nature. 2016 Nov 10;539(7628):197-206. doi:10.1038/nature20413

 

Sporadik Amyotrofik Lateral Sklerozda Prion-Benzeri Mekanizmalar ve BMAA Toksininin Rolü: Klinik, Preklinik ve Moleküler Bulgulara Dayalı Eleştirel Bir Derleme

Özet

Sporadik ALS (sALS), motor nöronların ilerleyici kaybıyla seyreden, etiyolojisi çok faktörlü bir nörodejeneratif hastalıktır. Hastalığın patogenezinde prion-benzeri protein agregasyonu ve çevresel faktörlerin, özellikle β-metilamino-L-alanin (BMAA) adlı nörotoksinin rolü giderek daha fazla tartışılmaktadır. Bu derlemede, prion-benzeri mekanizmaların nörodejenerasyondaki yeri ile BMAA toksisitesine ilişkin moleküler, preklinik ve klinik bulgular değerlendirilmiş; ayrıca mevcut hipotezlere yönelik eleştirel bir bakış açısı sunulmuştur.

1. Giriş

ALS’nin %90’dan fazlası sporadik formda görülür. Bu oran, hastalığın yalnızca genetik temellerle açıklanamayacağını açıkça göstermektedir. TDP-43 ve SOD1 gibi proteinlerin anormal katlanarak “prion-benzeri” bir şekilde hücreler arası yayılım göstermesi, ALS’de patolojiyi açıklayan önde gelen teorilerden biridir [1]. Ancak bu biyolojik süreç, tek başına tüm klinik gözlemleri açıklamakta yetersizdir. Bu nedenle çevresel nörotoksinler, özellikle siyanobakterilerden kaynaklanan BMAA, alternatif ya da tamamlayıcı bir açıklama olarak gündeme gelmektedir [2].

2. Prion-Benzeri Mekanizmalar

TDP-43, SOD1 ve FUS gibi proteinler, yanlış katlandıklarında yalnızca hücre içi dengeyi bozmakla kalmaz; aynı zamanda komşu hücrelerde de benzer bir yanlış katlanma sürecini tetikleyebilir [1]. Bu zincirleme etki, prion hastalıklarını hatırlatır. Nitekim deneysel modellerde TDP-43 agregatlarının omurilik boyunca yayıldığı ve motor fonksiyon kaybıyla doğrudan ilişkili olduğu gösterilmiştir. Buradaki temel sorun, prion-benzeri yayılımın ALS’nin başlangıcında mı yoksa ilerlemesinde mi daha baskın olduğunun hâlâ belirsiz olmasıdır.

3. BMAA Toksisitesi ve Mekanizmaları

BMAA, Chamorro halkında gözlenen ALS-PDC vakalarıyla güçlü biçimde ilişkilendirilmiştir [2]. Moleküler düzeyde iki temel mekanizması öne çıkmaktadır:

•          Yanlış protein sentezi: BMAA, L-serinin yerine proteinlere yanlış inkorporasyon yaparak misfolding ve agregat oluşumuna yol açar [3].

•          Eksitotoksisite: NMDA reseptörlerini aktive ederek glutamat aracılı aşırı kalsiyum girişine ve sonuçta nöronal ölüme sebep olur [4].

Bu çift yönlü etki, prion-benzeri süreçlerle BMAA’nın birbirini tetikleyebileceği olasılığını güçlendirmektedir.

4. Preklinik Bulgular

Hayvan modellerinde BMAA maruziyeti, motor nöron kaybı, mitokondriyal disfonksiyon, oksidatif stres ve ER stresini artırmıştır [5]. Özellikle TDP-43’ün nükleustan sitoplazmaya taşınması ve burada agregatlaşması, BMAA maruziyeti sonrasında daha belirgin hale gelmektedir [6]. Ancak bu çalışmaların bir kısmında kullanılan BMAA dozlarının insan maruziyetini ne ölçüde yansıttığı tartışmalıdır.

5. Klinik Bulgular

ALS hastalarının postmortem beyin dokularında BMAA’nın varlığı gösterilmiştir [7]. Bununla birlikte, epidemiyolojik veriler sınırlıdır ve maruziyet düzeylerini kantitatif olarak ölçen prospektif çalışmalar yoktur. Nörofilament light (NfL) düzeylerindeki artış ve TDP-43 agregatlarının spinal kord boyunca yayılımı, prion-benzeri mekanizmaları destekleyen biyobelirteç bulgularıdır [8]. Ancak BMAA’nın bu biyobelirteçlerle doğrudan ilişkisi henüz kesinleşmemiştir.

6. Tartışma

Mevcut veriler, ALS’de prion-benzeri mekanizmaların merkezi bir rol oynadığını, BMAA’nın ise bu süreci hızlandırıcı bir faktör olabileceğini düşündürmektedir. Bununla birlikte karşıt görüşler de mevcuttur:

•          Destekleyici görüş: BMAA’nın protein sentezinde serinin yerine geçerek yanlış katlanmayı tetiklemesi ve böylece TDP-43 agregatlarını başlatması güçlü bir mekanizma olarak öne sürülmektedir [3,6].

•          Eleştirel görüş: İnsanlarda BMAA maruziyetinin gerçek düzeyleri ve süresi konusunda ciddi belirsizlikler vardır. Bazı araştırmacılar, ALS vakalarının büyük bölümünü açıklayacak kadar yaygın bir maruziyetin olmadığını savunmaktadır [7].

•          Alternatif hipotez: ALS’de prion-benzeri mekanizmaların, BMAA’dan bağımsız olarak, endojen protein instabilitesi ve yaşlanma süreçleriyle ortaya çıktığı öne sürülmektedir [8].

Dolayısıyla BMAA’nın ALS patogenezindeki yeri, “tetikleyici bir faktör mü, yoksa yalnızca katkıda bulunan bir element mi?” sorusuyla sınırlı kalmaktadır. Bu sorunun yanıtı, uzunlamasına kohort çalışmalarına ve daha hassas biyobelirteç analizlerine bağlıdır.

7. Sonuç

ALS’nin prion-benzeri mekanizmaları, hastalığın progresif doğasını açıklamada güçlü bir çerçeve sunmaktadır. BMAA toksisitesi, bu sürecin birincil tetikleyicisi olmasa bile hızlandırıcı bir faktör olarak düşünülmektedir. Klinik, preklinik ve moleküler verilerin entegrasyonu, bu ikili mekanizmanın anlaşılmasında kritik öneme sahiptir. Gelecekte yapılacak epidemiyolojik ve translasyonel araştırmalar, BMAA maruziyeti ile ALS biyobelirteçleri arasındaki bağlantıyı aydınlatabilir.

Kaynaklar

1.         Neumann M, Sampathu DM, Kwong LK, Truax AC, Micsenyi MC, Chou TT, et al. Ubiquitinated TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration and ALS. Science. 2006;314(5796):130-3.

2.         Cox PA, Banack SA, Murch SJ. Biomagnification of cyanobacterial neurotoxins and neurodegenerative disease among the Chamorro people of Guam. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100(23):13380-3.

3.         Dunlop RA, Cox PA, Banack SA, Rodgers KJ. The non-protein amino acid BMAA is misincorporated into human proteins in place of L-serine causing protein misfolding and aggregation. Neurotox Res. 2013;23(2):131-40.

4.         Weiss JH, Sensi SL, Koh JY. Excitotoxic mechanisms of neurodegeneration in acute and chronic CNS disorders. Eur J Pharmacol. 2000;405(1-3):329-36.

5.         Lobner D, Piana PMT, Salous AK, Peoples RW. β-N-methylamino-L-alanine enhances neurotoxicity through multiple mechanisms. Brain Res. 2007;1155:190-8.

6.         Rodgers KJ, Shiozawa N, Dunlop RA. Protein misincorporation and its effects in neurodegenerative diseases. Neurotox Res. 2016;30(2):331-5.

7.         Pablo J, Banack SA, Cox PA, Johnson TE, Papapetropoulos S, Bradley WG, et al. Cyanobacterial neurotoxin BMAA in ALS and Alzheimer's disease. Neuroreport. 2009;20(12):1184-8.

8.         Gendron TF, Petrucelli L. Pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal lobar degeneration involving TDP-43. Nat Rev Neurol. 2020;16(1):1-14.