Beperking van het enzym verandert de symptomen van Alzheimer bij muizen

Een studie uitgevoerd door Li-Huei Tsai, een onderzoeker aan het MIT, heeft ontdekt dat een enzym (HDAC2) dat wordt geproduceerd in de hersenen van mensen met Alzheimer, genen blokkeert die nodig zijn om nieuwe herinneringen te ontwikkelen. Met deze bevinding kon het team dit enzym in muizen beperken en symptomen van de ziekte van Alzheimer omkeren. Resultaten van de studie worden gepubliceerd in de online editie van 29 februari Natuur.
Alzheimer treft momenteel 5,4 miljoen mensen in de Verenigde Staten. Bevindingen uit het onderzoek geven aan dat medicijnen gericht op HDAC2 een nieuwe techniek kunnen zijn voor de behandeling van Alzheimer. Wereldwijd zal de incidentie van mensen met de ziekte van Alzheimer naar verwachting elke twee decennia tweevoudig toenemen. Onlangs heeft president Barack Obama een streefdatum gesteld van 2025 om een ??effectieve behandeling te vinden.
Volgens Tsai zou dit doel bereikt kunnen worden met de hulp van HDAC2-remmers, hoewel het waarschijnlijk minimaal een decennium zou duren om dergelijke medicijnen te ontwikkelen en te testen. Hoofdauteur van het rapport is Johannes Gräff, een postdoc bij het Picower Institute.
Tsai, directeur van het Picower Institute for Learning and Memory bij MIT, legde uit:

"Ik zou echt sterk pleiten voor een actief programma om middelen te ontwikkelen die HDAC2-activiteit kunnen bevatten.De ziekte is zo verwoestend en treft zoveel mensen, dus ik zou meer mensen aanmoedigen om hierover na te denken."

Histon deacetylases (HDAC's) zijn een klasse van 11 enzymen die genregulatie regelen door histonen te veranderen, die bestaan ??uit sterk alkalische eiwitten en de belangrijkste eiwitcomponenten van chromatine zijn. Histonen fungeren als spoelen waarom DNA windt en een rol speelt in genregulatie. HDAC's transformeren een histon via een methode die deacetylatie wordt genoemd. Tijdens dit proces wordt chromatine strakker verpakt, waardoor het minder waarschijnlijk is dat gens in dat gebied tot expressie worden gebracht.
Dit effect kan worden omgekeerd met behulp van HDAC-remmers. Deze remmers openen het DNA en laten het worden getranscribeerd.
In eerdere onderzoeken heeft Tsai aangetoond dat de HDAC2 een belangrijke regulator is van geheugen en leren. In deze studie ontdekte het team dat het beperken van HDAC2 de symptomen van Alzheimer bij knaagdieren kan omkeren.
Het team ontdekte dat HDAC2, maar geen andere HDAC's, overmatig geproduceerd wordt in de hippocampus van muizen met symptomen van Alzheimer. De hippocampus is een gebied in de hersenen waar nieuwe herinneringen worden gecreëerd.
HDAC2 werd het vaakst aangetroffen aan genen die betrokken zijn bij synaptische plasticiteit. Synaptische plasticiteit is het vermogen van de hersenen om de verbindingssterkte tussen twee neuronen te veranderen, als reactie op nieuwe informatie, die essentieel is voor het maken van herinneringen.

Bovendien ontdekten de onderzoekers dat die genen significant lagere niveaus van acetylatie en expressie hadden in de aangetaste muizen.
Tsai legt uit:

"Het zijn niet slechts één of twee genen, het is een groep genen die samenwerken om verschillende fasen van geheugenvorming te beheersen.Welke blokkade, het brein verliest echt het vermogen om snel te reageren op stimulatie. Je kunt je voorstellen dat dit een enorm probleem in termen van leer- en geheugenfuncties, en misschien ook andere cognitieve functies. "

Met behulp van kort haarspeld-RNA, een molecuul dat zich kan ontwikkelen om zich te hechten aan een drager-RNA, blokkeerde het team HDAC2 in de hippocampi van muizen met symptomen van Alzheimer. RNA is een molecuul dat genetische instructies van DNA aan de rest van de cel levert.
De onderzoekers ontdekten dat verminderde HDAC2-activiteit herstartte histonacetylatie, waardoor genen die nodig zijn voor synaptische plasticiteit en andere geheugen- en leerprocessen, tot expressie kunnen worden gebracht. Ze ontdekten dat de synaptische dichtheid aanzienlijk toenam bij behandelde muizen, en dat de knaagdieren weer een normale cognitieve functie kregen.
Tsai, zei:

"Dit resultaat pleit echt voor het idee dat als er een agent is die HDAC2 selectief kan downreguleren, het zeer nuttig zal zijn."

Daarnaast evalueerde het team postmortale hersenen van Alzheimerpatiënten en ontdekte verhoogde niveaus van HDAC2 in de hippocampus en entorhinale cortex, die een vitale rol spelen bij geheugenopslag.
Volgens Tsai kunnen de resultaten van de studie verklaren waarom medicijnen die bèta-amyloïde eiwitten uit de hersenen van Alzheimerpatiënten verwijderen, slechts bescheiden of geen verbeteringen in proeven bij mensen hebben opgeleverd.
In de hersenen van Alzheimerpatiënten is bekend dat beta-amyloïde eiwitten klonteren. Dit klonteren interfereert met een type celreceptor vereist voor synaptische plasticiteit. Resultaten van het onderzoek tonen aan dat beta-amyloïde ook de aanmaak van HDAC2 activeert, mogelijk de beperking van geheugen en leergenen op gang brengend.
Tsai legt uit:
"We denken dat zodra deze epigenetische blokkade van genexpressie op zijn plaats is, het opruimen van bèta-amyloïd mogelijk niet voldoende is om de actieve configuratie van het chromatine te herstellen."

Volgens Tsai zijn HDAC2-remmers aantrekkelijk, omdat ze de symptomen van Alzheimer mogelijk kunnen omkeren, zelfs nadat de blokkade goed is verankerd, hoewel er aanzienlijk meer medicijnontwikkeling nodig is voordat dergelijke geneesmiddelen in menselijke onderzoeken worden gebruikt.
Tsai zegt:
"Het is echt moeilijk te voorspellen, klinische studies zouden waarschijnlijk vijf jaar later zijn en als alles goed gaat, zou een goedgekeurd medicijn waarschijnlijk minstens tien jaar duren."
Hoewel sommige onderzoekers een aantal algemene HDAC-remmers hebben getest, niet specifiek voor HDAC2, in proeven bij de mens als kankermedicatie, is een meer selectieve aanpak vereist om Alzheimer te behandelen. Tsai legt uit:
"Je wilt iets zo selectief als mogelijk en zo veilig mogelijk."
Geschreven door Grace Rattue