Kennedy Syndrom: Was haben wir über diese Krankheit gelernt und was werden wir damit anfangen?

Transkript

1 Kennedy Syndrom: Was haben wir über diese Krankheit gelernt und was werden wir damit anfangen?

2 SBMA wird verursacht durch erhöhte Anzahl von CAG- Wiederholungen im Androgenrezeptor-Gen (AR-Gen): CTGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCA GCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGAA SBMA CTGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGAA Normal Da CAG Glutamin verschlüsselt, resultiert die erhöhte Anzahl an CAG Wiederholungen im Gen in einer Polyglutamin-Erweiterung im AR-Protein.

3 Der Androgenrezeptor bindet an Androgene und dann an die DNA, wo er Zielgene aktiviert: Androgene: Testosteron Dihydrotestosteron Androgenrezeptor DNA

4 Repeat-Erweiterungen im AR verursachen sowohl Verlust als auch Gewinn an Rezeptorfunktion: Androgenrezeptor Polyglutamin- Erweiterung Verlust von Rezeptorfunktion toxischer Gewinn von Funktion Motoneuron- Degeneration

5 Andere neurodegenerative Krankheiten werden durch Polyglutamin-Erweiterungen ausgelöst Huntingtonsche Krankheit Spinozerebelläre Ataxien (SCAs) Kennedy-Syndrom (SBMA)

6 Polyglutamin-Erweiterungs-Krankheiten werden verursacht durch toxische Proteine Die mutierten Proteine sind giftig in Zellkulturen und Tiermodellen Die mutierten Proteine bilden Einschlüsse in Neuronen Die mutierten Proteine bilden Aggregate mit steigender Repeat-Länge

7 Alter SBMA-Beginn (a) Zeit zum Aggregieren (h) Repeatlänge Repeatlänge

8 Giftigkeit mutierter Polyglutamine in Zellkulturen Repeatlängen abhängig Größer mit nuklearer Lokalisation *(Ansammlung bzw. Konzentration im Nukleus = Zellkern) Assoziiert mit der Aktivierung von Zelltod-Signalwegen (*Apoptose) *Unter Apoptose versteht man eine Form des Physiologischen Zelltods, der von einer biologischen Zelle selbst durchgeführt wird. Siehe auch unter Fachbegriffe

9 Mutierter AR sondert CBP ab, einen kritischen Faktor für den Zellkern CBP CBP + mutierter Androgenrezeptor Taylor & Fischbeck, 2002

10 Veränderte Acetylierungshypothese Mutiertes Polyglutamin verringert CBP und andere Acetylasen, verursacht abnehmende Proteinacetylierung, veränderte Genexpression und neuronale Giftigkeit. Normale Genexpression Ac Ac Ac Ac Deacetylasen Acetylasen Neuronale Toxizität (Apoptose) Veränderte Genexpression Deacetylasen Ac Acetylasen Erweitertes Polyglutamin

11 Mutierte Polyglutamin-Giftigkeit wird gerettet durch einen Deacetylase-Hemmer (SAHA*) ARNLS with SAHA 30% 25% % transfected cell death 20% 15% 10% 5% 0% AR15NLS AR110NLS 0 um 0.4 um 2 um 5 um 10 um * SAHA = Suberoylanilidhydroxaminsäure McCampbell et al, 2001

12 Distal spinale und bulbäre Muskelatrophie mit Stimmfaltenlähmung: Ein Kennedy-Syndrom Doppelgänger? autosomal dominant (befällt Männer & Frauen) Ausbruch in 30ern mit Problemen. Flüssigkeiten zu schlucken Gesichtsschwäche und später Schwäche und Atrophie in Händen > Füßen Verursacht durch Mutation im Dynactin* (* ein Motorprotein)

13 Dynactin und axonaler Transport Axon Nervenzellen hängen ab von Dynactin und Dynein, um Stoffe entlang des Axons zu transportieren Mäuse mit Dynactin- und Dynein-Mutation zeigen langsam progressive Schwäche durch Degeneration der Motoneuronen

14 La Monte et al, 2002

15 Dynein Dynactin Blase Starke Verkettung Leichte Verkettung p150 Arp1 Spectrin Microtubuli* Mutationen in Dynein und Dynactin in Mäusen und Menschen verursachen Motoneuron-Degeneration wie bei SBMA.

16 Dynactin-Mutation in Motoneuron- Krankheiten: mögliche Mechanismen Fehler der trophischen Meldungen (e.g., VEGF, IGF1, GDNF) die durch axonalen Transport übertragen werden veränderte Bewegung anderen Materials in Axonen (axonaler Verkehrsstau)

17 Androgenrezeptoren mit verlängertem Polyglutamine-Trakt bilden Aggregate, die den axonalen Verkehrsfluss und die mitochondriale Verteilung in motoneuronalen Prozessen verändern Piccioni F, Pinton P, Simeoni S, Pozzi P, Fascio U, Vismara G, Martini L, Rizzuto R, Poletti A. FASEB J. Sept 2002

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19 Polyglutamin Erkrankungen: NINDS Arzneimittel Screening 1040 Medikamente, überwiegend für klinischen Einsatz freigegeben 29 Prüfungen bezogen auf neurodegenerative Krankheiten 14 Polyglutamin-Prüfungen: zellfreie Aggregation, Zellkulturen, Würmer, Fliegen Treffer als Instrument für weitere Studien der Krankheitsmechanismen und mögliche Hinweise für eine therapeutische Entwicklung

20 Screen, um Hemmstoffe von polyglutamineinduziertem Zelltod zu identifizieren % CASPASE 3 INHIBITION DRUGS Piccioni et al, 2004

21 Screen, um Hemmstoffe von polyglutamineinduziertem Zelltod zu identifizieren % CASPASE 3 INHIBITION SD DRUGS Piccioni et al, 2004

22 Nerifolin (cardiac glycoside) Peruvoside (cardiac glycoside) Digitoxin (cardiac glycoside) Pyrithione Zinc (antifungal) Alexidine Hydrochloride (antibacterial) Strophanthidin (cardiac glycoside) Phenylmercuric Acetate (fungicide) Tyrothricin (topical antibacterial) Celastrol (anti-inflammatory) Lanatoside C (cardiac glycoside) Treffer Präparate Anisomycin (antiprotozoal) Prochlorperazine Edisylate (antipsychotic) Calcimycin (calcium ionophore) Patulin (antibacterial) Lasalocid Sodium (antibiotic) Suloctidil (vasodilator) Terfenadine (antihistamine) Sanguinarine Nitrate (antibacterial) Gambogic Acid (antibacterial) Gentian Violet (antibacterial)

23 Nerifolin (cardiac glycoside) Peruvoside (cardiac glycoside) Digitoxin (cardiac glycoside) Pyrithione Zinc (antifungal) Alexidine Hydrochloride (antibacterial) Strophanthidin (cardiac glycoside) Phenylmercuric Acetate (fungicide) Tyrothricin (topical antibacterial) Celastrol (anti-inflammatory) Lanatoside C (cardiac glycoside) Treffer Präparate Anisomycin (antiprotozoal) Prochlorperazine Edisylate (antipsychotic) Calcimycin (calcium ionophore) Patulin (antibacterial) Lasalocid Sodium (antibiotic) Suloctidil (vasodilator) Terfenadine (antihistamine) Sanguinarine Nitrate (antibacterial) Gambogic Acid (antibacterial) Gentian Violet (antibacterial)

24 Nerifolin (cardiac glycoside) Peruvoside (cardiac glycoside) Digitoxin (cardiac glycoside) Pyrithione Zinc (antifungal) Alexidine Hydrochloride (antibacterial) Strophanthidin (cardiac glycoside) Phenylmercuric Acetate (fungicide) Tyrothricin (topical antibacterial) Celastrol (anti-inflammatory) Lanatoside C (cardiac glycoside) Treffer Präparate Anisomycin (antiprotozoal) Prochlorperazine Edisylate (antipsychotic) Calcimycin (calcium ionophore) Patulin (antibacterial) Lasalocid Sodium (antibiotic) Suloctidil (vasodilator) Terfenadine (antihistamine) Sanguinarine Nitrate (antibacterial) Gambogic Acid (antibacterial) Gentian Violet (antibacterial)

25 Kennedy-Syndrom: Androgenabhängige Giftigkeit Die Giftigkeit mutierter Androgenrezeptoren ist bei Fliegen und Mäusen androgen-abhängig Anti-androgen (Leuprolide) Behandlung blockiert den Ausbruch der Krankheit und bildet motorische Defizite bei Mäusen zurück

26 Kennedy-Syndrom: Therapeutische Möglichkeiten Deacetylase-Hemmer: SAHA, Henylbutyrate Neurotrophische Faktoren: VEGF, IGF1, GDNF Arzneimittel-Screenings: Cardiac Glycoside, Celastrol Anti-Androgene: Leuprolide, Finasteride, Dutasteride

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