Medicamentele senolitice, noua abordare în terapia antiîmbătrânire

Medicamentele senolitice reprezintă o clasă nouă de medicamente care țintesc selectiv celulele senescente (CS), aflate la originea multiplelor tulburări cronice legate de vârstă, ce conduc la scăderea calității vieții și a speranței de viață, în general. După rezultatele încurajatoare obținute pe modele animale, interesul pentru identificarea unor agenți cu potențial senolitic ori markeri ai CS a crescut semnificativ. Totuși, doar studiile clinice ulterioare vor putea demonstra ce medicamente senolitice sunt sigure, eficiente și tolerabile pentru o îmbătrânire sănătoasă și combaterea afecțiunilor favorizate de CS.

Medicamentele senolitice, introducere

Studiile pentru dezvoltarea unei clase de medicamente care să inducă selectiv apoptoza celulelor senescente au pornit de la două premise principale. În primul rând, după cum subliniau recent Gerdes et al., procesul de îmbătrânire este factorul principal de risc pentru instalarea multor boli cronice severe și a altor debilități, care atrag, la rândul lor, un cumul de comorbidități și reprezintă o cauză majoră a mortalității, cât și o povară a sănătății publice.

Totuși, aceste condiții medicale sunt încă dificil de prevenit sau tratat [1]. Pe de altă parte, unul dintre mecanismele fundamentale din cadrul fenomenului îmbătrânirii care contribuie, cel mai probabil, la apariția bolilor cronice și a disfuncțiilor legate de vârstă, ar fi senescența celulară (SC) cu acumularea în țesuturi a celulelor senescente (CS), ale căror componente induc alterări structurale și funcționale, traduse în multiplele disfuncții asociate îmbătrânirii [2].

Descoperirea celulelor senescenete

Descoperirea celulelor senescente, în 1961, de către L. Hayflick și P. Moorehead, cât și observațiile din 2004 ale J. Krishnamurthy et al., potrivit cărora întârzierea acumulării de CS ar favoriza speranța de viață, au deschis drumul terapiilor senolitice. Kirkland et al. dezvoltau în 2013 ipoteza rolului senoliticelor și a potențialelor lor ținte, iar, în 2015, introduceau termenul de „senolitice” [1].

„Celulele senescente secretă factori proinflamatori, metaloproteinaze și alte proteine, denumite în mod colectiv fenotipul secretor asociat senescenței (SASP). Odată cu îmbătrânirea cronologică, există o acumulare de celule senescente la mamifere. Se crede că aceasta determină senescența celulelor învecinate prin SASP și declinul funcțional al țesuturilor”, arată Fuhrmann-Stroissnigg et al. [3].

Potrivit lui Kirkland și Tchkonia, deși celulele senescente pot apărea în orice moment din timpul vieții vertebratelor, chiar și în stadiul de blastocist uman, ponderea acestui tip de celule crește semnificativ în multiple țesuturi, în ultima parte a vieții. De exemplu, CS ale pielii se înmulțesc drastic în intervalul de vârstă dintre 60 și 80 de ani. Același fenomen a fost constatat și în cazul țesutului adipos uman din biopsiile subiecților sănătoși care au donat un rinichi, precum și în cazul depozitelor adipoase ale șoarecilor bătrâni [4].

Ținta senoliticelor CS de tip D

Se face însă o distincție între tipurile de celule senescente, care au fost împărțite în celule H (helper) și D (dăunătoare). Celulele senescente D au un SASP proinflamator, proapoptotic, care dăunează țesuturilor, iar acestea sunt ținta senoliticelor. În schimb, celulele senescente H nu prezintă SASP și nu favorizează SCAP (calea antiapoptotică a celulelor senescente) [4]. Totodată, Kirkland și Tchkonia mai notează că atât celulele D, cât și cele H pot avea funcții benefice în anumite procese. În plus, este posibil ca rolurile acestora să fie interschimbabile.

Deși senescența celulară poate proteja împotriva apariției cancerului, iar interferența în mecanismele implicate în capacitatea celulelor de a deveni senescente (…) promovează dezvoltarea cancerului, îndepărtarea CS deja formate, din care multe sunt purtătoare de mutații oncogene sau cauzatoare de inflamații ce favorizează cancerul prin SASP-ul lor, previne sau întârzie dezvoltarea cancerului, conform autorilor citați.

După cum sublinia Kirkland, scopul senoliticelor nu este neapărat acela de a prelungi viața, ci de a oferi oamenilor posibilitatea de a fi mai sănătoși și mai productivi în cursul existenței lor. „Vrem, mai degrabă, să adăugăm viață anilor decât să adăugăm ani vieții”, afirma Kirkland, citat de Healthline [5].

Dovezi privind impactul CS

Legătura cauzală dintre prezența celulelor senescente și apariția bolilor cronice a fost probată prin diverse studii experimentale. De exemplu, transplantarea unui număr mic de CS autologe sau singenice în vecinătatea articulațiilor genunchiului șoarecilor mai tineri a indus o stare asemănătoare osteoartritei, cu imagini radiografice similare celor din osteoartrita umană spontană, precum și cu apariția durerii și a unei mobilități afectate a genunchiului. În urma transplantului de celule nonsenescente, nu s-au constatat astfel de modificări.

Similar, transplantarea de celule progenitoare adipoase singenice sau de fibroblaste autologe din zona urechii (transformate în senescente, prin diverse metode) este suficientă pentru a provoca debilitatea și grăbirea decesului din toate cauzele, nu doar din una sau câteva, la șoarecii de vârstă mijlocie, în timp ce transplantul de celule non-senescente nu produce aceste efecte [4].

Transplantarea celulelor umane senescente la șoarecii imunodeficienți provoacă, de asemenea, debilitate. Mai mult, transplantul de celule tubulare renale senescente de la porcine în aorta șoarecilor tineri provoacă fibroză renală și inflamație, comparativ cu cel de celule non-senescente, argumentează Kirkland și Tchkonia.

Senoliticele si rolul lor

Senoliticele dezactivează tranzitoriu SCAP, provocând apoptoza celulelor cu un SASP tisular distructiv. Întrucât acestea se acumulează la intervale de săptămâni, medicația senolitică poate fi administrată intermitent, conform abordării „hit-and-run” [4]. În studiile efectuate pe animale, țintirea celulelor senescente folosind abordări genetice sau farmacologice întârzie, previne sau ameliorează fenotipuri multiple legate de vârstă, boli cronice, sindroame geriatrice și pierderea rezistenței fiziologice.

În studiile preclinice, printre afecțiunile cronice tratate cu succes prin îndepărtarea celulelor senescente, se numără debilitatea, disfuncția cardiacă, hiporeactivitatea și calcificarea vasculară, diabetul zaharat, steatoza hepatică, osteoporoza, degenerarea discurilor vertebrale, fibroza pulmonară și daunele provocate de radiații. Agenții senolitici sunt testați în cadrul studiilor clinice bazate pe dovada conceptului (proof-of-concept) [6].

În funcție de calea prin care combat CS, agenții senolitici au fost clasificați în inhibitori ai familiei de proteine BCL, inhibitori de PI3K/AKT și regulatori FOXO [2].

Inhibiorii BCL

Inhibitorii familiei BCL (formată din proteine ​​proapoptotice și ​​prosupraviețuire) sunt agenți senolitici care acționează asupra unor proteine ca BCL-2 sau BCL-xL, eliminând în mod eficient CS. În prezent, din rândul inhibitorilor BCL s-a remarcat navitoclax  (ABT263), dar și ABT737 (un precursor al navitoclax), A1331852 și A1155463 [2].

Navitoclax este un inhibitor al BCL-2, biodisponibil oral și cu o afinitate ridicată pentru BCL-xL și BCL-w. „Navitoclax poate combate îmbătrânirea prin reducerea viabilității anumitor celule senescente de la om și de la șoareci”, notează Zhu et al., citând totodată un studiu realizat de Chang et al., potrivit căruia CS de la șoarecii iradiați subletal sau de la șoarecii îmbătrâniți în mod natural au fost eliminate eficient după tratamentul cu navitoclax.   A1331852 și A1155463 s-au dovedit eficienți în inducerea morții CS și sunt inhibitori selectivi ai BCL-xL, cu toxicitate redusă a sângelui, ceea ce îi face buni candidați pentru aplicabilitatea clinică [2].

Panobinostat, inhibitor al histon deacetilazei, a dovedit, de asemenea, că poate elimina CS care se acumulează în timpul chimioterapiei standard, potrivit Zhu et al., care reiterează faptul că senescența celulară este una dintre cauzele supraviețuirii celulelor canceroase după chimioterapie [2].

Unele studii susțin și aplicabilitatea catechinelor, compuși polifenolici care se găsesc în ceaiul verde, precum galatul de epigalocatechină (EGCG). Efectele protectoare ale catechinelor pot fi exercitate pe mai multe căi. Într-un studiu realizat de Kumar et al., EGCG ar inhiba SASP, ar proteja împotriva producției ROS (specii reactive ale oxigenului) și a deteriorării ADN-ului și ar regla activarea căii PI3K/Akt/mTOR a ciclului celular. De asemenea, ar putea induce moartea CS prin inhibarea expresiei BCL-2 [2].

Inhibitorii PI3K/AKT

O altă clasă de senolitice studiate, inhibitorii PI3K/AKT, exploatează rolul important al căii de semnalizare intracelulară PI3K/AKT, o cale prosupraviețuire a CS. Studiile au arătat că fosfoinozitida 3-kinază (PI3K) este implicată în protejarea celulelor împotriva apoptozei. Printre agenții senolitici din această categorie, care au fost studiați mai extins, se numără dasatinibul și flavonoizii quercetină și fisetină.

Dasatinibul, aprobat ca agent antineoplazic din anii 2000, este un inhibitor al tirozin kinazei, care poate afecta o varietate de tirozin kinaze, conducând la inhibarea replicării celulare, migrației și invaziei și la apoptoza celulelor tumorale [2]. Spre deosebire de alți inhibitori ai tirozin kinazei precum imatinib, acesta are și acțiune senolitică. Alături de quercetină, un flavonoid natural care inhibă activitatea mTOR și PI3K, dasatinibul a demonstrat că poate ameliora diverse boli legate de vârstă, putând îmbunătăți supraviețuirea la șoarecii în vârstă.

Într-un studiu realizat de Xu et al., combinația dasatinib – quercetină a distrus selectiv celulele senescente, a redus secreția de citokine proinflamatorii, a ameliorat disfuncțiile fiziologice și a prelungit supraviețuirea șoarecilor vârstnici [2]. În studiile clinice, aceeași combinație a ameliorat semnificativ funcția fiziologică la pacienții cu fibroză pulmonară idiopatică.

Zhu et al. mai evidențiază însă că administrarea pe termen lung a acestor două senolitice poate afecta o varietate de căi biologice, crescând riscul unor reacții adverse grave, cum ar fi edemul pulmonar. De aceea, administrarea lor intermitentă este nu numai suficientă, dar prezintă și avantajul de a evita efectele secundare sau pe cele care depășesc scopul vizat.

Și fisetina, un alt flavonoid natural, a atras interes prin potențialul său senolitic. Un alt studiu realizat de Zhu et al. a demonstrat că fisetina poate induce apoptoza celulelor endoteliale îmbătrânite ale venei ombilicale umane. În plus, tratamentul cu fisetină poate reduce ponderea CS, inflamația și stresul oxidativ la șoarecii îmbătrâniți prematur, în timp ce, la șoarecii vârstnici, restabilește homeostazia țesuturilor, modificările patologice legate de vârstă și prelungește durata medie și maximă de viață.

Acțiunea fisetinei în apoptoza CS este posibil legată de blocarea căii PI3K/AKT. Un studiu citat de Zhu et al. a arătat că fisetina ar bloca PI3K/AKT în cursul tratamentului antitumoral, ducând la moartea celulelor senescente. Comparativ cu alte senolitice, fisetina provine din surse naturale, are puține reacții adverse și poate acționa asupra multor tipuri de CS [2].

Inhibitorii HSP90

Inhibitorii HSP90, o categorie mai nouă de agenți senolitici, acționează asupra unei clase de proteine implicate în stabilizarea și degradarea proteinelor. Proteinele HSP90 afectează o varietate de procese celulare și îmbunătățesc supraviețuirea celulară prin stabilizarea AKT și/sau ERK. AKT și p-AKT, în calitate de proteine ​​client HSP90, sunt regulatori cheie ai căii PI3K/AKT, iar interacțiunea HSP90-AKT facilitează supraviețuirea CS [3].

Într-un studiu publicat în 2017, Fuhrmann-Stroissnigg et al. notau că au identificat inhibitorii HSP90 ca o nouă clasă de agenți senolitici, capabili să inducă în mod specific apoptoza CS. Pe culturi de celulele umane și la un model de șoareci cu sindrom progeroid și îmbătrânire accelerată, intervenția inhibitorilor HSP90 a întârziat multiplele comorbidități legate de vârstă. Unul dintre inhibitorii HSP90 cu rezultate relevante este 17-DMAG (alvespimycin).

17-DMAG a demonstrat că reglează în aval calea PI3K/AKT, reduce CS și promovează apoptoza acestora. Deși tratamentul cu 17-DMAG a arătat în cazul șoarecilor că poate scădea semnificativ incidența simptomelor asociate vârstei, inclusiv cifoză, distonie, tremor, pierderea aderenței membrelor anterioare, stare compromisă a blănii, ataxie, tulburări de mers și tulburări generale în starea corpului, studiile legate de avantajele inhibitorilor HSP90 în cazul îmbătrânirii sănătoase sunt încă prea puține [2].

Reglatoarele FOXO

O altă cale de a elimina celulele senescente constă în intervenția asupra mecanismelor factorilor de transcripție FOXO, care controlează funcții celulare precum creșterea, supraviețuirea, metabolismul și stresul oxidativ. În speță, FOXO4 are un rol important în funcția FOXO, dar și o poziție specială în supraviețuirea CS. Studiile au arătat că FOXO4 poate interacționa cu proteina p53, inhibând apoptoza mediată de p53 și menținând astfel vitalitatea celulelor senescente.

Cercetătorii au sintetizat o peptidă numită FOXO4-DRI, cu o afinitate mai mare pentru legarea de p53. „Această peptidă nu are activitatea transcripțională a FOXO4, dar leagă p53 mai stabil decât FOXO4, inhibând astfel competitiv interacțiunea FOXO4-p53. FOXO4-DRI concurează cu FOXO4 pentru legarea p53, împingând celulele senescente spre apoptoză. Administrarea preparatului a ameliorat efectele îmbătrânirii și chimioterapiei”, notează M. Serano [7].

Și alți compuși cum ar fi piperlongumina, azitromicina, roxitromicina etc., ar putea elimina eficient CS, însă mecanismele acestor medicamente de inducere a apoptozei CS nu au fost complet elucidate. [2] Conform datelor actuale, agenții senolitici care țintesc întreaga rețea SCAP, precum asocierea dasatinib – quercetină, sunt superiori celor care acționează asupra unei singure molecule, de tipul inhibitorilor BCL-2, cum ar fi navitoclax sau A1331852. Aceștia din urmă nu sunt, în general, suficienți pentru a promova apoptoza mai multor tipuri de CS  și tind să aibă mai multe efecte adverse și în afara țintei [1].

Markerii CS

Dezvoltarea unor senolitice care pot acționa țintit asupra CS ori care pot inhiba SASP (agenții senomorfi) necesită markeri moleculari relevanți. În luna ianuarie, Basisty et al. au anunțat identificarea unei „semnături” a proteinelor secretate de celulele senescente. Rezultatele studiului, publicat în Plos Biology, mai arată că SASP este de circa zece ori mai complex decât se apreciase, permițând atât semnături comune tuturor CS, cât și semnături specifice unor subtipuri de celule senescente.

Potrivit lui N. Basisty, aceste semnături ale biomarkerilor ar putea ajuta la măsurarea ponderii CS din biofluidele umane, cum ar fi plasma, în sprijinul materializării terapiilor antisenescență în practica clinică. Cercetătorii au lansat și un Atlas SASP, o bază de date sistematizată a proteinelor secretate de CS, ce poate fi utilizată de întreaga comunitate de cercetători [8].

Posibilele riscuri ale senoliticelor

Efectele secundare ale senoliticelor pe termen scurt sau lung sunt necunoscute [1]. Gerdes et al. evidențiază că păstrarea unui raport echilibrat între riscurile și beneficiile potențiale este esențială în conceperea strategiei viitoarelor studii clinice. „Pare etic să se înceapă mai degrabă studii clinice pentru pacienții cu tulburări grave asociate senescenței celulare, în cadrul unor studii clinice restrânse privind siguranța, tolerabilitatea și eficacitatea timpurie, decât să se treacă la studii mari, legate de prevenire, la populații mai sănătoase.

Întrucât este o urgență să se stabilească dacă senoliticele sunt eficiente, efectuarea în paralel a mai multor studii mici pentru diferite boli grave poate arăta în ce măsură pot ameliora senoliticele multimorbiditatea legată de vârstă, o cale mai bună de urmat comparativ cu efectuarea studiilor în serie”, concluzionează autorii [1].

Perspective

Într-un timp relativ scurt, agenții senolitici dezvoltați și studiați s-au diversificat foarte mult. Dacă primele senolitice au fost descoperite folosind abordări bioinformatice pentru identificarea agenților care dezactivează tranzitoriu rețelele SCAP, a doua generație de senolitice apelează acum la metode mai tradiționale. Diverse alte strategii au fost utilizate recent, precum dezvoltarea nanoparticulelor învelite în galacto-oligozaharide, cu încărcături toxice față de celulele senescente, dar și vaccinuri și imunomodulatoare [4]. „Probabil că unele dintre aceste soluții vor reuși să treacă de studiile preclinice și clinice în următorii câțiva ani”, consideră Kirkland și Tchkonia.

Medicamentele senolitice, concluzii

Senoliticele ar putea reprezenta o armă redutabilă împotriva bolilor cronice, sindroamelor geriatrice și scăderii rezistenței fizice legate de vârstă, însă, deocamdată, nu există certitudini în această privință. Chiar și cei care au fost implicați în studiile de dezvoltare a senoliticelor susțin că sunt necesare mai multe informații despre siguranță, tolerabilitate, efecte secundare și implicarea țintei, deoarece reacțiile adverse grave nu pot fi excluse. De aceea, în acest moment, utilizarea medicamentelor senolitice ar trebui limitată la studii clinice atent monitorizate și controlate.

Pentru ABONAMENTE și CREDITE DE SPECIALITATE click AICI!

Referințe bibliografice:

1. O. W. Gerdes, Y. Zhu et al. – Discovery, development and future application of senolytics: theories and predictions; doi.org/10.1111/febs.15264;
2. Zhu, P. Meng et al. – Advancements in therapeutic drugs targeting of senescence; doi.org/10.1177/2040622320964125;
3. Fuhrmann-Stroissnigg et al. – Identification of HSP90 inhibitors as a novel class of senolytics, Nat. Commun. 8, 422 (2017); doi.org/10.1038/s41467-017-00314-z;
4. L. Kirkland, T. Tchkonia – Senolytic drugs: from discovery to translation, J. Intern. Med. 2020 Aug. 4 : 10.1111/joim.13141;
5. New Anti-Aging Drugs Focusing on Toxic Cells; healthline.com;
6. L. Kirkland, T. Tchkonia et al. – The Clinical Potential of Senolytic Drugs; J. Am. Geriatr. Soc. 2017 Oct.;65(10):2297-2301. doi: 10.1111/jgs.14969;
7. Serrano – Tools to eliminate senescent cells. Nature 545, 294–295 (2017); doi.org/10.1038/nature22493;
8. Science Daily – A secreted signature of aging cells; January 16, 2020; sciencedaily.com.

Mihaela Cretu

Asistent de farmacie