Genisteina obniża akumulację glikozaminoglikanów w tkankach myszy chorych na chorobę Sanfilippo typ IIIB (MPS IIIB).
Autor: mgr Marcelina Malinowska UG
Mukopolisacharydozy (MPS) to grupa rzadkich chorób genetycznych, charakteryzująca się gromadzeniem niekompletnie zdegradowanych glikozaminoglikanów (GAG) w komórkach oraz przestrzeni międzykomórkowej, na skutek braku lub znacznego niedoboru enzymów zaangażowanych w ich degradację. Sukcesywna akumulacja GAG w lizosomach powoduje upośledzenie funkcjonowania komórek, tkanek i całych organów. Choroba ma więc charakter postępujący i niestety możliwości leczenia są bardzo ograniczone. W zależności od rodzaju enzymu, którego niedobór obserwujemy wyróżniamy 7 głównych typów mukopolisacharydoz (MPS I, II, III, IV, VII, IX), wśród których występują także podtypy.
W przypadku choroby Sanfilippo podtyp B (MPS IIIB), której przyczyną jest genetycznie uwarunkowany defekt w produkcji ̣a-N-acetyloglukozoaminidazy – enzymu zaangażowanego w proces degradacji siarczanu heparanu, dochodzi do akumulacji niezdegradowanych cząstek tego związku w komórkach. Ciągłe spichrzanie niezdegradowanego substratu przejawia się progresywną degeneracją Ośrodkowego Układu Nerwowego, klinicznie objawiającą się m.in. zaburzeniami cyklu dobowego, hiperaktywnością i opóźnieniem rozwoju umysłowego przy stosunkowo niewielkich zmianach somatycznych. Choroba ma charakter postępujący i niestety obecnie nie jest dostępna żadna terapia a możliwości leczenia ograniczają sie do opieki paliatywnej.
Genisteina jest dobrze poznanym inhibitorem kinazy tyrozynowej, działającym przez różne receptory czynników wzrostu, szczególnie receptory EGF i IGF, które są niezwykle istotne w procesie syntezy proteoglikanów. Wcześniejsze prace pokazały, iż genisteina jest w stanie obniżyć syntezę glikozaminoglikanów (GAG) w ekperymencie in vitro z użyciem hodowli fibroblastów pochodzących od osób chorych na różne typy mukopolisacharydozy. Ponadto dane pochodzące z pilotowej próby, podczas której pacjenci cierpiący na chorobę Sanfilippo otrzymywali naturalny ekstrakt sojowy bogaty w genisteinę są pozytywne i sugerują, iż genisteina może być efektywnym związkiem w ramach terapii hamowania syntezy substratu (SRT).
W pracy wykonywanej w ramach projektu dotyczącego zastosowania genisteiny jako potencjalnej metody leczenia mukopolisacharydoz przeprowadzono doświadczenia in vivo z wykorzystaniem mysiego modelu Mukopolisacharydozy typu IIIB (MPS IIIB). Dotychczasowo przeprowadzone prace badawcze miały na celu wykazanie, iż genisteina jest w stanie obniżać poziom glikozaminoglikanów u myszy chorych na MPS IIIB oraz określenie najbardziej efektywnej i nietoksycznej dawki, która może zostać zastosowana w terapii choroby Sanfilippo. W tym celu 40 myszy obojga płci, chorych oraz zdrowych, podzielono na 5 grup (n=2), otrzymujących codziennie, przez okres 8 tygodni, następujące dawki genisteiny – PBS (grupa kontrolna), 5, 15, 50, 160 mg/kg. Do dalszych analiz pobrano próbki włosa (przed rozpoczęciem terapii oraz po 8 tyg. jej stosowania), mocz (przed podaniem leku oraz co 2 tygodnie w trakcie podawania), a w końcowym punkcie zwierzęta uśmiercono i pobrano organy w celu analiz biochemicznych i histologicznych.
Uzyskane wyniki pozwoliły stwierdzić, iż genisteina jest dobrze tolerowana w wyżej wymienionych dawkach i nie wykazuje skutków ubocznych. Ponadto jest w stanie obniżać poziom glikozaminoglikanów w wątrobie myszy chorych w dawce od 15 do160 mg/kg/dzień. Terapia z wykorzystaniem genisteiny pozytywnie wpłynęła również na strukturę włosa. Samce chore na MPS IIIB wykazują wyższy poziom glikozaminoglikanów w porównaniu z samicami. Niestety nie obserwowano obniżenia poziomu glikozaminoglikanów, wielkości lizosomów czy redukcji procesu zapalnego w korze mózgowej u myszy obojga płci. Okres 8 tygodni podczas którego zwierzęta otrzymywały genisteinę wydaje się zbyt krótki by obniżyć akumulację GAG w centralnym układzie nerwowym.
Pozytywne wyniku krótkoterminowego, wstępnego eksperymentu pozwoliły na wybranie najbardziej efektywnej dawki genisteiny i rozpoczęcie długoterminowego eksperymentu, mającego na celu wykazanie terapeutycznego efektu genisteiny na ośrodkowy układ nerwowy, gdyż zaburzenia z jego strony są głównym problemem u dzieci chorych na chorobę Sanfilippo.