Midkine εναντίον αμυλοειδούς: Η πρωτεΐνη ανάπτυξης εγκεφάλου αναστέλλει απροσδόκητα τη συναρμολόγηση της Aβ και τον σχηματισμό πλάκας

Στους γιγάντιους πρωτεωμικούς καταλόγους του εγκεφάλου της νόσου Αλτσχάιμερ, ένας υποτιμημένος παράγοντας εμφανίζεται συνεχώς: η midkine (MDK). Αυτή η πρωτεΐνη είναι σημαντικά αυξημένη νωρίς στην ασθένεια και συσχετίζεται στενά με την αμυλοειδή-β (Aβ), αλλά ο ρόλος της στην παθολογία παρέμεινε μυστήριο για πολύ καιρό. Η ομάδα του St. Jude και οι συνεργάτες της πήγαν «από μόριο σε ζωικό μοντέλο» και έδειξαν ότι η MDK αποδυναμώνει τη συναρμολόγηση των ινιδίων Aβ και επηρεάζει τον σχηματισμό αμυλοειδών πλακών. Στην ουσία, είναι ένα φυσικό «αντιαιμοπεταλιακό» της Aβ, την οποία ο ίδιος ο εγκέφαλος αυξάνει κατά τη διάρκεια της ασθένειας.

Ιστορικό της μελέτης

Η νόσος Αλτσχάιμερ αντιμετωπίζεται επί του παρόντος με το «παράδειγμα κατά του αμυλοειδούς»: τα αντισώματα κατά του αμυλοειδούς-β (Aβ) καθαρίζουν τις πλάκες και επιβραδύνουν μέτρια τη γνωστική εξασθένηση στα πρώιμα στάδια. Το 2023, ο FDA ενέκρινε τη λεκαντεμάμπη, το 2024 - τη ντονανεμάμπη. Παράλληλα, υπάρχουν συζητήσεις σχετικά με την ισορροπία οφελών και κινδύνων (ARIA-οίδημα/αιμορραγία), τη διαθεσιμότητα και το κόστος, όπως φαίνεται από τις αποφάσεις του EMA/NICE και τις συζητήσεις στον κλινικό τύπο. Η θεραπευτική εικόνα βελτιώνεται, αλλά παραμένει «στενή»: απαιτούνται πρόσθετοι στόχοι και προσεγγίσεις που όχι μόνο θα απομακρύνουν τις ήδη σχηματισμένες πλάκες, αλλά και θα αποτρέπουν την εμφάνιση και την ανάπτυξη των ίδιων των συσσωματωμάτων Aβ.

Ένας από τους πολλά υποσχόμενους τρόπους είναι να βασιστούμε στους ενδογενείς αντιαιμοπεταλιακούς μηχανισμούς του εγκεφάλου. Έχει περιγραφεί ότι οι άνθρωποι έχουν τις δικές τους πρωτεΐνες, "συνοδούς", οι οποίες in vitro και σε μοντέλα μπορούν να επηρεάσουν τα πρώιμα στάδια της συναρμολόγησης της Αβ: συσταδερίνη, απολιποπρωτεΐνη Ε, τρανσθυρετίνη, η περιοχή BRICHOS, κ.λπ. Η εικόνα είναι διφορούμενη: ορισμένες πρωτεΐνες σε φυσιολογικές συγκεντρώσεις καθυστερούν την έναρξη της ινιδιογένεσης, ενώ άλλες σε ορισμένα πλαίσια, αντίθετα, μπορούν να προάγουν την μαρμαρυγή ή την κυτταρική σύλληψη "σπόρων" - εξ ου και το ενδιαφέρον για εκείνους τους ενδογενείς ρυθμιστές των οποίων ο ρόλος στην Αβ είναι σταθερός και αναπαραγώγιμος.

Σε αυτό το πλαίσιο, η προσοχή στράφηκε στην midkine (MDK), έναν αυξητικό παράγοντα δέσμευσης ηπαρίνης γνωστό για τον ρόλο του στην ανάπτυξη του νευρικού συστήματος, την αναγέννηση και τη φλεγμονή. Σε πρωτεωμικά τμήματα του εγκεφάλου στη νόσο Αλτσχάιμερ, η MDK είναι σταθερά αυξημένη ήδη από τα αρχικά στάδια και συσχετίζεται με το Aβ, αλλά για μεγάλο χρονικό διάστημα παρέμενε ασαφές αν ήταν απλώς ένας «δείκτης προβλήματος» ή ένας ενεργός συμμετέχων στη διαδικασία. Η βιολογία της midkine υποδηλώνει και τις δύο πιθανότητες: είναι μια πρωτεΐνη που προκαλείται από το στρες και αλλάζει με μια μεγάλη ποικιλία βλαβών τόσο στο κεντρικό νευρικό σύστημα όσο και στην περιφέρεια, αλληλεπιδρώντας με διάφορα συστήματα υποδοχέων.

Μια νέα δημοσίευση στο Nature Structural & Molecular Biology καλύπτει αυτό το «κενό γνώσης» μεταβαίνοντας από την παρατήρηση στη μηχανιστική: δείχνει ότι η MDK συνδέεται φυσικά με την Aβ και αναστέλλει την ινιδιογένεση σε ένα πολυγωνικό πάνελ μεθόδων (ThT, CD, EM, NMR), και στο μοντέλο 5xFAD, η εξάλειψη της Mdk αυξάνει το αμυλοειδές φορτίο και την ενεργοποίηση της μικρογλοίας. Με άλλα λόγια, ο ίδιος ο εγκέφαλος φαίνεται να παράγει ένα «φυσικό αντιαιμοπεταλιακό» και η απώλειά του επιδεινώνει την παθολογία - μια θέση που καθιστά την MDK έναν ελκυστικό άξονα τόσο για βιοδείκτες κινδύνου/εξέλιξης όσο και για θεραπευτικά μιμητικά ικανά να υποστηρίξουν ενδογενή άμυνα παράλληλα με αντισώματα.

Πώς έκαναν τις δοκιμές: από δοκιμαστικούς σωλήνες και φάσματα σε διαγονιδιακά ποντίκια

Αρχικά, οι ερευνητές εξέτασαν τη χημεία: πώς η ανασυνδυασμένη MDK επηρεάζει την ινιδιογένεση Aβ40 και Aβ42. Για να το πετύχουν αυτό, διεξήγαγαν δοκιμές φθορισμού με θειοφλαβίνη Τ, κυκλικό διχρωισμό, αρνητική ηλεκτρονική μικροσκοπία αντίθεσης και NMR παράλληλα. Όλες οι μέθοδοι συμφώνησαν: η MDK αναστέλλει τον σχηματισμό ινιδίων και συνδέεται με νήματα Aβ που απομονώθηκαν από τον ανθρώπινο εγκέφαλο AD. Στη συνέχεια ήρθε η φυσιολογία: στο μοντέλο αμυλοείδωσης 5xFAD, η γενετική εξουδετέρωση της Mdk οδήγησε σε μεγαλύτερη συσσώρευση Aβ, αυξημένη ενεργοποίηση μικρογλοίας και ανάπτυξη πλάκας. Αντίθετα, η παρουσία μεσοκινικής πρωτεΐνης «διατήρησε» την παθολογία σε χαμηλότερα επίπεδα. Τέλος, η πρωτεωμική ανάλυση με φασματομετρία μάζας (πλήρες και αδιάλυτο σε απορρυπαντικά πρωτέωμα) επιβεβαίωσε ότι απουσία Mdk, η Aβ και τα σχετικά πρωτεϊνικά δίκτυα, καθώς και τα μικρογλοιακά συστατικά, αναπτύσσονται στον εγκέφαλο του ποντικού. Συνολικά, αυτό προσθέτει μια εικόνα ενός προστατευτικού ρόλου της MDK έναντι της αμυλοειδούς παθολογίας.

Τι ακριβώς έκαναν και μέτρησαν;

• In vitro: Aβ40/Aβ42 + MDK → φθορισμός ThT, CD, αρνητική CEM και NMR «διάσωση» των σημάτων μονομερούς Aβ, τα οποία συνήθως «σιωπούν» με συσσωμάτωση.
• Ex vivo/in situ επίδειξη συσχέτισης MDK με νημάτια Aβ από εγκεφάλους ασθενών με AD.
• In vivo: Απομόνωση Mdk παρουσία 5xFAD → περισσότερες πλάκες και ενεργοποίηση μικρογλοίας. περαιτέρω - πρωτεωμική ολόκληρου του ιστού και του "αδιάλυτου" κλάσματος, όπου συσσωρεύονται συσσωματώματα.
• Ανοιχτά δεδομένα: Οι μετατοπίσεις NMR έχουν μεταφορτωθεί στο BMRB 17795, τα ακατέργαστα πρωτεωμικά αρχεία έχουν μεταφορτωθεί στο PRIDE (PXD046539, PXD061103, PXD045746, PXD061104).

Βασικά ευρήματα

Το βασικό αποτέλεσμα είναι ότι η midkine εμποδίζει τη συναρμολόγηση του Aβ σε σταθερά ινίδια και η απουσία της στον ζωντανό εγκέφαλο επιδεινώνει την αμυλοειδή παθολογία. Η Midkine συσσωματώνεται με το Aβ σε ανθρώπινα δείγματα και αλληλεπιδρά φυσικά με τα νημάτια, κάτι που συνάδει με την ιδέα ενός «φυσικού φρένου» στη συσσωμάτωση. Σε ποντίκια χωρίς Mdk, όχι μόνο το ίδιο το Aβ αναπτύσσεται, αλλά και οι «συνοδευτικές» πρωτεΐνες του δικτύου του και σημάδια μικρογλοιακής δραστηριότητας - ένας σίγουρος δείκτης αύξησης του φλεγμονώδους συστατικού της παθολογίας.

Γιατί είναι αυτό σημαντικό στο πλαίσιο της «εποχής κατά της αμυλοειδούς»

Έχουμε εισέλθει στην εποχή των αντισωμάτων κατά του Αβ, αλλά απέχουν πολύ από το να είναι μια «μαύρη σφαίρα»: η μέτρια αποτελεσματικότητα, ο κίνδυνος ARIA και τα αυστηρά κριτήρια επιλογής περιορίζουν τη χρήση τους. Η εμφάνιση ενός ενδογενούς επιβραδυντή της ινιδιογένεσης ανοίγει μια εναλλακτική οδό: την υποστήριξη των αντιαιμοπεταλιακών μηχανισμών του εγκεφάλου. Υπάρχουν πολλές επιλογές, από μιμητικά της περιοχής MDK και σταθεροποιητικές ενώσεις έως βιολογικές στρατηγικές για την αύξηση της δραστηριότητάς του στα σωστά διαμερίσματα. Αλλά πριν μιλήσουμε για θεραπεία, απαιτούνται αυστηροί έλεγχοι ασφάλειας και μακροπρόθεσμης επίδρασης σε μεγάλα ζώα και σε ανθρώπους.

Πώς αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο ήδη στο στάδιο της έρευνας

• Άξονας βιοδεικτών: Επίπεδο/εντοπισμός MDK ως δείκτης στρωματοποίησης του κινδύνου ταχείας αύξησης του φορτίου αμυλοειδούς (σε συνδυασμό με παραμέτρους PET-Aβ και εγκεφαλονωτιαίου υγρού).
• Συνδυασμένες προσεγγίσεις: το «ήπιο» αντιαιμοπεταλιακό υπόβαθρο μέσω της οδού MDK + η στοχευμένη εξάλειψη του υπάρχοντος Αβ (αντισώματος) μπορούν θεωρητικά να προσφέρουν προσθετική δράση.
• Δομικές ενδείξεις: Τα δεδομένα NMR/CEM θα υποδείξουν θέσεις αλληλεπίδρασης MDK-Aβ για σχεδιασμό μικρών μορίων/πεπτιδίων.

Πώς το «βλέπουν» οι μέθοδοι: λίγη τεχνική

Η φασματοσκοπική τριγωνοποίηση είναι σημαντική επειδή κάθε μέθοδος καταγράφει μια διαφορετική πτυχή της συσσωμάτωσης: η ThT είναι ευαίσθητη στα β-φύλλα ινιδίων. ο κυκλικός διχρωισμός παρακολουθεί τις διαμορφωτικές μεταβάσεις. η CEM δείχνει τη μορφολογία των νημάτων. η NMR καταγράφει την «εξαφάνιση» των μονομερών σημάτων καθώς τα σύμπλοκα γίνονται μεγαλύτερα. Εδώ, η MDK μείωσε το σήμα ThT, μετατόπισε τα φάσματα CD, άλλαξε το πρότυπο των νημάτων CEM και επέστρεψε τα σήματα Aβ NMR, σύμφωνα με την επιβράδυνση ή/και την αναδρομολόγηση της οδού συσσωμάτωσης. Σε εγκεφάλους 5xFAD χωρίς Mdk, η εικόνα αντικατοπτρίζεται: περισσότερες πρωτεΐνες Aβ και δορυφορικές πρωτεΐνες, καθώς και μικρογλοία «στα άκρα».

Σημαντικοί περιορισμοί - μην συγχέετε το «αποτέλεσμα» με το «φάρμακο»

Αυτή είναι μια θεμελιώδης εργασία: δοκιμαστικός σωλήνας + ποντίκια. Δείχνει έναν ρόλο για την MDK στη βιολογία του αμυλοειδούς, αλλά δεν αποδεικνύει ότι η αύξηση της μεσαίας δόσης είναι ασφαλής και ωφέλιμη για μακροχρόνια θεραπεία στους ανθρώπους. Η MDK έχει ευρεία βιολογία (ανάπτυξη, αναγέννηση, φλεγμονή), επομένως οι συστηματικές παρεμβάσεις μπορεί να έχουν διφορούμενες συνέπειες. Το πραγματικό «διαμέρισμα δόσης-στόχου» στον εγκέφαλο παραμένει ένα ανοιχτό ερώτημα. Τέλος, το 5xFAD είναι ένα ισχυρό αλλά ιδιαίτερο μοντέλο παθολογίας αμυλοειδούς. Απαιτείται επιβεβαίωση σε άλλα μοντέλα και σε ανθρώπους για κλινική σημασία.

Ποιο είναι το λογικό να κάνουμε στη συνέχεια;

• Για τη χαρτογράφηση των τομέων αλληλεπίδρασης MDK-Aβ και τη δοκιμή μιμητικών/πεπτιδίων κατά της συσσωμάτωσης in vivo.
• Για να ελεγχθεί η σχέση δόσης-απόκρισης και η ασφάλεια της μακροπρόθεσμης αύξησης της MDK στον εγκέφαλο μεγάλων ζώων.
• Για τη σύγκριση των επιπέδων MDK στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό/πλάσμα με τη δυναμική και τις γνωστικές τροχιές του PET-Aβ σε ανθρώπους (διαχρονικές ομάδες).

Εν συντομία - τρία γεγονότα

• Η Midkine (MDK) είναι μια ενδογενής πρωτεΐνη που εξασθενεί την ινιδιογένεση Aβ40/Aβ42 και σχετίζεται με αμυλοειδή νημάτια από τον εγκέφαλο με νόσο Alzheimer.
• Η εξάλειψη του Mdk στο μοντέλο 5xFAD οδηγεί σε περισσότερες πλάκες, συσσώρευση πρωτεϊνών που σχετίζονται με το Aβ και ενεργοποίηση μικρογλοίας.
• Αυτός είναι ένας υποψήφιος αμυντικός άξονας που μπορεί να αναπτυχθεί ως βιοδείκτης και θεραπευτική κατεύθυνση, αλλά υπάρχουν ακόμη αρκετά στάδια δοκιμών πριν φτάσει στην κλινική.

Πηγή: Zaman M. et al. Το Midkine εξασθενείτη συναρμολόγηση ινιδίων αμυλοειδούς-β και τον σχηματισμό πλάκας. Nature Structural & Molecular Biology, 21 Αυγούστου 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41594-025-01657-8