Animal Toxins as Therapeutic Tools to Treat Neurodegenerative Diseases
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Artigo de periódico
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Toxinas animais como ferramentas terapêuticas para o tratamento de doenças neurodegenerativas
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Resumo
Doenças neurodegenerativas afetam milhões de pessoas em todo o mundo. Até o momento, não existe nenhum medicamento modificador da doença disponível para tratar os pacientes, tornando a busca por fármacos eficazes uma necessidade urgente. A neurodegeneração é desencadeada pela ativação de diversos processos celulares, incluindo estresse oxidativo, disfunção mitocondrial, neuroinflamação, envelhecimento, formação de agregados, excitotoxicidade glutamatérgica e apoptose. Portanto, muitos grupos de pesquisa buscam identificar fármacos que possam inibir um ou mais desses eventos que levam à morte celular neuronal. Venenos são fontes naturais ricas em novas moléculas, que foram continuamente aprimoradas pela evolução através da seleção natural. Diversos estudos indicam que componentes de venenos podem apresentar seletividade e afinidade por uma ampla variedade de alvos em sistemas de mamíferos. Por exemplo, um número expressivo de peptídeos naturais identificados em venenos de animais, como cobras, escorpiões, abelhas e aranhas, demonstraram reduzir a inflamação, regular a liberação de glutamato, modificar os níveis de neurotransmissores, bloquear a ativação de canais iônicos, diminuir o número de agregados proteicos e aumentar os níveis de fatores neuroprotetores. Assim, esses componentes do veneno apresentam potencial como ferramentas terapêuticas para retardar ou mesmo interromper a neurodegeneração. No entanto, existem muitos desafios tecnológicos a serem superados, visto que os peptídeos do veneno são difíceis de obter e caracterizar, e a quantidade obtida de fontes naturais é insuficiente para realizar todos os experimentos e testes necessários. Felizmente, os avanços tecnológicos relacionados à expressão heteróloga de proteínas, bem como à síntese química de peptídeos, contribuirão para o fornecimento de quantidades suficientes e permitirão aprimoramentos químicos e farmacológicos desses compostos naturais. Portanto, o principal objetivo desta revisão é destacar os estudos mais promissores que avaliam toxinas animais como ferramentas terapêuticas para o tratamento de uma ampla variedade de doenças neurodegenerativas, incluindo doença de Alzheimer, doença de Parkinson, isquemia cerebral, glaucoma, esclerose lateral amiotrófica e esclerose múltipla.
Abstract
Neurodegenerative diseases affect millions of individuals worldwide. So far, no disease-modifying drug is available to treat patients, making the search for effective drugs an urgent need. Neurodegeneration is triggered by the activation of several cellular processes, including oxidative stress, mitochondrial impairment, neuroinflammation, aging, aggregate formation, glutamatergic excitotoxicity, and apoptosis. Therefore, many research groups aim to identify drugs that may inhibit one or more of these events leading to neuronal cell death. Venoms are fruitful natural sources of new molecules, which have been relentlessly enhanced by evolution through natural selection. Several studies indicate that venom components can exhibit selectivity and affinity for a wide variety of targets in mammalian systems. For instance, an expressive number of natural peptides identified in venoms from animals, such as snakes, scorpions, bees, and spiders, were shown to lessen inflammation, regulate glutamate release, modify neurotransmitter levels, block ion channel activation, decrease the number of protein aggregates, and increase the levels of neuroprotective factors. Thus, these venom components hold potential as therapeutic tools to slow or even halt neurodegeneration. However, there are many technological issues to overcome, as venom peptides are hard to obtain and characterize and the amount obtained from natural sources is insufficient to perform all the necessary experiments and tests. Fortunately, technological improvements regarding heterologous protein expression, as well as peptide chemical synthesis will help to provide enough quantities and allow chemical and pharmacological enhancements of these natural occurring compounds. Thus, the main focus of this review is to highlight the most promising studies evaluating animal toxins as therapeutic tools to treat a wide variety of neurodegenerative conditions, including Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, brain ischemia, glaucoma, amyotrophic lateral sclerosis, and multiple sclerosis.
Assunto
Doença Crônica, Neurologia, Venenos
Palavras-chave
Neurodegenerative disease, Neuronal death, Neuroinflammation, Excitotoxicity, Animal venom, Toxins
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Endereço externo
https://www.frontiersin.org/journals/pharmacology/articles/10.3389/fphar.2018.00145/full