多能性抗アルツハイマー薬候補としてのヒスチジルプロリンジケトピペラジン異性体

Histidyl-Proline Diketopiperazine Isomers as Multipotent Anti-Alzheimer Drug Candidates.

• Hasan Turkez
• Ivana Cacciatore
• Mehmet Enes Arslan
• Erika Fornasari
• Lisa Marinelli
• Antonio Di Stefano
• Adil Mardinoglu

抄録

シクロジペプチドは、非経口および経口投与により神経変性疾患の治療薬として期待されている。本研究では、分化したヒト神経芽腫細胞株（SH-SY5Y）をアルツハイマー病（AD）実験モデルとして、シクロ（His-Pro）異性体（cHP1-4）の抗アルツハイマー効果を検証した。SH-SY5Y細胞株は、レチノイン酸（RA）を用いて分化させ、成熟神経細胞様細胞を得た。この分化した細胞培養物に、AD の主要なエフェクターであるアミロイドベータ 1-42()ペプチドを投与し、in vitro 疾患モデルを構築した。次に、細胞生存能解析3-(4,5-ジメチルチアゾール-2-イル)-2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロマイド(MTT)および乳酸脱水素酵素(LDH)放出アッセイ)を行い、in vitro ADモデルを用いてシクロジペプチドの神経保護濃度を検討した。アセチルコリンエステラーゼ（AChE）、α-およびβ-セクレターゼ活性（TACEおよびBACE1）、抗酸化力、アポトーシス/壊死特性を評価し、グローバルな遺伝子発現解析を行い、cHP1-4の神経保護機能の主要なメカニズムを解明した。さらに、培養ヒトリンパ球にcHP1-4を適用した場合の遺伝毒性損傷の可能性を評価するために、姉妹染色体交換（SCE）、小核（MN）、8-ヒドロキシ-2'-デオキシグアノシン（8-OHdG）分析を実施した。その結果、in vitro ADモデルにおいて、cHP1-4の異性体が異なる程度の神経保護効果を示すことが明らかになった。また、cHP1-4異性体を添加した場合、AChEの活性は変化したが、TACEとBACE1の活性は変化しなかった。その結果、cHP1-4は細胞性ADモデルにおいて、全酸化状態を変化させることなく全抗酸化能を増加させること、また、cHP1-4は曝露による遺伝子発現の変化を調節することが明らかになった。また、培養ヒト全血細胞において、cHP1-4が非細胞毒性および非遺伝毒性を示すことを観察した。結論として、cHP1-4異性体、特にcHP4は、ADに対する新規の有望な治療薬として探索されている。

Cyclic dipeptides administered by both parenteral and oral routes are suggested as promising candidates for the treatment of neurodegeneration-related pathologies. In this study, we tested Cyclo (His-Pro) isomers (cHP1-4) for their anti-Alzheimer potential using a differentiated human neuroblastoma cell line (SH-SY5Y) as an Alzheimer's disease (AD) experimental model. The SH-SY5Y cell line was differentiated by the application of retinoic acid (RA) to obtain mature neuron-like cells. Amyloid-beta 1-42 () peptides, the main effector in AD, were administered to the differentiated cell cultures to constitute the in vitro disease model. Next, we performed cell viability analyses 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and lactate dehydrogenase (LDH) release assays) to investigate the neuroprotective concentrations of cyclodipeptides using the in vitro AD model. We evaluated acetylcholinesterase (AChE), α- and β-secretase activities (TACE and BACE1), antioxidant potency, and apoptotic/necrotic properties and performed global gene expression analysis to understand the main mechanism behind the neuroprotective features of cHP1-4. Moreover, we conducted sister chromatid exchange (SCE), micronucleus (MN), and 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG) analyses to evaluate the genotoxic damage potential after applications with cHP1-4 on cultured human lymphocytes. Our results revealed that cHP1-4 isomers provide a different degree of neuroprotection against -induced cell death on the in vitro AD model. The applications with cHP1-4 isomers altered the activity of AChE but not the activity of TACE and BACE1. Our analysis indicated that the cHP1-4 increased the total antioxidant capacity without altering total oxidative status levels in the cellular AD model and that cHP1-4 modulated the alterations of gene expressions by exposure. We also observed that cHP1-4 exhibited noncytotoxic and non-genotoxic features in cultured human whole blood cells. In conclusion, cHP1-4 isomers, especially cHP4, have been explored as novel promising therapeutics against AD.