P21

Como é que a P21 foi desenvolvida?

O P21 é um pequeno derivado peptídico do CNTF. Os imitadores de pequenas moléculas podem realizar algumas ou todas as acções de moléculas nutrientes neutras maiores sem os efeitos secundários acima descritos. O P21 foi desenvolvido através de um processo denominado mapeamento de epítopos, que utiliza anticorpos para reconhecer o local de ligação do alvo. No caso da P21, os anticorpos dirigidos contra o local ativo do recetor CNTF são primeiro utilizados para reconhecer o local de ligação do CNTF. Em seguida, foram utilizados para identificar os pequenos péptidos sintéticos que imitam a ligação CNTF, interferindo assim com a ligação dos anticorpos. O resultado é o P21, que não só se liga ao recetor CNTF, mas também atravessa as barreiras hemato-encefálica e placentária/lactação. O P21 é um tetrapeptídeo derivado da região mais ativa do CNTF (resíduos de aminoácidos 148-151). A extremidade C-terminal do P21 foi adicionada com uma glicina adamantilada para aumentar a permeabilidade da barreira hemato-encefálica e reduzir a degradação por exopeptidases.

O CNTF natural é demasiado grande para atravessar a barreira hemato-encefálica, tem uma fraca estabilidade plasmática, um perfil farmacológico desfavorável e, na verdade, promove a produção de anticorpos anti-CNTF quando administrado por via sistémica. A injeção direta no líquido cefalorraquidiano, embora seja uma opção, é geralmente evitada devido à dor, ao risco de infeção e a outros efeitos adversos. Ao contrário do CNTF intacto, o P21 é estável no fluido gástrico artificial durante mais de 30 minutos, o que é suficiente para permitir a sua passagem através do estômago na maioria dos casos. É aproximadamente 100% estável no intestino durante duas horas, tempo suficiente para ser absorvida. É estável no plasma durante mais de 3 horas.

Como é que a P21 funciona?

A P21 tem múltiplas funções no SNC, mas o seu papel principal é no giro denteado, onde actua para aumentar a neurogénese e a maturação neuronal na camada de células granulares e na zona subgranular. O giro denteado faz parte da estrutura do hipocampo no lobo temporal do cérebro e pensa-se que contribui para a formação de novas memórias situacionais, bem como para a exploração/aprendizagem espontânea que ocorre em novos ambientes. O giro denteado também desempenha um papel importante no pré-processamento de informações e na separação de padrões. Essencialmente, a separação de padrões permite aos mamíferos distinguir uma memória de outra. O giro denteado é também de grande interesse para os neurocientistas porque é uma das poucas regiões cerebrais conhecidas por ter uma neurogénese significativa em adultos.

Os estudos de modelação em ratos mostraram que a P21 não se liga aos receptores CNTF, o que sugere que, apesar da sua alegação de ser um análogo, deve ser claro que a P21 não é um análogo da CNTF. Parece que a P21 actua para inibir os anticorpos ou outras moléculas que neutralizam o CNTF. Assim, embora a P21 não imite diretamente a ação da P21, aumenta a concentração deste potente estimulador da neurogénese, imitando assim eficazmente a sua ação.

Estudos efectuados em ratos mostraram que a P21 aumenta o nível de células positivas para BrdU no giro denteado, um nucleósido sintético (análogo da timidina) utilizado para detetar células em proliferação em tecidos vivos. Nesta experiência, verificou-se que o BrdU se concentrava no giro denteado dos ratinhos aos quais foi administrado o P21, mas não no GD dos ratinhos de controlo, o que sugere que o P21 promove a proliferação celular nesta região. Para determinar se as células são neurónios, a expressão de NeuN pode ser medida, uma vez que é um marcador de neurónios maduros. Esta expressão está também significativamente aumentada nos ratinhos que receberam P21 e nas regiões onde a BrdU está aumentada, o que apoia a ideia de que o aumento da proliferação é na realidade um aumento da neurogénese.

Outro componente da atividade da P21 parece ser produzido pela inibição da sinalização LIF-STAT, acrónimo de Leukemia Inhibitory Fator, uma citocina semelhante à interleucina 6 que desempenha um papel importante na embriogénese. É responsável por inibir a diferenciação e, assim, terminar a proliferação celular de forma controlada, um processo importante para aumentar a maturação dos tecidos, mesmo que à custa de uma menor proliferação. Ao inibir o LIF, a P21 elimina uma das barreiras à neurogénese, permitindo assim que o cérebro entre num estado embrionário mais favorável ao crescimento neuronal.

Na doença de Alzheimer (DA), a resposta natural do cérebro à lesão (ou seja, perda neuronal e sináptica) é aumentar a atividade no giro denteado. Infelizmente, muitos cérebros envelhecidos não têm capacidade para suportar a neurogénese, pelo que os esforços alternativos falham.P21 O aumento da atividade do giro denteado é suficiente para ultrapassar esta limitação e ajudar a alterar o equilíbrio dos factores neurotróficos para a neurogénese. Assim, limitar a deposição de amiloide no cérebro pode não ser a única forma de lidar com os efeitos da DA. Isto poderia explicar por que razão, embora a deposição de placas comece cedo na doença de Alzheimer, os efeitos da deposição só se tornam visíveis mais tarde na vida, quando a homeostase dos factores neurotróficos é desviada da neurogénese. Foi demonstrado que o suporte neurotrófico com P21 aumenta os níveis do fator neurotrófico derivado do cérebro e da proteína neurotrófica 4, ao mesmo tempo que diminui os efeitos mitogénicos do fator de crescimento dos fibroblastos 2. Curiosamente, num modelo de ratinho da doença de Alzheimer, a administração de P21 antes do início da doença impediu o declínio cognitivo que normalmente ocorre. Este facto sugere que a P21 pode ser mais importante como medida preventiva do que como potencial tratamento.

É também importante notar que o BDNF tem sido associado não só ao aumento da neurogénese, mas também à regulação negativa de certas enzimas responsáveis pela proteína tau e pela formação de placas amilóides no cérebro da DA. Especificamente, o BDNF diminui a atividade da proteína GSK3-β, que catalisa a formação de amiloide β a partir de proteínas precursoras de amiloide, bem como a fosforilação de proteínas tau, que são passos no desenvolvimento da DA que levam à inflamação e, em última análise, à neurodegeneração.

É de salientar que a sobreprodução de GSK-3beta tem sido implicada numa série de processos patológicos, incluindo a diabetes de tipo 2, várias formas diferentes de cancro e a perturbação bipolar. Espera-se que a p21 e outros inibidores da GSK-3beta desempenhem um papel no tratamento do AVC, do cancro e, especialmente, da perturbação bipolar.

Em particular, a P21 parece salvar a tendência de diminuição da expressão da MAP2 (proteína 2 associada aos microtúbulos), um marcador do crescimento sináptico entre neurónios, nos cérebros afectados pela DA. Os níveis reduzidos desta proteína são indicativos de uma redução da sinaptogénese/neurogénese e constituem um marcador da progressão da doença na DA. Do mesmo modo, pensa-se que a P21 permite recuperar o declínio da

• - Proteína sináptica I, uma proteína chave na comunicação sináptica entre neurónios.
• - GluR1 (recetor AMPA), um recetor que medeia a transmissão sináptica rápida.
• - NR1, um recetor de glutamato associado à plasticidade sináptica e à aprendizagem.

Talvez o mais interessante sobre o efeito da P21 nas proteínas sinápticas I, GluR1 e NR1 seja o facto de poder elevar estas substâncias a níveis suprafisiológicos tanto em cérebros doentes como saudáveis. Isto levou os investigadores a concluir que a P21 pode não só ajudar a restaurar a função em cérebros doentes, mas também ajudar a melhorar a função em cérebros normais. Como tal, pode ser útil como estimulante intelectual e melhorador do desempenho em tarefas cognitivas. A investigação neste domínio ainda não foi efectuada em modelos animais e muito menos em ensaios humanos. De facto, a P21 é tão eficaz na promoção da neurogénese que, na realidade, aumenta o nível de neurogénese em cérebros doentes em comparação com cérebros saudáveis não tratados.