A função do sistema nervoso depende da formação e manutenção de ligações sinápticas precisas entre os neurónios e as células-alvo, e as proteínas nos locais sinápticos desempenham muitos papéis reguladores complexos e importantes, tais como o controlo da excitabilidade da membrana, a incorporação de receptores mediadores neuronais, a manutenção da estabilidade dos iões de cálcio intracelulares e a preservação da atividade das proteínas cinases e fosfodiesterases. Vários factores ambientais e condições de stress, como os níveis de cálcio livre, as alterações de pH, os processos redox, as concentrações de ATP e de radicais livres, as alterações do potencial local, etc., afectam a função das proteínas nos tecidos cerebrais, enquanto as anomalias na síntese, degradação e conformação espacial das proteínas também diminuem a função das proteínas, que se tornam elementos críticos na ocorrência e progressão de doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer, a doença de Parkinson e a doença do neurónio motor. A doença de Alzheimer (DA), a doença de Parkinson, a doença do neurónio motor e outras doenças neurodegenerativas tornaram-se elementos-chave no desenvolvimento de doenças neurodegenerativas e têm recebido uma atenção crescente como alvos terapêuticos valiosos nas doenças neurodegenerativas. Descrita pela primeira vez há um século pelo psiquiatra alemão Alois Alzheimer, a doença de Alzheimer é a causa mais comum de demência progressiva na população idosa. Diferentes relatórios na literatura indicam que cerca de 5% da população idosa com 65 anos de idade tem doença de Alzheimer, com a prevalência a aumentar quase exponencialmente com cada aumento de cinco anos na idade, estando mesmo presente em quase metade da população com 85 anos ou mais. Sendo uma doença neurodegenerativa crónica, a doença de Alzheimer conduz a uma deterioração progressiva das funções cognitivas, como a perda de memória, a diminuição do discernimento, a falta de lógica, a desorientação e o declínio da linguagem, bem como a alterações do comportamento e até da personalidade. Embora a patogénese da doença de Alzheimer seja complexa e envolva várias teorias, tais como défices de neurotransmissores colinérgicos, neurotoxicidade mediada por aminoácidos excitatórios, toxicidade por metais (zinco, cobre), respostas inflamatórias e anomalias do metabolismo lipídico, as alterações patológicas características das placas senis e dos emaranhados neurofibrilares observados em autópsias de tecidos cerebrais de doentes com doença de Alzheimer levaram muitos investigadores a centrarem-se nas anomalias do metabolismo proteico. na patogénese da doença de Alzheimer. As placas senis são lesões extracelulares dos neurónios neurológicos e só na década de 1980 se tornou claro, a partir da vasculatura cerebral de doentes com doença de Alzheimer, bem como da purificação das proteínas do núcleo das placas senis e da análise de algumas das sequências de aminoácidos, que o componente central consistia no péptido β-amiloide (Aβ) rodeado por proeminências neuronais distróficas, microglia activada e astrócitos activados. Existem provas irrefutáveis de que a acumulação de β-amiloide (especificamente o péptido Aβ42) no tecido cerebral inicia uma série de reacções em cascata que, em última análise, conduzem a défices neuronais, à neurodegeneração e ao aparecimento de demência. De facto, a Aβ não é apenas uma consequência anormal ou patológica do processo metabólico inicialmente previsto para a APP, mas a β-amiloide pode ser detectada no plasma e no líquido cefalorraquidiano em culturas de células normais e em populações saudáveis. A sobreprodução de Aβ, em particular de Aβ42, a depuração reduzida, a agregação e a oligomerização, a ativação das células gliais após a deposição e os danos sinápticos e neuronais constituem os principais processos envolvidos na teoria amiloide da doença de Alzheimer. A teoria amiloide da doença de Alzheimer considera a doutrina proteica como o processo principal. Os péptidos beta-amilóides são fragmentos hidrolíticos proteolíticos da proteína precursora amiloide (APP), que são normalmente produzidos por clivagem sequencial por proteases conhecidas como α, β e γ secretases. A APP é vista como uma estrutura proteica ancorada na transmembrana que consiste numa sequência de sinal, uma grande região extramembranosa, um único domínio transmembranoso e um pequeno terminal carboxílico (final) do citosol intracelular. A α-secretase, um membro da família das metaloproteinases, está envolvida na clivagem da própria sequência Aβ e não se pensa que contribua para a formação do péptido amiloide, embora as experiências tenham demonstrado que os agonistas dos receptores muscarínicos da acetilcolina estimulam a atividade da α-secretase e reduzem a produção de Aβ em cultura celular. A β-secretase, identificada e clonada pela primeira vez em 1999, é uma aspartil protease ligada à membrana que cliva a região extrafuncional da proteína precursora amiloide e contribui para a libertação das regiões extrafuncionais das proteínas precursoras amilóides α e β; a γ-secretase acaba por desmontar a estrutura do domínio transmembranar da extremidade carboxil (terminal) da APP, libertando p3 e Aβ para o extracelular, bem como libertando a estrutura do domínio intracelular da APP para o citosol. Por esse motivo, as secretases β e γ desempenham um papel importante na formação de amiloide β na doença de Alzheimer, e o uso de inibidores de β e γ secretase para reduzir o nível de amiloide β ou para reduzir a formação de amiloide β, para bloquear ou retardar o início da neurodegeneração e demência tornou-se a escolha atual de alvos terapêuticos de drogas, e um grande número de estudos pré-clínicos e clínicos de ensaios de drogas foram realizados. Pensa-se frequentemente que os doentes com doença de Alzheimer familiar de início precoce estão associados a uma produção excessiva de β-amiloide devido às variantes dos genes autossómicos APP e progerina; no entanto, não existem provas de produção excessiva de β-amiloide em doentes com doença de Alzheimer mais disseminada, o que sugere que a Aβ se acumula no tecido cerebral de doentes com depuração reduzida de β-amiloide. As enzimas conhecidas por promoverem a degradação da β-amiloide incluem a neprilisina (NEP), as enzimas insulinolíticas (IDE), as metaloproteinases de matriz (MMP), a enzima de conversão da endotelina (ECE), a enzima de conversão da angiotensina, as enzimas fibrinolíticas e a histona protease (CatB). Algumas evidências sugerem que uma deficiência destas enzimas aumenta os níveis de Aβ, enquanto um elevado nível de secreção destas enzimas resulta numa diminuição significativa dos níveis de Aβ. A atividade das enzimas que promovem a degradação da β-amiloide está intimamente relacionada com a idade, por exemplo, à medida que o envelhecimento avança, a NEP e a IDE são menos selectivas nas estruturas susceptíveis do tecido cerebral, como o hipocampo e o córtex temporal, que são estruturas anatómicas que são também frequentemente os primeiros e específicos locais de deposição de β-amiloide. Por outro lado, a presença de grandes quantidades de Aβ pode, por sua vez, ativar enzimas de degradação da β-amiloide, como as MMP, as enzimas fibrinolíticas e a CatB, mas experiências com animais observaram que este fenómeno ocorre apenas em animais mais jovens, mas não em animais mais velhos, sugerindo a existência de um possível mecanismo protetor relacionado com a idade. É mais difícil aumentar a atividade das enzimas de degradação β-amiloide que podem promover as enzimas de degradação β-amiloide do que estudar os inibidores de proteases, e algumas das próprias enzimas estão envolvidas numa série de funções fisiológicas importantes, por exemplo, a IDE regula os níveis de insulina e controla a glicose no sangue, e a NEP modula os níveis de péptido natriurético cardíaco, que estão intimamente relacionados com a pressão arterial. As enzimas de degradação β-amiloide são afectadas por uma série de factores, por exemplo, a colecistoquinina pode estar envolvida nas enzimas de degradação β-amiloide através da sua influência na reversão de proteínas e A presença de inibidores endógenos da enzima degradativa β-amiloide também regula a enzima degradativa β-amiloide, por exemplo, a atividade da CatB é inibida pelo inibidor da cisteína protease (CysC) e o nível de CysC nos neurónios susceptíveis e no líquido cefalorraquidiano de doentes com doença de Alzheimer está significativamente aumentado. A aplicação simultânea de estratégias para reduzir a produção excessiva de β-amiloide e para promover a aceleração da sua degradação pode ser considerada uma abordagem mais eficaz no futuro tratamento da doença de Alzheimer. Como já foi referido, a β-amiloide pode ser detectada no plasma e no líquido cefalorraquidiano tanto de culturas de células normais como de populações saudáveis, e os resultados laboratoriais especularam que os péptidos β-amilóides podem ter efeitos neurotróficos e neurotóxicos, e que a sua neurotoxicidade está parcialmente relacionada com o estado de agregação da β-amiloide e a solidificação da estrutura Aβ. O Aβ coeso envelhecido é neurotóxico, ao passo que o Aβ solúvel nascente não é neurotóxico. O péptido β-amiloide exerce neurotoxicidade quando a sua conformação espacial muda de uma estrutura α-helicoidal (monómero) para uma estrutura oligomérica (oligómero) ao sofrer uma β-dobragem. A prevenção da oligomerização de pequenas moléculas de Aβ e, consequentemente, dos seus efeitos tóxicos, é outro alvo das opções terapêuticas na doença de Alzheimer. Os iões de cobre e zinco podem intervir na agregação de Aβ, tendo sido realizados ensaios clínicos com quelantes metálicos, como a hidroxiquina cloroiodada. As abordagens imunológicas activas ou passivas para gerar anticorpos contra a β-amiloide, reduzindo assim a formação de Aβ e promovendo a degradação de Aβ, confirmaram a sua possibilidade e eficácia a nível neuropatológico e experimental em animais, mas o cenário dessa eficácia, incluindo o estado de melhoria do funcionamento cognitivo dos doentes em ensaios clínicos humanos do medicamento, bem como as considerações de segurança decorrentes dos tratamentos imunológicos, ainda não foram ou estão a ser observados. Os emaranhados neurofibrilares são outra alteração patológica caraterística da doença de Alzheimer, da qual a proteína tau hiperfosforilada associada aos microtúbulos constitui um componente importante. Estudos demonstraram que a tau exacerba a disfunção cerebral induzida por Aβ e excitotoxinas, e que mesmo reduções parciais dos níveis de tau podem reduzir drasticamente ou prevenir os efeitos deletérios destes factores. A tau tem, por isso, atraído uma atenção generalizada como candidato a alvo terapêutico não só na doença de Alzheimer, mas também noutras doenças neurológicas que envolvem excitotoxicidade, como o AVC e a epilepsia. O gene humano da tau está localizado no cromossoma 17q21 e contém pelo menos 16 exões. O splicing seletivo dos ARNm produz mais de seis isoformas da proteína tau e as modificações pós-traducionais aumentam a complexidade destas isoformas proteicas. A tau é uma das principais proteínas associadas aos microtúbulos, que se encontra habitualmente no axónio, e pensa-se que desempenha um papel inicial e estabilizador na montagem dos microtúbulos e, patologicamente, interage com o citoesqueleto. Em condições patológicas, a tau interage com a molécula do citoesqueleto actina, mediando alterações na forma das espinhas dendríticas, bem como a plasticidade sináptica. A nível neurobioquímico, a fosforilação ou hiperfosforilação da tau, embora regulada por uma variedade de factores, é um componente importante na manutenção da eficácia fisiológica normal ou no desenvolvimento de perturbações neurológicas. A fosforilação da tau facilita a montagem dos microtúbulos, enquanto a hiperfosforilação aberrante interfere com a função fisiológica normal ao diminuir a capacidade de ligação e estabilização da tau e dos microtúbulos e, inversamente, a perda de função devida a proteínas tau patológicas pode ser revertida. Em contrapartida, a perda de função devida à proteína tau patológica pode ser restaurada por desfosforilação. O desequilíbrio entre a quinase e a fosfatase é um fator-chave que conduz à hiperfosforilação, e a regulação das actividades da quinase e da fosfatase para reduzir as alterações neurodegenerativas induzidas pela proteína tau tornou-se um tema de investigação importante com potenciais aplicações clínicas. A proteína tau tem mais de 30 locais de fosforilação e foi demonstrado que um grande número de cinases dirigidas por prolinas e não prolinas são capazes de fosforilar a proteína tau in vitro, incluindo a glicogénio sintase quinase (GSK3-b), cdk5, quinase-2 regulada pelo sinal extracelular (ERK2), quinase regulada pela afinidade dos microtúbulos (MARK), proteína quinase A (PKA), proteína quinase activada pelo stress (SAPK), família SAPK e outras cinases. SAPK), cinase II dependente de proteína regulada por cálcio/cálcio e caseína cinase I e II. Verificou-se que a sobreexpressão e o aumento da atividade destas enzimas fazem com que as proteínas tau se tornem altamente fosforiladas e agregadas, o que, por sua vez, leva ao início da surdeferentação neuronal e da neurodegeneração. A inibição da atividade destas enzimas, como a aplicação de lítio, pode inibir a GSK3 e reduzir a fosforilação excessiva das proteínas tau e diminuir o nível de proteínas tau insolúveis agregadas. A atividade das fosfatases da proteína tau foi significativamente reduzida nos cérebros de doentes com doença de Alzheimer em comparação com os controlos. As proteínas fosfatases PP2A, PP2B e, em menor grau, a PP1 estão envolvidas na regulação da fosforilação da proteína tau e, por conseguinte, para além de inibir a atividade da quinase, o restabelecimento ou a regulação positiva da atividade da proteína fosfatase tau também inibe a sobrefosforilação da proteína tau. Um dos mecanismos possíveis reside na restauração da atividade da enzima PP2A através da via de sinalização PP2A. Além disso, à semelhança da β-amiloide, as proteínas tau solúveis não são citotóxicas, mas apenas quando os fragmentos de proteína tau sobregerados formam um estado agregado, e pensa-se que a utilização da inibição da agregação da proteína tau reduz a neurotoxicidade das proteínas tau anormalmente sobrefosforiladas.