Resweratrol i aktywacja sirtuin: Czy mimetyki ograniczenia kalorycznego mogą chronić nerw wzrokowy?

Jaskra to postępująca neuropatia optyczna, charakteryzująca się utratą komórek zwojowych siatkówki (RGC) i uszkodzeniem nerwu wzrokowego, prowadzącym do nieodwracalnej utraty wzroku. Standardowe leczenie obniża ciśnienie wewnątrzgałkowe (IOP), ale wielu pacjentów nadal się pogarsza, co wzbudza zainteresowanie neuroprotekcją. Jedną z rozwijających się strategii jest naśladowanie ograniczenia kalorycznego (CR) poprzez wpływanie na szlaki detekcji składników odżywczych, takie jak rodzina sirtuin (SIRT) zależnych od NAD⁺. Polifenol resweratrol (znajdujący się w czerwonym winie i owocach jagodowych) jest domniemanym mimetykiem CR i aktywatorem SIRT1. Ma dobrze znane antyoksydacyjne i przeciwzapalne właściwości, które są istotne w chorobach oczu. Na przykład, resweratrol wykazuje działanie kardioprotekcyjne, anty-aging i neuroprotekcyjne w innych układach (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ponieważ jaskra wiąże się z stresem oksydacyjnym i stanem zapalnym siatkówki i nerwu wzrokowego, badania przedkliniczne zbadały, czy resweratrol może chronić RGC i zachować funkcję siatkówki. W kolejnych sekcjach przeglądamy szlak SIRT1 w zdrowiu siatkówki i podsumowujemy dowody na to, że resweratrol moduluje biogenezę mitochondrialną, obrony przed stresem oksydacyjnym oraz autofagię w tkance siatkówki. Następnie syntetyzujemy dane przedkliniczne na temat resweratrolu w modelach jaskry, zauważamy brak solidnych badań na ludziach oraz omawiamy kwestie praktyczne — biodostępność, dawkowanie, połączenia z prekursorami NAD⁺ oraz bezpieczeństwo — które będą kierować przyszłymi badaniami klinicznymi.

Sirtuiny i neuroprotekcja siatkówki

Sirtuiny (SIRT1–7) to enzymy zależne od NAD⁺, które deacetylują histony i inne białka, koordynując odpowiedzi komórkowe na stres metaboliczny. SIRT1 jest łatwo wyrażany w oku (neuroretina, RPE, itp.) i został powiązany z rozwojem siatkówki oraz odpornością na stres (www.spandidos-publications.com) (www.spandidos-publications.com). Aktywacja SIRT1 może promować przeżywalność neuronów. Na przykład, nadekspresja SIRT1 w modelach siatkówki zmniejsza apoptozę RGC i zachowuje reakcje wzrokowe po uszkodzeniu nerwu wzrokowego (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). W zwierzęcych modelach urazu nerwu wzrokowego, leczenie resweratrolem opóźniało utratę RGC i osłabiało stres oksydacyjny (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Zgodnie z korzyścią pośredniczącą przez SIRT1, badanie na myszach wykazało, że wewnątrzgałkowe podanie resweratrolu znacznie zwiększyło poziomy SIRT1 w siatkówce i zmniejszyło apoptozę RGC (poprzez aktywację Akt i niższy poziom ekspresji kaspazy-3) w modelu jaskry ischemiczno-reperfuzyjnej (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Krótko mówiąc, zwiększenie aktywności SIRT1 wydaje się chronić neurony siatkówki w wielu eksperymentalnych ustawieniach (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).

Resweratrol może również upregulować inne sirtuiny. W rybach z rodziny danio, wszystkie siedem SIRTów (SIRT1–7) jest obecnych w siatkówce, a leczenie resweratrolem zwiększało ekspresję wielu mitochondrialnych sirtuin (w tym SIRT1 i SIRT4) oraz białka fuzji mitochondrialnej OPA1 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Towarzyszyło temu lepsze naprawianie mitochondrialnego DNA i odporność na ekscytotoksyczność wywołaną NMDA. Tak więc, resweratrol angażuje zarówno jądrowe, jak i mitochondrialne szlaki SIRT w komórkach siatkówki.

Biogeneza Mitochondrialna i Efekty Antyoksydacyjne

Resweratrol jest znany ze swojego wpływu na biogenezę mitochondrialną poprzez oś AMPK/SIRT1/PGC-1α. W liniach komórkowych RGC, pozbawienie surowicy wywołuje apoptozę poprzez dysfunkcję mitochondrialną; leczenie resweratrolem przeciwstawiło się temu, utrzymując zdrowie mitochondrialne. Na przykład, jedno badanie wykazało, że resweratrol znacznie zwiększył liczbę mitochondriów i zawartość DNA mitochondrialnego w komórkach RGC-5. Resweratrol wyraźnie zwiększył całkowitą liczbę mitochondriów oraz DNA mitochondrialnego (co wskazuje na biogenezę) i podwyższył poziomy białka SIRT1 (choć nie zwiększył znacząco poziomu białka PGC-1α) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Funkcjonalnie, resweratrol zachował potencjał błony mitochondrialnej i zapobiegł uwalnianiu cytochromu c oraz aktywacji kaspazy-3, blokując tym samym apoptozę (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Te odkrycia sugerują, że resweratrol wspiera biogenezę mitochondrialną i integralność w neuronach siatkówki, prawdopodobnie poprzez SIRT1 i powiązane czynniki (np. zwiększone sygnalizowanie NRF1/TFAM zauważono po leczeniu resweratrolem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)).

Stres oksydacyjny jest kluczowym czynnikiem wywołującym uszkodzenia w jaskrze, a resweratrol wykazuje wiele efektów antyoksydacyjnych. Aktywuje szlak Nrf2, zwiększając ekspresję enzymów detoksyfikujących, takich jak HO-1 i SOD. W siatkówkach cukrzycowych myszy, resweratrol znacznie poprawił strukturę i funkcję siatkówki, zmniejszył apoptozę RGC, zwiększył aktywność SOD i obniżył poziom malondialdehydu (MDA) w warunkach wysokiej glukozy (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Korzyści te były pośredniczone przez Nrf2, ponieważ zablokowanie Nrf2 znosiło ochronne efekty resweratrolu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Podobnie, w modelach jaskry resweratrol redukuje glutaminian, iNOS, MMP-9 i inne mediatory oksydacyjne, dodatkowo сохраняjąc przeżywalność RGC (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Podsumowując, resweratrol aktywuje endogenne obrony antyoksydacyjne poprzez szlaki SIRT1/Nrf2 i pokrewne, przeciwdziałając reaktywnym formom tlenu, które zagrażają RGC.

Resweratrol promuje również autofagię/mitofagię, proces usuwania uszkodzonych białek i mitochondriów. Chociaż bezpośrednie dowody w siatkówce są ograniczone, resweratrol wyzwala autofagię w wielu komórkach nerwowych poprzez AMPK/SIRT1. Poprzez przekształcenie SIRT1 w aktywator i hamowanie mTOR, resweratrol zwiększa przepływ autofagii i usuwanie dysfunkcyjnych organelli. Mechanizm ten może dodatkowo wspierać zdrowie RGC w warunkach przewlekłego stresu, chociaż potrzeba więcej danych specyficznych dla siatkówki.

(commons.wikimedia.org) Rysunek: Diagram warstw siatkówki (od zewnętrznej siatkówki do warstwy komórek zwojowych); RGC znajdują się w wewnętrznej siatkówce blisko ciała szklistego. (Źródło: Wikimedia Commons)

Badania przedkliniczne dotyczące jaskry

Badania na zwierzętach wielokrotnie testowały resweratrol w modelach jaskry. Ostatni przegląd systematyczny i meta-analiza 30 badań przedklinicznych dotyczących jaskry wykazały, że resweratrol znacznie zwiększył przeżywalność RGC i grubość siatkówki. W porównaniu do kontroli, zwierzęta leczone resweratrolem wykazały znacznie wyższy poziom ekspresji SIRT1 w siatkówce (ustandaryzowana różnica średnia≈+3.0) i przeżycie RGC (SMD≈+4.3) (www.frontiersin.org). Resweratrol spowolnił również tempo zanikania siatkówki i poprawił końcowe wskaźniki funkcji wzrokowej w tych modelach (www.frontiersin.org). Meta-analiza przypisywała te efekty neuroprotekcyjne głównie działaniom przeciwapoptotycznym i przeciwzapalnym, zgodnie z opisanymi powyżej mechanizmami SIRT1/antyoksydacyjnymi.

Indywidualne badania wzmacniają te odkrycia. W modelach gryzoni z ostrym wzrostem IOP lub urazem nerwu wzrokowego, codzienne stosowanie resweratrolu chroni RGC. Na przykład, myszy, którym podano 250 mg/kg doustnie resweratrol po urazie nerwu wzrokowego, miały znacznie więcej przeżywających RGC po 2 i 4 tygodniach w porównaniu do placebo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Leczone oczy miały również lepsze odruchy źrenic i odpowiedzi optokinetyczne (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Podobnie, w modelu ischemiczno-reperfuzji szczurów, wewnątrzgałkowy resweratrol (100 μM) znacznie zredukował apoptozę RGC poprzez aktywację szlaku Akt (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). In vitro, resweratrol ratuje komórki podobne do RGC i glię Müllera przed ekscytotoksycznością glutaminianu i uszkodzeniami oksydacyjnymi, ponownie poprzez indukcję SIRT1. Warto zauważyć, że połączenie resweratrolu z innymi neuroprotektantami wykazuje synergiczne działanie: w jednym modelu jaskry u szczurów odkryto, że wczesne współpodawanie resweratrolu z riluzolem (neuroprotekcyjnym antagonistą glutaminianu) przyniosło bardziej wyraźną ochronę RGC niż każda z substancji z osobna (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Co ważne, te badania konsekwentnie łączą korzyści resweratrolu z aktywacją SIRT1 i zmniejszoną ROS. Na przykład, przegląd dotyczący jaskry zauważa, że „leczenie resweratrolem i nadekspresja SIRT1… opóźniają utratę RGC i zmniejszają stres oksydacyjny” w modelach uszkodzeń nerwu wzrokowego (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Sugeruje to, że resweratrol działa w dolnym biegu wyzwalaczy zapalnych, aby złagodzić uszkodzenia oksydacyjne. Podsumowując, dane zwierzęce są przekonywujące, że resweratrol może chronić RGC w modelach jaskry, wspierając mitochondria, działając jako antyoksydant i prawdopodobnie poprawiając autofagię.

Dowody ludzkie: Luki i nowe wyniki

Pomimo dużej obietnicy przedklinicznej, badania na ludziach dotyczące resweratrolu w jaskrze są praktycznie nieobecne. Żadne duże randomizowane badania nie testowały suplementacji resweratrolem w celu ochrony nerwu wzrokowego. Systematyczny przegląd tej dziedziny explicite zauważa “niedobór odpowiednich dowodów” z badań klinicznych (www.frontiersin.org). Niektóre przypadki i małe badania dotyczyły pokrewnych chorób oczu (np. retinopatia cukrzycowa) lub połączonych formuł, ale dobrze zaprojektowane badania dotyczące neuroprotekcji w jaskrze pozostają w toku.

Jednym z pokrewnych przykładów jest wysokodawkowy witamina B3 (nikotynamid), który zwiększa poziom NAD⁺, a tym samym wspiera SIRT1, był testowany w jaskrze. W małym badaniu krzyżowym doustny nikotynamid znacznie poprawił funkcję wewnętrznej siatkówki (wzór ERG) przez miesiące, niezależnie od IOP (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). To podkreśla, że ukierunkowanie na metabolizm NAD⁺/SIRT1 może wpłynąć na RGC u ludzi. Czy resweratrol samodzielnie, czy w połączeniu z prekursorami NAD⁺, może przenieść te efekty przedkliniczne na pacjentów pozostaje otwartym pytaniem. Biorąc pod uwagę długotrwałe stosowanie resweratrolu jako suplementu i jego korzystny profil bezpieczeństwa, pilotażowe badania wśród pacjentów z jaskrą byłyby logicznym kolejnym krokiem, ale do tego czasu baza dowodowa opiera się na zwierzętach.

Biodostępność, dawkowanie i dostarczanie

Główną przeszkodą do zastosowania klinicznego jest słaba biodostępność resweratrolu. Doustny resweratrol jest szybko metabolizowany do glukuronidów i siarczków, prowadząc do niskiego poziomu aktywnego transizomeru w osoczu. Na przykład, badanie na ludziach wykazało, że 150 mg resweratrolu w nowej formulacji dysperyjnej wyprodukowało tylko podwójne poziomy krwi w porównaniu do standardowej tabletki, a C_max w granicach kilku setek nanomolarów (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nawet przy zoptymalizowanych formulacjach, typowe dawki suplementów (≤500 mg/dzień) osiągają niskie mikromolowe lub submikromolowe stężenia osocza. Zgodnie z tym, badanie dotyczące biodystrybucji w okulistyce wykazało, że po doustnej suplementacji resweratrolu, wolny resweratrol w oku był prawie niedetectowalny; tylko metabolity resweratrolu były mierzalne (np. 17 nmol/L w spojówce, niskie nanomolarne w cieczy szklistej) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Innymi słowy, oko widzi bardzo mało niezmienionego leku, chyba że zastosowane są bardzo wysokie dawki lub specjalne metody dostarczania (np. nanonośniki).

Aby to przezwyciężyć, badane są różne strategie. Jedną z nich jest wykorzystanie analogów takich jak pterostilben, który ma podobną aktywność, ale ~5× wyższą biodostępność doustną (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Inną jest połączenie resweratrolu z substancjami zwiększającymi wchłanianie lub dostarczanie go za pomocą systemów o przedłużonym uwalnianiu. Interesującym podejściem jest współuzupełnianie z prekursorami NAD⁺. Resweratrol działa, zużywając NAD⁺ (tak samo jak sirtuiny), więc zwiększenie poziomu NAD⁺ może wzmocnić jego działanie. Badacze nutraceutyczni zaproponowali połączenie resweratrolu z NMN lub nikotynamidem w celu synergistycznego wspierania osi NAD⁺/SIRT1 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). W tym kontekście, wysokodawkowy nikotynamid (witamina B3) samodzielnie wykazał sygnały neuroprotekcyjne w badaniach jaskry (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) i trwają badania NR (nikotynamid rybozyd). Jako praktyczny przewodnik dotyczący dawkowania, dawki resweratrolu badane u ludzi wynoszą od ~100 mg do kilku gramów dziennie przez krótkie okresy. W eksperymentach jaskrowych na gryzoniach, efektywne były dawki kilku setek mg/kg (w przeliczeniu na człowieka) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), ale takie poziomy są trudne do osiągnięcia klinicznie. Do czasu uzyskania danych długoterminowych dotyczących ludzi, klinicyści najprawdopodobniej pozostaną przy niskich dawkach, jak używano w małych badaniach metabolicznych/onkologicznych (np. 1–2 g/dzień).

Bezpieczeństwo i interakcje z lekami i suplementami

Resweratrol jest ogólnie dobrze tolerowany w umiarkowanych dawkach, choć w niektórych badaniach zgłaszano łagodne działania niepożądane (np. problemy żołądkowo-jelitowe, ból głowy). Jednak, ponieważ może wpływać na metabolizm leków, konieczna jest ostrożność. Badania in vitro pokazują, że trans-resweratrol niekompetytywnie hamuje kilka enzymów cytochromu P450 (szczególnie CYP3A4, CYP2C9, CYP1A2) oraz enzymy UGT (np. UGT1A1) na niskich poziomach mikromolowych (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Implikuje to, że resweratrol mógłby zwiększać poziom leków krążących w organizmie, które są metabolizowane przez te szlaki. Wsparciem tego jest fakt, że myszy, którym podawano dietę wysokoresweratrolową, miały dramatycznie wydłużony czas protrombinowy po podaniu warfaryny (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Konkretnie, 0.5% diety resweratrolu (wysoka dawka) znacząco wydłużała PT i APTT u myszy leczonych warfaryną, mimo że enzymy wątroby nie zmieniły się (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tak więc, resweratrol może potęgować działanie antykoagulantów i prawdopodobnie innych leków.

Leki, które mogą interagować to: leki przeciwzakrzepowe (warfaryna), leki przeciwpadaczkowe, środki przeciwnowotworowe i inne o wąskich oknach terapeutycznych. Resweratrol ma również wpływ na agregację płytek krwi i szlaki tlenku azotu, co oznacza, że efekty addytywne z aspiryną lub środkami rozszerzającymi naczynia są możliwe. Z korzystnej strony, resweratrol może umiarkowanie obniżać LDL i poprawiać funkcję naczyniową, co może być korzystne dla pacjentów z ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych. Ostatecznie, każde badanie dotyczące resweratrolu w jaskrze powinno monitorować interakcje i rozważyć wykluczenie pacjentów przyjmujących kluczowe leki metabolizowane przez CYP lub dostosowanie dawek.

Przyszłe kierunki i wyznaczniki

Biorąc pod uwagę brak badań na ludziach, kolejne kroki powinny obejmować starannie zaprojektowane badania kliniczne. Aby wykryć neuroprotekcję, badania muszą używać odpowiednich wyznaczników. Tradycyjne badania dotyczące jaskry opierają się na postępie w polu widzenia, ale jest to proces wolny. Nowsze analizy sugerują, że krótsze wskaźniki, takie jak slope średniej odchylki (MD) z automatycznej perymetrii, silnie korelują z długoterminowymi wynikami (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ostatnie badanie wykazało, że oczy z szybkim spadkiem MD po 2 latach miały dziesięć razy większe prawdopodobieństwo osiągnięcia punktów końcowych postępu zdefiniowanych przez FDA, co sugeruje, że slope MD może być wykonalnym podstawowym punktem końcowym w badaniu trwającym 1–2 lata (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ponadto, miary strukturalne, takie jak grubość warstwy włókien nerwowych siatkówki (RNFL) za pomocą OCT, mogą dostarczyć obiektywnych danych na temat integralności nerwu wzrokowego. Łącząc funkcjonalne (VF MD) i strukturalne (OCT) punkty końcowe, można zmniejszyć wymagane wielkości próbek (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Testy elektrofizjologiczne (wzór ERG, VEP) mogą również oceniać funkcję RGC i zostały użyte jako punkty końcowe w innych badaniach neuroprotekcyjnych.

Realistycznie, badanie resweratrolu u ludzi zaczęłoby się od małego badania pilotującego. Na przykład, rekrutując pacjentów z jaskrą narażonych na progresję i losowo przydzielając do grupy resweratrolowej (plus wzmacniacz NAD⁺) w porównaniu do placebo, można ocenić zmiany w grubości RNFL lub nachyleniu MD w ciągu 1–2 lat. Wyznaczniki biomarkerów (np. ogólnoustrojowe markery stresu oksydacyjnego, obrazowanie siatkówki mikrokrążenia) mogą dostarczyć informacji mechanistycznych. Biorąc pod uwagę farmakokinetykę resweratrolu, pomiar poziomów krwi i wewnątrzgałkowych resweratrolu oraz jego metabolitów podczas badania również byłby informacyjny. Monitorowanie bezpieczeństwa powinno obejmować badania krwi i profile koagulacji (szczególnie jeśli pacjenci przyjmują jakiekolwiek leki przeciwzakrzepowe). Nawet pośrednie wyniki, takie jak stabilizacja funkcji RGC lub pola widzenia, mogłyby uzasadnić większe badania.

Podsumowanie

Podsumowując, dane in vitro i zwierzęce silnie wskazują, że resweratrol — mimetyk ograniczenia kalorycznego poprzez SIRT1 — może wspierać funkcję mitochondrialną, aktywować obrony antyoksydacyjne i chronić komórki zwojowe siatkówki w modelach jaskry (www.frontiersin.org) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Te efekty prawdopodobnie wynikają z wzmocnionej aktywności SIRT1, zwiększonej biogenezy mitochondrialnej oraz usuwania uszkodzonych organelli. Jednak dowody ludzkie są praktycznie nieobecne. Wyzwania związane z translacją obejmują niską biodostępność doustną resweratrolu i potrzebę zdefiniowania praktycznego dawkowania. Potencjalne rozwiązania obejmują stosowanie biodostępnych analogów (pterostilben), połączenie z prekursorami NAD⁺ (nikotynamid, wzmacniacze NAD) oraz nowatorskie systemy dostarczania. Bezpieczeństwo wydaje się akceptowalne, ale interakcje z lekami i nutraceutykami (np. z antykoagulantami) muszą być monitorowane. Ostatecznie, starannie zaprojektowane badania kliniczne są potrzebne, aby sprawdzić, czy ten obiecujący „mimetyk ograniczenia kalorycznego” rzeczywiście może chronić nerw wzrokowy. Wykonalne wyznaczniki, takie jak krótko-terminowe nachylenia w polu widzenia lub zmiany RNFL mierzone OCT, mogłyby przyspieszyć takie badania. Dopóki to nie nastąpi, hipoteza pozostaje przekonująca, ale nieudowodniona: resweratrol może chronić nerw wzrokowy, wykorzystując sieć obrony SIRT1/mitochondriów, ale musimy postępować ostrożnie, aby potwierdzić jego rolę w jaskrze u ludzi.