Силденафил смягчил симптомы митохондриальной болезни у детей

Синдром Лея — тяжелое и неизлечимое митохондриальное заболевание, которое часто проявляется в младенческом или раннем детском возрасте, сопровождается регрессией нервно-психического развития, мышечной слабостью и метаболическими кризами. Этот синдром может быть вызван патогенными вариантами в более чем ста генах ядерной или митохондриальной ДНК (мтДНК), связанных с окислительным фосфорилированием.

Международная группа ученых предложила смягчить проявления митохондриальной дисфункции с помощью силденафила, который наиболее известен как препарат против эректильной дисфункции, но также применяется для лечения легочной артериальной гипертензии и лимфангиом у детей. 

Опыты проводили на клетках-предшественниках нейронов, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) пациентов. Уже известно, что в нейрональных предшественниках, несущих вариант m.9185T>C в гене MT-ATP6, гиперполяризована мембрана митохондрий. Исследователи получили нейрональные предшественники от семи пациентов с синдромом Лея (с этим и другим генетическими вариантами) и восьми здоровых людей. На этой модели провели скрининг библиотеки из 5632 соединений. 

Скрининг выявил ряд веществ с деполяризующим действием. Исключив из дальнейшего анализа токсичные соединения, авторы выявили среди перспективных вариантов два ингибитора фосфодиэстеразы 5 типа (PDE5i). К этой группе относится силденафил, который авторы и выбрали для дальнейшего изучения. 

Силденафил дозозависимо деполяризовал мембрану митохондрий в нейрональных предшественниках людей с синдромом Лея, не проявлял токсичности и не влиял на потенциал мембраны митохондрий в контрольных клетках. 

Мультиомиксный анализ показал, что силденафил модулирует пути нейронального развития на уровне транскриптома и протеома, и смягчает нарушения экспрессии белков. Кроме того, под действием силденафила в клетках-предшественниках нейронов нормализовался уровень метаболитов, важных для энергетического обмена в мозге, в том числе креатина и цистеина. 

Чтобы выяснить, как силденафил влияет на нейроразвитие, дальнейшие опыты проводили на органоидах коры головного мозга. Обработка в течение 24 часов модулировала экспрессию генов, связанных с эмбриональным развитием и сигнальным путем WNT. Кроме того, силденафил способствовал поддержанию гомеостаза кальция.

Нейроны с мутацией в MT-ATP6 или SURF1, моделирующие синдром Лея, отличались более короткими нейритами. Силденафил способствовал росту нейритов в этих клеточных моделях. 

Чтобы оценить терапевтический потенциал силденафила in vivo, ученые провели опыты на мышах с нокаутом гена Ndufs4. С 25-дневного возраста им добавляли силденафил в питьевую воду. Это увеличило продолжительность жизни животных, хотя ни одна мышь на такой терапии все же не дожила до 120 дней. Силденафил снизил мышечную слабость и атаксию, частично нормализовав расход энергии. Кроме того, окрашивание мозга на каспазу-3 и Iba1, показало, что гибель клеток и активация микроглии были снижены у получавших силденафил мышей. 

Другая животная модель — свиньи с нокаутом гена SURF1, у которых наблюдаются выраженные нарушения развития нервной системы. Новорожденные поросята получали лечение сразу после рождения. Их подвижность и активность улучшилась по сравнению с нелеченными поросятами, и продолжительность жизни увеличилась. Некоторые поросята прожили более 261 дня, хотя масса тела у них была ниже нормы. Силденафил также повышал температуру тела поросят, что говорит о влиянии на системный метаболизм. В высоких дозах препарат вызывал микрокровотечения у некоторых животных. 

Учитывая, что силденафил безопасен для применения у детей, ученые в индивидуальном порядке предложили лечение шестерым пациентам в возрасте от двух месяцев до семи лет, у которых были выявлены варианты гена MT-ATP6. На МРТ головы у всех детей обнаружились характерные очаги поражения. 

Одному пациенту пришлось прекратить прием силденафила из-за сыпи, хотя частые эпизоды внезапной мышечной слабости исчезли на фоне лечения и вернулись после прекращения. Во всех остальных случаях силденафил переносился хорошо и улучшал двигательную функцию, а у одного пациента прекратились метаболические кризы. 
Таким образом, ингибиторы фосфодиэстеразы 5 типа, такие как силденафил, способствуют восстановлению метаболизма нейронов при синдроме Лея и могут быть применяться у пациентов. Индивидуальное назначение силденафила облегчило симптомы, однако для подтверждения клинической пользы требуется более масштабное исследование. 

Донорские митохондрии предотвратили развитие митохондриальных заболеваний у детей