imunski odziv, celična delitev in celična smrt, podvojevanje
DNA, sodelujejo pri preoblikovanju in razgradnji zunajceli-
čnega matriksa, pri vzdrževanju hemostaze ter pri celjenju
ran (1). 
1Uvod 
Peptidaze so proteolitični encimi, ki katalizirajo hidrolizo
peptidne vezi (1). Sprva je bila vloga peptidaz poznana le
pri razgradnji proteinov v prebavni verigi, kasneje pa se je
izkazalo, da je njihova vloga v človeškem organizmu bi-
stveno kompleksnejša (1). Peptidaze s svojim delovanjem
uravnavajo številne biološke procese v organizmu, kot so
403 farm vestn 2022; 73
POMEN CISTEINSKIh
PEPTIDAZ PRI
NEVRODEGENERATIVNIh
BOLEZNIh
IMPORTANCE OF
CYSTEINE
PEPTIDASES IN
NEURODEGENERATIVE
DISORDERS
AVTORJI / AUThORS:
asist. Lara Bolčina, mag.farm.1
prof. dr. Janko Kos, univ. dipl. kem.1, 2
izr. prof. dr. Anja Pišlar, mag. farm.1
1 Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani,
Aškerčeva cesta 7, 1000 Ljubljana
2 Inštitut Jožef Stefan, 
Jamova cesta 39, 1000 Ljubljana
NASLOV ZA DOPISOVANJE / CORRESPONDENCE:
E-mail: bolcina.lara@gmail.com
POVZETEK
Živčni sistem predstavlja široko raziskovalno po-
dročje za razvoj novih učinkovin, primernih za zdra-
vljenje nevroloških in nevrodegenerativnih bolezni.
Pri tem imajo pomembno vlogo cisteinske peptidaze
in drugi lizosomski proteini, ki s svojim delovanjem
vplivajo na sintezo in razgradnjo možganskih pepti-
dov ter tako regulirajo številne fiziološke in patološke
procese v organizmu. Ključni pomen pri z vnetjem
povezani nevrodegeneraciji ima aktivirana mikroglija,
ki s sproščanjem cisteinskih peptidaz vpliva na raz-
voj Alzheimerjeve in Parkinsonove bolezni. Proteo-
litično aktivnost cisteinskih peptidaz lahko regulirajo
endogeni ali eksogeni zaviralci; slednji odpirajo mož-
nosti za razvoj novih terapevtskih pristopov za zdra-
vljenje nevrodegenerativnih bolezni.
KLJUČNE BESEDE: 
Alzheimerjeva bolezen, cisteinski katepsini, nevro-
degeneracija, Parkinsonova bolezen, vnetni odziv
ABSTRACT
The nervous system represents a broad field of po-
tential pharmacological targets suitable for the de-
velopment of new compounds for the treatment of
neurological and neurodegenerative diseases. To
date, a lot of research has focused on the role of
cysteine peptidases, which play an important role
in degradation of brain peptides playing either a
neuroprotective or neurodegenerative role. Activated
microglia has a significant role in inflammation-re-
lated neurodegeneration. By releasing cysteine
cathepsins it promotes the development of
Alzheimer's and Parkinson's disease. The prote-
olytic activity of cysteine cathepsins can be regu-
lated by endogenous or exogenous inhibitors. Ex-
ogenous inhibitors open up possibilities for the
development of new therapeutic approaches for
the treatment of neurodegenerative diseases.
KEY WORDS: 
Alzheimer's disease, cysteine cathepsins, inflam-
mation, neurodegeneration, Parkinsons's disease
P
R
E
G
LE
D
N
I Z
N
A
N
S
TV
E
N
I Č
LA
N
K
I  
Večina cisteinskih peptidaz je prisotnih v vseh tkivih, med-
tem ko je izražanje drugih značilno za določena tkiva, kjer
imajo specifično vlogo pri različnih procesih v organizmu
(6). Zaradi slednjega mora biti za normalno fiziološko delo-
vanje katepsinov njihova aktivnost skrbno uravnavana na
več ravneh, saj lahko povečana proteolitična aktivnost pri-
vede do patoloških stanj, kot so razvoj in napredovanje
raka, srčno-žilne, vnetne in nevrodegenerativne bolezni (1). 
V zadnjem desetletju so cisteinskim peptidazam pripisali
pomembno vlogo pri razvoju in napredovanju nevrodege-
nerativnih bolezni, med katerimi sta najpogostejši Parkin-
sonova in Alzheimerjeva bolezen. Patološke spremembe v
možganih so povezane s pospešenim upadanjem kogni-
tivnih in spominskih funkcij, ki jih spremljata spremenjeno
izražanje in aktivnost cisteinskih peptidaz. V normalnih fi-
zioloških pogojih se katepsini B, F, h in L nahajajo po ce-
lotnem centralnem živčnem sistemu (CŽS), preostale ka-
tepsine pa najdemo le v določenih možganskih celicah (7,
8). Katepsina C in S najdemo pretežno v celicah mikroglije,
katepsin V pa v možganski skorji in hipokampusu (7). 
Mesta izražanja in delovanje posameznih cisteinskih pep-
tidaz, značilnih za centralni živčni sistem, so povzeti v pre-
glednici 1.
3ciSteinSke peptidaze vnevRodeGeneRativniHpRoceSiH
Motnje v povečanem izražanju katepsinov in njihovo sproš-
čanje iz lizosomov lahko vodijo v razvoj nevrodegenerativnih
procesov, ki lahko povzročijo nastanek in razvoj Alzhei-
Poznavanje njihove fiziološke vloge je pomembno za razu-
mevanje njihove vpletenosti v patološke procese (1). Pep-
tidaze se pretežno nahajajo v vezikularnem sistemu endo-
somov/lizosomov, najdemo pa jih tudi v jedru, citosolu, na
celični membrani ali v zunajceličnem prostoru (2). Glede
na mesto hidrolize peptidne vezi peptidaze razdelimo na
endopeptidaze in eksopeptidaze. Prve cepijo peptidno vez
znotraj polipeptidne verige proteinov, druge pa na N-koncu
(aminopeptidaze) oziroma C-koncu (karboksipeptidaze)
polipeptidne verige (3). Glede na katalitsko skupino v aktiv-
nem mestu jih razdelimo na serinske, cisteinske, aspar-
tatne, glutamatne, asparaginske, treoninske, metalopepti-
daze in peptidaze mešanega tipa (4).
2ciSteinSke peptidaze
Najobsežnejšo skupino peptidaz predstavljajo cisteinske
peptidaze, del teh pa so lizosomske cisteinske peptidaze,
ki jih krajše imenujemo kar katepsini. Mednje uvrščamo 11
človeških cisteinskih katepsinov (katepsini B, C, F, h, K, L,
O, S, V, X in W) (4). Večina izmed njih je endopeptidaz (ka-
tepsini F, K, L, O, S, V), medtem ko eksopeptidazno aktiv-
nost izkazujeta katepsina C (aminopeptidaza) in X (kar-
boksimonopeptidaza). Katepsina B in h izkazujeta tako
endopeptidazno kot tudi eksopeptidazno aktivnost. Ustre-
zno delovanje in aktivnost katepsinov zagotavlja rahlo kislo
okolje znotraj lizosomov, njihova inaktivacija, z izjemo ka-
tepsina S, pa poteče pri nevtralnem ph v citosolu in zu-
najceličnem okolju (5). 
404
P
O
M
E
N
 C
IS
TE
IN
S
K
Ih
 P
E
P
TI
D
A
Z
 P
R
I N
E
V
R
O
D
E
G
E
N
E
R
AT
IV
N
Ih
 B
O
LE
Z
N
Ih
farm vestn 2022; 73
Preglednica 1: Mesta izražanja in biološka vloga posameznih cisteinskih peptidaz v centralnem živčnem sistemu (6, 7, 9, 10).
Table 1: Locations and biological roles of cysteine peptidases in the central nervous system (6, 7, 9,10).
Cisteinska peptidaza Mesto izražanja Biološka vloga 
Katepsin B nevroni, mikroglija
razgradnja proteinov zunajceličnega matriksa (kolagen tipa IV,
laminin, fibronektin), delitev celic, razvoj nevronov
Katepsin C nevroni regulacija delovanja nevronov
Katepsin F nevroni razgradnja celičnih proteinov, lipidov
Katepsin h astrociti sinteza, metabolizem in inaktivacija nevropeptidov
Katepsin L
nevroni, astrociti,
mikroglija
biosinteza peptidnih nevrotransmitorjev (nevropeptid Y, dinorfin,
holecitokinin)
Katepsin S mikroglija predstavitev antigenov, komunikacija mikroglija-nevroni
Katepsin V nevroni biosinteza peptidnih nevrotransmitorjev (nevropeptid Y, enekfalin)
Katepsin X
nevroni, astrociti,
mikroglija, oligodendrociti
razgradnja celičnih proteinov, biosinteza bradikinina, regulacija
apoptoze
405 farm vestn 2022; 73
P
R
E
G
LE
D
N
I Z
N
A
N
S
TV
E
N
I Č
LA
N
K
I  
merjeve in Parkinsonove bolezni, tauopatije in huntingove
bolezni. Okvara vezikularnega lizosomsko/endosomskega
sistema v možganskih celicah je povezana z aktivacijo mi-
kroglije, ki največkrat vodi v propad nevronov (7, 11, 12).
Pro-vnetni mediatorji, ki jih sprošča aktivirana mikroglija,
hitro sprožijo nadaljnjo aktivacijo okoliških celic mikroglije
in astrocitov, kar vodi do vnetja v centralnem živčnem si-
stemu. Po drugi strani pa propadajoči nevroni v svojo oko-
lico sproščajo številne dejavnike, ki vzdržujejo nadaljnjo
aktivacijo mikroglije. To ustvarja vzajemno razmerje med
aktivacijo mikroglije in smrtjo nevronov, ki skupno prispevata
k napredovanju nevrodegenerativnih procesov (6).
3.1 AKTIVACIJA MIKROGLIJE
Vzrok za propadanje nevronov in posledično za razvoj ne-
vrodegenerativnih boleznih je povezan z vnetnimi procesi,
ki se dogajajo v centralnem živčnem sistemu. Pri tem imajo
pomembno vlogo celice mikroglije, prirojene imunske celice
možganov, ki jim pravimo tudi imunski sistem možganov.
Pri aktivaciji mikroglije so udeležene številne molekule, kot
so endogeni vnetni mediatorji, nevrotoksini ter eksogene
patogene bakterije in virusi (6, 7, 13). Aktivirana mikroglija
se odzove na možgansko poškodbo s sproščanjem vnetnih
citokinov, ki s fagocitozo odstranjujejo poškodovane celice
(7, 14). Poleg vnetnih citokinov aktivirana mikroglija v svojo
okolico izloča tudi superoksidne anione in nevrotoksine
kot tudi katepsine B, C, L, S in X. Ti se sproščajo iz aktivi-
rane mikroglije in so odgovorni za propad aksonskih in
mielinskih proteinov, za pretvorbo proteinskih prekurzorjev
v aktivne peptidne nevrotransmitorje, za razgradnjo pro-
teinov zunajceličnega matriksa ter za ojačenje apoptoznih
signalnih poti, s čimer sprožijo smrt nevronov (7, 12, 15)
(slika 1).
3.2 PROPAD NEVRONOV
Katepsini, ki se sprostijo iz aktivirane mikroglije, s svojo
aktivnostjo preko različnih signalnih poti vplivajo na mo-
žgansko vnetje, ki povzroči smrt nevronov. Udeleženi so
pri procesih avtolize, celični nekrozi, pri razgradnji celičnega
matriksa ter so mediatorji programirane celične smrti (16).
Zunajcelični katepsini B, L in X spodbujajo možgansko
vnetje preko aktivacije jedrnega dejavnika kapa B (NF-κB),
katepsin B lahko dodatno povzroči smrt nevronov preko
spodbujenega izražanja in izločanja intelevkina 1β ter preko
cepitve proapoptotičnega proteina Bid. Katepsin C spod-
buja nastajanje kemokinov, medtem ko katepsin S z raz-
gradnjo komponent zunajceličnega matriksa povzroči mi-
gracijo mikroglije (6). Pomembno vlogo v
nevrodegenerativnih boleznih ima tudi katepsin X. V fizio-
loških pogojih je njegovo izražanje omejeno na celice imun-
skega sistema, kot so monociti, makrofagi in dendritične
celice (17, 18). Izražanje katepsina X in njegova proteolitična
aktivnost pa se močno poveča pri nevrodegenerativnih
procesih, zlasti v glija celicah in staranih nevronih (19–21).
Slika 1: Aktivacija celic mikroglije in z njo povezana nevrodegeneracija. Sprožilci vnetja izzovejo aktivacijo celic mikroglije, ki s sproščanjem
toksičnih molekul in katepsinov povzročijo poškodbo in propad nevronov, kar vodi v razvoj nevrodegenerativnih bolezni (7, 14).
Figure 1: Microglial cell activation and neurodegeneration. Inflammatory triggers provoke the activation of microglial cells, which are
responsible for the release of toxic molecules and cathepsins that cause neuronal damage leading to neurodegenerative diseases (7, 14).
406
P
O
M
E
N
 C
IS
TE
IN
S
K
Ih
 P
E
P
TI
D
A
Z
 P
R
I N
E
V
R
O
D
E
G
E
N
E
R
AT
IV
N
Ih
 B
O
LE
Z
N
Ih
farm vestn 2022; 73
Na mišjem modelu Alzheimerjeve bolezni so dokazali po-
višano izražanje katepsina X v celicah mikroglije, ki obdajajo
amiloidne plake (19–21), kjer med drugim sodeluje pri ce-
pitvi C-končnega dela γ-enolaze. S cepitvijo zadnjih dveh
aminokislin γ-enolaze katepsin X zavre njeno nevrotrofično
in nevroprotektivno aktivnost (8, 20, 21). Poleg tega so na
celičnem modelu Parkinsonove bolezni nakazali njegovo
vlogo pri apoptozi nevronov, povzročeni z nevrotoksinom
6-hidroksidopaminom, kjer naj bi sodeloval pri aktivaciji si-
gnalne poti NF-κB (7).  
4ciSteinSke peptidaze vnevRodeGeneRativniHBolezniH
Nevrodegenerativne bolezni, kot sta Alzheimerjeva in Par-
kinsonova bolezen, prizadenejo desetine milijonov ljudi po
vsem svetu. S staranjem svetovnega prebivalstva se bo
število bolnikov s temi boleznimi še povečevalo. Zaradi
naraščajočega števila bolnikov predstavljajo nevrodege-
nerativne motnje velik zdravstveni in ekonomski zalogaj,
veča pa se tudi povpraševanje po novih terapijah za njihovo
preprečevanje in zdravljenje. Zaradi slednjega je izrednega
pomena poznavanje patogenih dejavnikov, ki prispevajo k
razvoju teh bolezni, med katere spadajo tudi cisteinski ka-
tepsini (1, 6, 12).
4.1 VLOGA CISTEINSKIh KATEPSINOV
PRI ALZhEIMERJEVI BOLEZNI
Alzheimerjeva bolezen je najpogostejša nevrodegenerativna
bolezen in je glavni vzrok za razvoj demence pri starostnikih.
Bolezen povzroči kognitivne napake, ki v prvi vrsti vplivajo
na spomin, funkcijo presoje, izražanja in predstave. Zaradi
njene čedalje večje pojavnosti je v središču številnih razi-
skav. Bolezen so prvič opisali leta 1906, ko je nemški
zdravnik Alois Alzheimer pri obdukciji možganov bolnice z
znaki demence opazil nenavadne usedline okrog in znotraj
živčnih celic, ki jih danes imenujemo senilni oz. amiloidni
plaki. V stoletju od takrat so znanstveniki naredili velik na-
predek pri razumevanju, kako Alzheimerjeva bolezen vpliva
na možgane, in se naučili, kako izboljšati življenje prizadetim
posameznikom in družinam (22).
Na molekulskem nivoju so za patogenezo Alzheimerjeve
bolezni značilne vnetne in oksidativne spremembe nevro-
Slika 2: Vloga katepsinov pri procesiranju amiloida β (Aβ). Cepitev amiloidnega prekurzorskega proteina (APP) z β-sekretazo in nato z γ-
sekretazo povzroči nastanek amiloida β, pri čemer katepsini B, L in S izkazujejo β-sekretazno aktivnost. Nastali fragmenti amiloida β tvorijo
škodljive oligomere, ki se združujejo v amiloidne plake (12, 23).
Figure 2: The role of cathepsins in the amyloid beta processing (Aβ). The cleavage of amyloid precursor protein (APP) by β-secretase and
subsequently by γ-secretase results in the production of an amyloid beta. Cathepsins B, L and S display β-secretase activity. The externally
released amyloid beta fragments form toxic oligomers that are eventually packaged in amyloid plaques (12, 23).
407 farm vestn 2022; 73
P
R
E
G
LE
D
N
I Z
N
A
N
S
TV
E
N
I Č
LA
N
K
I  
nov ter nepravilna zvitja proteinov. Spremembe vodijo v
propad sinaptičnih stikov in smrt nevronov, ki se kopičijo v
amiloidnih plakih. Eden izmed glavnih proteinov, odgovornih
za nastanek amiloidnih plakov, je amiloid β, polipeptid, ki
nastane s proteolitično cepitvijo amiloidnega prekurzor-
skega proteina (11, 12). Za proteolitično cepitev slednjega
v toksični fragment amiloida β so v večji meri odgovorne
α-, β- in γ-sekretaze, pri čemer katepsini B, L in S izkazujejo
proteolitično aktivnost β-sekretaz (12, 23) (slika 2). 
V patologiji Alzheimerjeve bolezni je udeležen tudi katepsin
X. Nastajanje amiloidnih plakov izzove aktivacijo mikroglije,
pri čemer pride do sproščanja vnetnih citokinov, toksinov
in katepsinov, med drugimi tudi katepsina X, ki izniči ne-
vroprotektivno delovanje γ-enolaze, ki sicer s svojim delo-
vanjem v veliki meri zmanjša toksično delovanje amiloida
β (21, 24). Na živalskih modelih z Alzheimerjevo boleznijo
so zaviralci cisteinskih peptidaz izkazali terapevtski poten-
cial, saj so zmanjšali nastajanje amiloida β v celicah in iz-
boljšali pomanjkanje spomina (23). V raziskavi na mišjem
modelu z Alzheimerjevo boleznijo je zaviranje katepsina B
z ireverzibilnim zaviralcem cisteinskih peptidaz E-64d in
sorodnim zaviralcem katepsina B, CA074Me, pokazalo
zmanjšano nastajanje amiloida β in znatno izboljšanje zna-
kov izgube spomina (25, 26), prav tako je tudi izbitje gena
za katepsin B pri miših zmanjšalo nastajanje amiloidnih
plakov (27). Zaradi teh ugotovitev in poznavanja delovanja
cisteinskih katepsinov pri amiloidogenih nevrodegenera-
tivnih procesih predstavljajo katepsini obetavne terapevtske
tarče za razvoj zaviralcev, s katerimi bi lahko preprečili ali
upočasnili napredek Alzheimerjeve bolezni (23).
4.2 VLOGA CISTEINSKIh KATEPSINOV
PRI PARKINSONOVI BOLEZNI
Parkinsonova bolezen, druga najpogostejša nevrodegene-
rativna bolezen, ki prizadene predvsem telesno gibanje bol-
nika, se odraža s tremorjem v mirovanju, mišični rigidnosti
in upočasnjeni gibljivosti (28). Zanjo je značilno propadanje
dopaminergičnih nevronov v črnem jedru (substantia nigra)
in posledično pomanjkanje dopamina (15, 28). Natančni
mehanizmi, ki vodijo v propad možganskih celic pri PB še
niso znani, eden izmed možnih vzrokov za njihov propad
pa je povezan z aktivacijo mikroglije, kot odziv na vnetne
procese, ki spremljajo nevrodegeneracijo (7). 
Na celičnem modelu in vitro, ki z uporabo 6-hidroksidopa-
mina posnema nevropatološka in biokemijska stanja, zna-
Slika 3: Molekularni mehanizem preprečevanja apoptoze s specifičnimi zaviralci cisteinskih peptidaz. Izpostavljenost 6-hidroksidopaminu (6-
OHDA) poveča izražanje in aktivnost katepsinov L in X, njuna inhibicija s specifičnimi zaviralci pa zmanjša aktivacijo NF-kB in njegov prehod v
jedro celice ter posledično apoptozo celic (15, 29).
Figure 3: Molecular mechanism of the supression of apoptosis by specific inhibitors of cysteine peptidases. Exposure to 6-hydroxydopamine
(6-OHDA) increase the protein levels and activity of cathepsins L and X. Their inhibiton suppresses the NF-kB activation, its translocation to
the nucleus and consequently cell apoptosis (15). 
408
P
O
M
E
N
 C
IS
TE
IN
S
K
Ih
 P
E
P
TI
D
A
Z
 P
R
I N
E
V
R
O
D
E
G
E
N
E
R
AT
IV
N
Ih
 B
O
LE
Z
N
Ih
farm vestn 2022; 73
čilna za Parkinsonovo bolezen, so pokazali pomembno
vlogo nekaterih cisteinskih peptidaz pri s 6-hidroksidopa-
minom spodbujeni apoptozi dopaminergičnih nevronov. 6-
hidroksidopamin poveča izražanje in aktivnost katepsina
L, ki je s sodelovanjem v signalni poti NF-κβ udeležen pri
apoptozi dopaminergičnih nevronskih celic. Zaviranje ka-
tepsina L v humanih nevroblastomskih celicah z ireverzi-
bilnim zaviralcem Z-FY(t-Bu)-DMK je zmanjšalo spodbujeno
apoptozo in s tem propad nevronskih celic (29). 
Prav tako so pokazali povečano izražanje katepsina X v
poškodovanih dopaminergičnih nevronih na celičnem mo-
delu in vitro kot tudi hemiparkinsonskem modelu Parkin-
sonove bolezni in vivo (15, 30, 31). Zaviranje aktivnosti ka-
tepsina X tako in vitro kot in vivo z ireverzibilnim
epoksisukcinilnim zaviralcem AMS36 je izkazalo zaščitno
delovanje preko zmanjšane apoptoze dopaminergičnih ce-
lic (7, 31, 32), hkrati pa se je zaviralec katepsina X izkazal
za učinkovitega pri zaviranju vnetnega odziva aktivirane
mikroglije, ki posredno vodi v apoptozo in propad nevronov
(slika 3) (15). Slednje nakazuje pomembno vlogo cisteinskih
katepsinov, predvsem katepsinov L in X, pri degeneraciji
in propadu dopaminergičnih nevronov v črnem jedru, kar
je značilno za potek Parkinsonove bolezni (15).
5zaviRalci ciSteinSkiHpeptidaz in njiHovateRapevtSka UpoRaBa
Nekontrolirano izražanje in aktivnost cisteinskih peptidaz
lahko povzroči motnje v celični homeostazi, zato je potre-
bno natančno uravnavanje njihovega delovanja (11). Glavni
regulatorji aktivnosti cisteinskih peptidaz v telesu so endo-
geni zaviralci, njihovo povečano aktivnost pri patoloških
procesih pa lahko dodatno uravnavamo z uporabo ekso-
genih zaviralcev (11). Med endogene zaviralce uvrščamo
cistatine, tiropine, propeptidne zaviralce in α2-makroglo-
bulin (1, 33). Najpomembnejši med njimi so cistatini (34).
Endogeni zaviralci katepsinov so splošni zaviralci in niso
selektivni za posamezen katepsin, zato niso tako primerni
za terapevtske namene. Za ta namen preiskujejo nove ek-
sogene, sintezne zaviralce. 
Razvoj sinteznih zaviralcev cisteinskih peptidaz je napre-
doval z razumevanjem njihove biološke vloge. Eksogeni
zaviralci so lahko proteinske in neproteinske molekule, izo-
lirane iz živali, mikroorganizmov, rastlin in gliv, nevtralizirajoča
monoklonska protitelesa ter nizkomolekularne sintezne
spojine (3). 
Med eksogenimi zaviralci sta se kot učinkovita sintezna
ireverzibilna zaviralca izkazali spojini E-64d in CA074, ki
preko zaviranja katepsina B zmanjšujeta ravni toksičnega
fragmenta amiloida β v možganih. Zaviralec katepsina L,
Z-FY(t-Bu)-DMK, značilno zmanjša apoptozo, sproženo s
6-hidroksidopaminom. Podobno tudi ireverzibilni eposuk-
cinilni zaviralec katepsina X, AMS36, izkazuje zaščito zoper
s 6-hidroksidopaminom inducirano nevrodegeneracijo (7).
V fazi raziskovanja so trenutno tudi nekateri triazolni derivati,
ki so se v raziskavah in vitro izkazali kot selektivni in rever-
zibilni zaviralci katepisna X (35) 
Trenutno so v predkliničnih in kliničnih raziskavah zaviralci
z nitrilnimi skupinami (11). Zaviralci katepsina K so se v
tretji fazi kliničnega razvoja izkazali za učinkovite pri zdra-
vljenju osteoporoze, zaviralce katepsina S v kliničnih razi-
skavah vrednotijo za zdravljenje luskavice, nevropatske
bolečine in Chronove bolezni, zaviralci katepsinov B, L in
S pa so v predkliničnih raziskavah za zdravljenje rakavih
bolezni in ateroskleroze (11, 36). 
Razvoj zaviralcev cisteinskih peptidaz se povečuje, saj na-
rašča razumevanje biološke vloge katepsinov in mehaniz-
mov delovanja pri posameznih patoloških procesih, iskanje
zaviralcev pa je čedalje bolj usmerjeno v iskanje selektiv-
nejših, nekovalentnih in reverzibilnih zaviralcev.
6Sklep
Cisteinske peptidaze s svojim delovanjem uravnavajo fizio-
loške procese v organizmu, hkrati pa pomembno prispevajo
k nekaterim patološkim stanjem. Številne patološke nepra-
vilnosti povzročijo motnje v proteolitični aktivnosti katepsinov
in njihovo sproščanje iz lizosomov, kar ima za posledico
razvoj nevrodegenerativnih procesov, ki vodijo do Alzheimer-
jeve, Parkinsonove, huntingove bolezni in tauopatije. Nevro-
degeneracija in z njo povezana aktivacija mikroglije sta glavna
dejavnika v patogenezi nevrodegenerativnih bolezni. Katep-
sini, ki se sproščajo iz mikroglije, so pomembni pro-vnetni
mediatorji, ki s svojim delovanjem povzročijo propad nevro-
nov. Zaradi njihove udeleženosti v številnih patoloških procesih
natančno poznavanje njihove biološke vloge predstavlja iz-
hodišče za razvoj novih molekularnih orodij, s katerimi bi
lahko uravnavali njihovo aktivnost. Pričakujemo, da bo zas-
nova selektivnih in reverzibilnih zaviralcev cisteinskih katep-
sinov izboljšala na peptidaze usmerjeno terapijo in izboljšala
zdravljenje bolnikov z nevrodegenerativnimi motnjami.
409 farm vestn 2022; 73
P
R
E
G
LE
D
N
I Z
N
A
N
S
TV
E
N
I Č
LA
N
K
I  
7liteRatURa
1. Turk B. Targeting proteases: Successes, failures and future
prospects. Nat Rev Drug Discov. 2006;5(9):785–99. 
2. Obermajer N, Doljak B, Kos J. Cysteine cathepsins: Regulators of
antitumour immune response. Expert Opin Biol Ther.
2006;6(12):1295–309. 
3. Kos J, Mitrović A, Mirković B. The current stage of cathepsin B
inhibitors as potential anticancer agents. Vol. 6, Future Medicinal
Chemistry. Future Science; 2014. p. 1355–71. 
4. Rawlings ND, Barrett AJ, Thomas PD, Huang X, Bateman A, Finn
RD. The MEROPS database of proteolytic enzymes, their
substrates and inhibitors in 2017 and a comparison with
peptidases in the PANTHER database. Nucleic Acids Res.
2018;46(D1):D624–32. 
5. Turk B, Dolenc I, Turk D, Kos J, Čolič A, Stoka V, et al. Regulation
of the Activity of Lysosomal Cysteine Proteinases by pH-Induced
Inactivation and/or Endogenous Protein Inhibitors, Cystatins. Biol
Chem Hoppe Seyler. 1995;376(4):225–30. 
6. Pišlar A, Bolčina L, Kos J. New insights into the role of cysteine
cathepsins in neuroinflammation. Vol. 11, Biomolecules. 2021. 
7. Pišlar A, Kos J. Cysteine cathepsins in neurological disorders. Mol
Neurobiol. 2014;49(2):1017–30. 
8. Obermajer N, Doljak B, Jamnik P, Fonović UP, Kos J. Cathepsin X
cleaves the C-terminal dipeptide of alpha- and gamma-enolase
and impairs survival and neuritogenesis of neuronal cells. Int J
Biochem Cell Biol. 2009;41(8–9):1685–96. 
9. Tran A, Silver J. Cathepsins in neuronal plasticity. Neural Regen
Res. 2021 Jan 1;16(1):26. 
10. Ni J, Lan F, Xu Y, Nakanishi H, Li X. Extralysosomal cathepsin B in
central nervous system: Mechanisms and therapeutic
implications. Brain Pathol. 2022;e13071. 
11. Stoka V, Turk V, Turk B. Lysosomal cathepsins and their regulation
in aging and neurodegeneration. Ageing Res Rev. 2016;32:22–37. 
12. Haque A, Banik N, Ray S. New Insights into the Roles of
Endolysosomal Cathepsins in the Pathogenesis of Alzheimers
Disease: Cathepsin Inhibitors as Potential Therapeutics. CNS
Neurol Disord - Drug Targets. 2008;7(3):270–7. 
13. Block ML, Zecca L, Hong JS. Microglia-mediated neurotoxicity:
Uncovering the molecular mechanisms. Nat Rev Neurosci. 2007
Jan;8(1):57–69. 
14. Lull ME, Block ML. Microglial Activation and Chronic
Neurodegeneration. Neurotherapeutics. 2010;7(4):354–65. 
15. Pišlar AH, Zidar N, Kikelj D, Kos J. Cathepsin X promotes 6-
hydroxydopamine-induced apoptosis of PC12 and SH-SY5Y
cells. Neuropharmacology. 2014;82:121–31. 
16. Leist M, Ja M, Lundbeck HAS, Valby D-. Triggering of apoptosis
by cathepsins. 2001;324–6. 
17. Kos J, Sekirnik A, Premzl A, Bergant VZ, Langerholc T, Turk B, et
al. Carboxypeptidases cathepsins X and B display distinct protein
profile in human cells and tissues. Exp Cell Res. 2005 May
15;306(1):103–13. 
18. Kos J, Jevnikar Z, Obermajer N. The role of cathepsin X in cell
signaling. Cell Adhes Migr. 2009;3(2):164–6. 
19. Wendt W, Zhu XR, Lübbert H, Stichel CC. Differential expression
of cathepsin X in aging and pathological central nervous system of
mice. Exp Neurol. 2007;204(2):525–40. 
20. Pišlar AH, Kos J. C-terminal peptide of γ-enolase impairs amyloid-
β-induced apoptosis through p75NTR signaling. NeuroMolecular
Med. 2013;15(3):623–35. 
21. Hafner A, Glavan G, Obermajer N, Živin M, Schliebs R, Kos J.
Neuroprotective role of γ-enolase in microglia in a mouse model
of Alzheimer’s disease is regulated by cathepsin X. Aging Cell.
2013;12(4):604–14. 
22. Hasanbasic S, Jahic A, Karahmet E, Sejranic A, Prnjavorac B.
THE ROLE OF CYSTEINE PROTEASE IN ALZHEIMER
DISEASE. Mater Sociomed. 2016;28(3):235. 
23. Schechter I, Ziv E. Cathepsins S, B and L with aminopeptidases
display β-secretase activity associated with the pathogenesis of
Alzheimer’s disease. Biol Chem. 2011;392(6):555–69. 
24. Hafner A, Obermajer N, Kos J. γ-Enolase C-terminal peptide
promotes cell survival and neurite outgrowth by activation of the
PI3K/Akt and MAPK/ERK signalling pathways. Biochem J.
2012;443(2):439–50. 
25. Hook VYH, Kindy M, Hook G. Inhibitors of cathepsin B improve
memory and reduce β-amyloid in transgenic Alzheimer disease
mice expressing the wild-type, but not the Swedish mutant, β-
secretase site of the amyloid precursor protein. J Biol Chem.
2008;283(12):7745–53. 
26. Hook G, Hook V, Kindy M. The cysteine protease inhibitor,
E64d, reduces brain amyloid-β and improves memory deficits in
alzheimer’s disease animal models by inhibiting cathepsin B, but
not BACE1, β-secretase activity. J Alzheimer’s Dis.
2011;26(2):387–408. 
27. Hook VYH, Kindy M, Reinheckel T, Peters C, Hook G. Genetic
cathepsin B deficiency reduces β-amyloid in transgenic mice
expressing human wild-type amyloid precursor protein.
Biochem Biophys Res Commun. 2009;386(2):284–8. 
28. Hook VYH. Protease pathways in peptide neurotransmission
and neurodegenerative diseases. Cell Mol Neurobiol.
2006;26(4–6):449–69. 
29. Xiang B, Fei X, Zhuang W, Fang Y, Qin Z, Liang Z. Cathepsin L
is involved in 6-hydroxydopamine induced apoptosis of SH-
SY5Y neuroblastoma cells. Brain Res. 2011;1387:29–38. 
30. Pišlar A, Tratnjek L, Glavan G, Živin M, Kos J. Upregulation of
cysteine protease cathepsin X in the 6-hydroxydopamine model
of parkinson’s disease. Front Mol Neurosci.
2018;11(November):1–12. 
31. Pišlar A, Tratnjek L, Glavan G, Zidar N, Živin M, Kos J.
Neuroinflammation-Induced Upregulation of Glial Cathepsin X
Expression and Activity in vivo. Front Mol Neurosci. 2020;13:0–
2. 
32. Pišlar A, Božić B, Zidar N, Kos J. Inhibition of cathepsin X
reduces the strength of microglial-mediated neuroinflammation.
Neuropharmacology. 2017;114:88–100. 
33. Fonović M, Turk B. Cysteine cathepsins and extracellular matrix
degradation. Biochim Biophys Acta - Gen Subj.
2014;1840(8):2560–70. 
34. Breznik B, Mitrović A, T. Lah T, Kos J. Cystatins in cancer
progression: More than just cathepsin inhibitors. Biochimie.
2019;166:233–50. 
35. Fonović UP, Mitrović A, Knez D, Jakoš T, Pišlar A, Brus B, et al.
Identification and characterization of the novel reversible and
selective cathepsin X inhibitors. Sci Rep. 2017;7(1):1–11. 
36. Kramer L, Turk D, Turk B. The Future of Cysteine Cathepsins in
Disease Management. Trends Pharmacol Sci.
2017;38(10):873–98.