Zaļās tējas un resveratrola katehīniem Alcheimera modeļos ir neiroprotektīvas īpašības

Zaļās tējas un resveratrola katehīniem Alcheimera modeļos ir neiroprotektīvas īpašības

Pētījumā, kas nesen publicēts žurnālā Brīvo radikāļu bioloģija un medicīna Pētnieki meklēja neiroprotektīvus savienojumus pret Alcheimera slimību (AD).

Alcheimera slimība, sestais galvenais nāves cēlonis Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV), ir progresējoša neirodeģeneratīva slimība un visizplatītākais demences cēlonis gados vecākiem pieaugušajiem. Arvien vairāk pierādījumu liecina, ka patogēni dažiem pacientiem izraisa amiloīda kaskādi, tau proteīna hiperfosforilāciju un neiro iekaisumu. Jo īpaši 1. tipa herpes simplex vīruss (HSV) ir saistīts kā sporādiskas AD (sAD) etioloģisks līdzeklis.

HSV-1 ir neirotrofisks vīruss, kura izplatība ASV indivīdiem vecumā no 14 līdz 49 gadiem ir 67%. Nesen epidemioloģiskie pētījumi ir ziņojuši par saistību starp antiherpetisku ārstēšanu un zemāku demences risku. Iepriekš autoru laboratorija ziņoja par trīsdimensiju (3D) cilvēka garozas smadzeņu audu modeļa izstrādi herpes izraisītai AD, kas sniedza pierādījumus par AD cēloņsakarību ar HSV-1.

Uzziniet: Neiroprotektīvo savienojumu skrīnings herpes izraisītas Alcheimera slimības šūnu un 3D audu modeļos. Fotoattēla kredīts: bonchan / Shutterstock

Pētījums un rezultāti

Šajā pētījumā pētnieki meklēja neiroprotektīvus savienojumus pret AD. Cilvēka inducētās nervu cilmes šūnas (hiNSC) tika radītas, tieši pārprogrammējot, izmantojot cilvēka priekšādiņas fibroblastus. Šīs šūnas tika inficētas ar HSV-1 ar infekcijas daudzveidību (MOI) 0, 0001. Tika izveidoti cilvēka garozas smadzeņu audu 3D modeļi. Eksperimentālie savienojumi tika pievienoti vienlaikus ar vīrusu inokulātu.

2D šūnu kultūras tika uzturētas 1 nedēļu un apstrādātas imūnkrāsošanai un gēnu ekspresijas analīzei, savukārt 3D modeļi tika uzturēti 10 dienas un apstrādāti kalcija attēlveidošanai un imūnkrāsošanai. Imunofluorescence tika veikta šūnām, kas audzētas 2D kultūrās vai 3D modeļos. Tika kvantificēts beta-amiloīda (Aβ) plāksnēm līdzīgu veidojumu relatīvais lielums un skaits.

Savienojumu bibliotēka ar it kā neiroprotektīvām īpašībām tika apkopota no Pārtikas un zāļu pārvaldes (FDA) apstiprināto zāļu saraksta ne-AD slimībām, augu/uztura bagātinātājiem un uztura līdzekļiem. Turklāt ir pētītas dažādas FDA apstiprinātas zāles, kas uzlabo vai pasliktina kognitīvo funkciju samazināšanos.

Primārais 2D skrīnings tika veikts, izmantojot visu 21 savienojuma bibliotēku, lai novērtētu plāksnēm līdzīgu Aβ veidojumu veidošanos, AD mediatoru mRNS transkriptus (amiloīda prekursoru proteīnu [APP], presenilīnu 1 [PSEN1] un šūnu morfoloģiju. Galvenie kandidāti no 2D ekrāna tika analizēti 3D audu veidošanās modeļos, lai pārbaudītu plāksnīšu un kalcija imidruma tīklu veidošanās integritāti, plāksnītei līdzīgu audu veidošanos.

Lielākajai daļai savienojumu nespēja samazināt HSV-1 izraisīto aplikuma veidošanos, un tie netika apsvērti turpmākiem pētījumiem. Tikai zaļās tējas katehīni, citikolīns, ashwagandha ekstrakts, kurkumīns, resveratrols un metformīns samazināja HSV izraisīto aplikuma laukumu. Jo īpaši ashwagandha tika izslēgta no turpmākās analīzes ievērojamas toksicitātes dēļ.

Citicolīns samazināja Aβ aplikuma veidošanos pie 10 μM un 100 μM 2D kultūrās. 3D audos Aβ aplikuma veidošanos līdzīgi samazināja ārstēšana ar citikolīnu. Tomēr bija ievērojams šūnu skaita samazinājums, kā arī mazāk savstarpēji savienots dendrītu tīkls. Inficētos, bet neapstrādātos 3D audos šaušanas ātrums tika ievērojami samazināts, un ārstēšana ar citikolīnu atcēla šo efektu.

Ārstēšana ar kurkumīnu samazināja plāksnīšu skaitu un lielumu ar HSV-1 inficētām 2D kultūrām. Turklāt kurkumīna apstrāde ar 100 μM izraisīja ievērojamu šūnu nāvi. Ārstēšana ar 10 μM kurkumīnu atjaunoja APP un PSEN1 ekspresijas līmeni līdz neinficētam līmenim. Jāatzīmē, ka 3D audu ārstēšana ar kurkumīnu izraisīja ievērojamu šūnu nāvi, un tāpēc tā netika pētīta tālāk.

Zaļās tējas katehīni samazināja aplikuma veidošanos pie 0,1 μg/ml un 1 μg/ml 2D šūnu kultūrās. 3D audu modeļos zaļās tējas katehīni izraisīja līdzīgu aplikuma samazināšanos kā 2D kultūrās ar augstu šūnu dzīvotspēju. Metformīns arī samazināja aplikuma veidošanos un saglabāja šūnu dzīvotspēju 10 μM un 1 mM koncentrācijās.

Gēnu ekspresija uzrādīja ievērojami zemu APP līmeni, bet palielināja PSEN2 ekspresiju vīrusu inficētajās šūnās. Metformīns saglabāja augstu šūnu dzīvotspēju un aplikuma samazināšanos 3D modeļos. Tomēr metformīns nevarēja novērst HSV infekcijas izraisīto samazināto šaušanas ātrumu.

Resveratrols uzrādīja mērenu aplikuma skaita samazināšanos pie 1 μM un 10 μM, bet pilnībā nomāca aplikuma veidošanos pie 100 μM, neietekmējot šūnu dzīvotspēju. 3D audu modeļi uzrādīja līdzīgu minimālu toksicitāti pie 100 μM ar ievērojamu plankumu samazināšanos kā 2D ekrānā.

Pārtika, kas bagāta ar resveratrolu. Fotoattēlu kredīts: DIVA.photo / Shutterstock

Secinājumi

Rezumējot, pētījums identificēja zaļās tējas katehīnus un resveratrolu kā daudzsološus kandidātus pret aplikumam, funkcionālām neiroprotektīvām īpašībām pret AD un minimālu toksicitāti. Lai gan citikolīna un metformīna terapija parādīja aplikuma nomākšanu un zemu toksicitāti, šie savienojumi neaizsargāja pret HSV izraisītiem neironu signalizācijas traucējumiem. Kopumā pētījums izveidoja vienkāršu platformu anti-AD savienojumu ātrai skrīningam un raksturošanai 2D šūnu kultūrās un cilvēka garozas audu 3D modeļos.

Atsauce:

• Silveira IA, Mullis AS, Cairns DM, et al. Screening neuroprotektiver Verbindungen in Zell- und 3D-Gewebemodellen der Herpes-induzierten Alzheimer-Krankheit. Free Radical Biology and Medicine, 2022. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2022.05.002, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0891584922001770?via%3Dihub#!

.