Katekiner fra grønn te og resveratrol viser nevrobeskyttende egenskaper i Alzheimers modeller

Katekiner fra grønn te og resveratrol viser nevrobeskyttende egenskaper i Alzheimers modeller

I en studie nylig publisert i tidsskriftet Frie radikaler biologi og medisin Forskere søkte etter nevrobeskyttende forbindelser mot Alzheimers sykdom (AD).

Alzheimers sykdom, den sjette ledende dødsårsaken i USA (USA), er en progressiv nevrodegenerativ sykdom og den vanligste årsaken til demens hos eldre voksne. Økende bevis tyder på at patogener utløser amyloidkaskaden, tau-proteinhyperfosforylering og nevroinflammasjon hos noen pasienter. Spesielt har herpes simplex virus (HSV) type 1 blitt implisert som et etiologisk middel ved sporadisk AD (sAD).

HSV-1 er et nevrotrofisk virus med en prevalens på 67 % hos amerikanske individer i alderen 14 til 49 år. Nylig har epidemiologiske studier rapportert assosiasjoner mellom antiherpetiske behandlinger og lavere risiko for demens. Tidligere rapporterte forfatternes laboratorium utviklingen av en tredimensjonal (3D) menneskelig kortikalt hjernevevsmodell av herpes-indusert AD, som ga bevis for årsakssammenhengen til AD av HSV-1.

Lære: Screening av nevrobeskyttende forbindelser i cellulære og 3D-vevsmodeller av herpes-indusert Alzheimers sykdom. Bildekreditt: bonchan / Shutterstock

Studien og resultatene

I denne studien søkte forskere etter nevrobeskyttende forbindelser mot AD. Human-induserte nevrale stamceller (hiNSCs) ble generert ved direkte omprogrammering ved bruk av humane forhudsfibroblaster. Disse cellene ble infisert med HSV-1 ved en multiplisitet av infeksjon (MOI) på 0,0001. 3D-modeller av menneskelig kortikalt hjernevev ble laget. Eksperimentelle forbindelser ble tilsatt samtidig med viralt inokulum.

2D-cellekulturer ble opprettholdt i 1 uke og behandlet for immunfarging og genekspresjonsanalyse, mens 3D-modeller ble opprettholdt i 10 dager og behandlet for kalsiumavbildning og immunfarging. Immunfluorescens ble utført på celler dyrket i 2D-kulturer eller 3D-modeller. Den relative størrelsen og antallet beta-amyloid (Aβ) plakklignende formasjoner ble kvantifisert.

Et bibliotek med forbindelser med påståtte nevrobeskyttende egenskaper ble satt sammen fra en liste over Food and Drug Administration (FDA)-godkjente legemidler for ikke-AD-sykdommer, urte-/kosttilskudd og næringsmidler. I tillegg har ulike FDA-godkjente medisiner som forbedrer eller forverrer kognitiv nedgang blitt studert.

Den primære 2D-skjermen ble utført ved å bruke hele biblioteket med 21 forbindelser for å påvise dannelsen av plakklignende Aβ-formasjoner, mRNA-transkripter av AD-mediatorer (amyloid forløperprotein [APP], presenilin 1 [PSEN1], og cellemorfologi. Hovedkandidatene fra 2D-skjermen ble vist i dens-3D-nettverks-lignende vevsmodeller, 3D-nettverks-integritetsmodeller. testet.

De fleste forbindelsene klarte ikke å redusere HSV-1-indusert plakkdannelse og ble ikke vurdert for videre studier. Bare katekiner av grønn te, citikolin, ashwagandha-ekstrakt, curcumin, resveratrol og metformin reduserte plakkareal indusert av HSV. Spesielt ble ashwagandha ekskludert fra videre analyse på grunn av betydelig toksisitet.

Citicoline reduserte Aβ-plakkdannelse ved 10 μM og 100 μM i 2D-kulturer. I 3D-vev ble dannelsen av Aβ-plakk tilsvarende redusert ved citikolinbehandling. Imidlertid var det en merkbar nedgang i celleantall sammen med et mindre sammenkoblet dendritisk nettverk. Avfyringshastigheten ble betydelig redusert i infisert, men ubehandlet 3D-vev, og behandling med citikolin opphevet denne effekten.

Curcuminbehandling reduserte antall og størrelse på plakk i HSV-1-infiserte 2D-kulturer. Videre forårsaket curcuminbehandling ved 100 μM betydelig celledød. Behandling med 10 μM curcumin gjenopprettet APP- og PSEN1-ekspresjonsnivåer til uinfiserte nivåer. Merk at curcuminbehandling av 3D-vev forårsaket betydelig celledød og ble derfor ikke studert videre.

Grønn te-katechiner reduserte plakkdannelse ved 0,1 μg/ml og 1 μg/ml i 2D-cellekulturer. I 3D-vevsmodeller forårsaket katekiner av grønn te en lignende reduksjon i plakkbelastning som i 2D-kulturer, med høy cellelevedyktighet. Metformin reduserte også plakkdannelse og bevarte cellelevedyktighet ved konsentrasjoner på 10 μM og 1 mM.

Genekspresjon viste signifikant lave APP-nivåer, men økte PSEN2-ekspresjon i virusinfiserte celler. Metformin opprettholdt høy cellelevedyktighet og plakkreduksjoner i 3D-modeller. Metformin kunne imidlertid ikke forhindre den reduserte fyringshastigheten indusert av HSV-infeksjon.

Resveratrol viste en moderat reduksjon i plakkantall ved 1 μM og 10 μM, men undertrykte fullstendig plakkdannelse ved 100 μM uten å påvirke cellenes levedyktighet. 3D-vevsmodeller viste lignende minimal toksisitet ved 100 μM med en betydelig reduksjon i plakk som i 2D-skjermen.

Mat rik på resveratrol. Bildekreditt: DIVA.photo / Shutterstock

Konklusjoner

Oppsummert identifiserte studien grønn te-katechiner og resveratrol som lovende kandidater for anti-plakkegenskaper, funksjonelle nevrobeskyttende egenskaper mot AD og minimal toksisitet. Selv om citikolin- og metforminbehandlinger viste plakkundertrykkelse og lav toksisitet, beskyttet disse forbindelsene ikke mot HSV-induserte forstyrrelser i nevronal signalering. Samlet etablerte studien en enkel plattform for rask screening og karakterisering av anti-AD-forbindelser i 2D-cellekulturer og 3D-modeller av humant kortikalt vev.

Referanse:

• 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#!

.