Catechinele din ceaiul verde și resveratrolul prezintă proprietăți neuroprotectoare în modelele cu Alzheimer

Catechinele din ceaiul verde și resveratrolul prezintă proprietăți neuroprotectoare în modelele cu Alzheimer

Într-un studiu publicat recent în jurnal Biologie și medicină cu radicali liberi Cercetătorii au căutat compuși neuroprotectori împotriva bolii Alzheimer (AD).

Boala Alzheimer, a șasea cauză de deces în Statele Unite (SUA), este o boală neurodegenerativă progresivă și cea mai frecventă cauză de demență la adulții în vârstă. Creșterea dovezilor sugerează că agenții patogeni declanșează cascada amiloidului, hiperfosforilarea proteinei tau și neuroinflamația la unii pacienți. În special, virusul herpes simplex (HSV) de tip 1 a fost implicat ca agent etiologic în AD sporadic (sAD).

HSV-1 este un virus neurotrofic cu o prevalență de 67% la persoanele din SUA cu vârsta cuprinsă între 14 și 49 de ani. Recent, studii epidemiologice au raportat asocieri între tratamentele antiherpetice și un risc mai scăzut de demență. Anterior, laboratorul autorilor a raportat dezvoltarea unui model tridimensional (3D) de țesut cerebral cortical uman al AD indusă de herpes, care a furnizat dovezi pentru cauzalitatea AD de HSV-1.

Învăţa: Screeningul compușilor neuroprotectori în modele celulare și 3D de țesut ale bolii Alzheimer induse de herpes. Credit foto: bonchan / Shutterstock

Studiul și rezultatele

În studiul de față, cercetătorii au căutat compuși neuroprotectori împotriva AD. Celulele stem neuronale induse umane (hiNSCs) au fost generate prin reprogramare directă folosind fibroblaste de prepuț uman. Aceste celule au fost infectate cu HSV-1 la o multiplicitate de infecție (MOI) de 0,0001. Au fost create modele 3D ale țesutului cerebral cortical uman. Compușii experimentali au fost adăugați simultan cu inocul viral.

Culturile de celule 2D au fost menținute timp de 1 săptămână și procesate pentru imunocolorare și analiza expresiei genelor, în timp ce modelele 3D au fost menținute timp de 10 zile și procesate pentru imagistica cu calciu și imunocolorare. Imunofluorescența a fost efectuată pe celule crescute în culturi 2D sau modele 3D. Au fost cuantificate mărimea relativă și numărul de formațiuni asemănătoare plăcii de beta-amiloid (Ap).

O bibliotecă de compuși cu pretinse proprietăți neuroprotective a fost compilată dintr-o listă de medicamente aprobate de Food and Drug Administration (FDA) pentru boli non-AD, suplimente pe bază de plante/diete și nutraceutice. În plus, au fost studiate diferite medicamente aprobate de FDA care îmbunătățesc sau agravează declinul cognitiv.

Screeningul 2D primar a fost realizat folosind întreaga bibliotecă de 21 de compuși pentru a evalua formarea de formațiuni Aβ asemănătoare plăcii, transcrierile ARNm ale mediatorilor AD (proteina precursor amiloid [APP], presenilină 1 [PSEN1] și morfologia celulară. Principalii candidați din ecranul 2D au fost analizați în modele 3D de formare a țesuturilor asemănătoare plăcilor, rețele de formare a țesuturilor imagistice, plăci și rețele de calciu). testat.

Majoritatea compușilor nu au reușit să reducă formarea plăcii induse de HSV-1 și nu au fost luați în considerare pentru studii ulterioare. Doar catechinele de ceai verde, citicolina, extractul de ashwagandha, curcumina, resveratrolul si metformina au redus suprafata placii induse de HSV. În special, ashwagandha a fost exclusă de la analizele ulterioare din cauza toxicității semnificative.

Citicolina a redus formarea plăcii Ap la 10 μM și 100 μM în culturi 2D. În țesuturile 3D, formarea plăcii Ap a fost redusă în mod similar prin tratamentul cu citicolină. Cu toate acestea, a existat o scădere vizibilă a numărului de celule împreună cu o rețea dendritică mai puțin interconectată. Rata de ardere a fost redusă semnificativ în țesuturile 3D infectate, dar netratate, iar tratamentul cu citicolină a eliminat acest efect.

Tratamentul cu curcumină a redus numărul și dimensiunea plăcilor din culturile 2D infectate cu HSV-1. În plus, tratamentul cu curcumină la 100 μM a provocat moarte celulară semnificativă. Tratamentul cu curcumină 10 μM a restabilit nivelurile de expresie APP și PSEN1 la niveluri neinfectate. De notat, tratamentul cu curcumină al țesuturilor 3D a provocat moarte celulară semnificativă și, prin urmare, nu a fost studiat în continuare.

Catechinele de ceai verde au redus formarea plăcii la 0,1 μg/ml și 1 μg/ml în culturile celulare 2D. În modelele de țesut 3D, catechinele de ceai verde au provocat o reducere similară a încărcării plăcii ca și în culturile 2D, cu viabilitate celulară ridicată. Metformina a redus, de asemenea, formarea plăcii și a păstrat viabilitatea celulară la concentrații de 10 μM și 1 mM.

Expresia genelor a arătat niveluri semnificativ scăzute de APP, dar a crescut expresia PSEN2 în celulele infectate cu virus. Metformin a menținut o viabilitate celulară ridicată și reduceri ale plăcii în modelele 3D. Cu toate acestea, metformina nu a putut preveni rata redusă de ardere indusă de infecția cu HSV.

Resveratrolul a arătat o reducere moderată a numărului de plăci la 1 μM și 10 μM, dar a suprimat complet formarea plăcii la 100 μM fără a afecta viabilitatea celulelor. Modelele de țesut 3D au arătat o toxicitate minimă similară la 100 μM cu o reducere semnificativă a plăcilor ca în ecranul 2D.

Alimente bogate în resveratrol. Credit foto: DIVA.photo / Shutterstock

Concluzii

În rezumat, studiul a identificat catechinele din ceaiul verde și resveratrolul ca candidați promițători pentru proprietăți anti-placă, proprietăți neuroprotectoare funcționale împotriva AD și toxicitate minimă. Deși tratamentele cu citicolină și metformină au demonstrat suprimarea plăcii și toxicitate scăzută, acești compuși nu au protejat împotriva perturbărilor induse de HSV în semnalizarea neuronală. În general, studiul a stabilit o platformă simplă pentru screening-ul și caracterizarea rapidă a compușilor anti-AD în culturi de celule 2D și modele 3D de țesut cortical uman.

Referinţă:

• 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#!

.