Katechíny zo zeleného čaju a resveratrol vykazujú neuroprotektívne vlastnosti na modeloch Alzheimerovej choroby

Katechíny zo zeleného čaju a resveratrol vykazujú neuroprotektívne vlastnosti na modeloch Alzheimerovej choroby

V štúdii nedávno publikovanej v časopise Biológia a medicína voľných radikálov Výskumníci hľadali neuroprotektívne zlúčeniny proti Alzheimerovej chorobe (AD).

Alzheimerova choroba, šiesta najčastejšia príčina smrti v Spojených štátoch (USA), je progresívne neurodegeneratívne ochorenie a najčastejšia príčina demencie u starších dospelých. Čoraz viac dôkazov naznačuje, že patogény spúšťajú amyloidnú kaskádu, hyperfosforyláciu tau proteínu a neurozápal u niektorých pacientov. Najmä vírus herpes simplex (HSV) typu 1 sa podieľa ako etiologické činidlo pri sporadickej AD (sAD).

HSV-1 je neurotrofický vírus s prevalenciou 67 % u jedincov v USA vo veku 14 až 49 rokov. Nedávno epidemiologické štúdie zaznamenali súvislosť medzi antiherpetickou liečbou a nižším rizikom demencie. Predtým laboratórium autorov informovalo o vývoji trojrozmerného (3D) modelu ľudského kortikálneho mozgového tkaniva herpesom indukovanej AD, ktorý poskytol dôkaz o kauzalite AD prostredníctvom HSV-1.

Naučte sa: Skríning neuroprotektívnych zlúčenín v bunkových a 3D tkanivových modeloch Alzheimerovej choroby vyvolanej herpesom. Fotografický kredit: bonchan / Shutterstock

Štúdia a výsledky

V tejto štúdii výskumníci hľadali neuroprotektívne zlúčeniny proti AD. Ľudské indukované nervové kmeňové bunky (hiNSC) boli generované priamym preprogramovaním pomocou fibroblastov ľudskej predkožky. Tieto bunky boli infikované HSV-1 pri multiplicite infekcie (MOI) 0,0001. Boli vytvorené 3D modely ľudského kortikálneho mozgového tkaniva. Experimentálne zlúčeniny sa pridali súčasne s vírusovým inokulom.

2D bunkové kultúry boli udržiavané počas 1 týždňa a spracované na imunofarbenie a analýzu génovej expresie, zatiaľ čo 3D modely boli udržiavané počas 10 dní a spracované na zobrazovanie vápnikom a imunofarbenie. Imunofluorescencia sa uskutočnila na bunkách pestovaných v 2D kultúrach alebo 3D modeloch. Bola kvantifikovaná relatívna veľkosť a počet beta-amyloidných (Ap) útvarov podobných plaku.

Knižnica zlúčenín s údajnými neuroprotektívnymi vlastnosťami bola zostavená zo zoznamu liekov schválených Úradom pre potraviny a liečivá (FDA) na ochorenia bez AD, bylinných/diétnych doplnkov a nutraceutík. Okrem toho boli študované rôzne lieky schválené FDA, ktoré zlepšujú alebo zhoršujú kognitívny pokles.

Primárny 2D skríning sa uskutočnil s použitím celej knižnice 21 zlúčenín na detekciu tvorby Ap formácií podobných plakom, mRNA transkriptov AD mediátorov (amyloidový prekurzorový proteín [APP], presenilín 1 [PSEN1] a bunková morfológia. Hlavní kandidáti z 2D skríningu boli ukázané v 3D modeloch tkanivových formácií a integrita kalciových formácií testovaných na dendritické zobrazenie

Väčšina zlúčenín zlyhala pri redukcii tvorby plakov vyvolanej HSV-1 a neboli brané do úvahy pre ďalšie štúdie. Iba katechíny zeleného čaju, citikolín, extrakt z ashwagandhy, kurkumín, resveratrol a metformín redukovali plochu plaku vyvolanú HSV. Najmä ashwagandha bola vylúčená z ďalšej analýzy z dôvodu významnej toxicity.

Citikolín redukoval tvorbu Ap plakov pri 10 μM a 100 μM v 2D kultúrach. V 3D tkanivách bola tvorba Ap plakov podobne znížená liečbou citikolinom. Došlo však k výraznému zníženiu počtu buniek spolu s menej prepojenou dendritickou sieťou. Rýchlosť výpalu bola výrazne znížená v infikovaných, ale neošetrených 3D tkanivách a liečba citikolinom tento efekt zrušila.

Liečba kurkumínom znížila počet a veľkosť plakov v 2D kultúrach infikovaných HSV-1. Okrem toho liečba kurkumínom pri 100 μM spôsobila významnú bunkovú smrť. Liečba 10 μM kurkumínu obnovila hladiny expresie APP a PSEN1 na neinfikované úrovne. Je potrebné poznamenať, že liečba 3D tkanív kurkumínom spôsobila významnú bunkovú smrť, a preto sa ďalej neštudovala.

Katechíny zeleného čaju redukovali tvorbu plakov pri 0,1 μg/ml a 1 μg/ml v 2D bunkových kultúrach. V 3D tkanivových modeloch spôsobili katechíny zeleného čaju podobné zníženie plakovej záťaže ako v 2D kultúrach s vysokou životaschopnosťou buniek. Metformín tiež znížil tvorbu plakov a zachoval životaschopnosť buniek pri koncentráciách 10 μM a 1 mM.

Génová expresia vykazovala významne nízke hladiny APP, ale zvýšila expresiu PSEN2 v bunkách infikovaných vírusom. Metformín si udržal vysokú životaschopnosť buniek a zníženie plakov v 3D modeloch. Metformín však nedokázal zabrániť zníženej rýchlosti pálenia vyvolanej infekciou HSV.

Resveratrol vykazoval mierne zníženie počtu plakov pri 1 μM a 10 μM, ale úplne potlačil tvorbu plakov pri 100 μM bez ovplyvnenia životaschopnosti buniek. 3D tkanivové modely vykazovali podobnú minimálnu toxicitu pri 100 μM s významným znížením plakov ako na 2D obrazovke.

Potraviny bohaté na resveratrol. Fotografický kredit: DIVA.photo / Shutterstock

Závery

Stručne povedané, štúdia identifikovala katechíny zeleného čaju a resveratrol ako sľubných kandidátov na vlastnosti proti plaku, funkčné neuroprotektívne vlastnosti proti AD a minimálnu toxicitu. Aj keď liečba citikolinom a metformínom preukázala potlačenie plakov a nízku toxicitu, tieto zlúčeniny nechránili pred poruchami neurónovej signalizácie vyvolanými HSV. Celkovo štúdia vytvorila jednoduchú platformu na rýchly skríning a charakterizáciu zlúčenín anti-AD v 2D bunkových kultúrach a 3D modeloch ľudského kortikálneho tkaniva.

Referencia:

• 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#!

.