Katekiner från grönt te och resveratrol visar neuroprotektiva egenskaper i Alzheimers modeller

Katekiner från grönt te och resveratrol visar neuroprotektiva egenskaper i Alzheimers modeller

I en studie som nyligen publicerats i tidskriften Fri radikal biologi och medicin Forskare sökte efter neuroprotektiva föreningar mot Alzheimers sjukdom (AD).

Alzheimers sjukdom, den sjätte vanligaste dödsorsaken i USA (USA), är en progressiv neurodegenerativ sjukdom och den vanligaste orsaken till demens hos äldre vuxna. Allt fler bevis tyder på att patogener utlöser amyloidkaskaden, tau-proteinhyperfosforylering och neuroinflammation hos vissa patienter. I synnerhet har herpes simplex-virus (HSV) typ 1 varit inblandad som ett etiologiskt medel vid sporadisk AD (sAD).

HSV-1 är ett neurotrofiskt virus med en prevalens på 67 % hos amerikanska individer i åldern 14 till 49 år. Nyligen har epidemiologiska studier rapporterat samband mellan antiherpetiska behandlingar och en lägre risk för demens. Tidigare rapporterade författarnas laboratorium utvecklingen av en tredimensionell (3D) mänsklig kortikal hjärnvävnadsmodell av herpes-inducerad AD, som gav bevis för orsakssambandet av AD av HSV-1.

Lära sig: Screening av neuroprotektiva föreningar i cellulära och 3D-vävnadsmodeller av herpes-inducerad Alzheimers sjukdom. Fotokredit: bonchan / Shutterstock

Studien och resultaten

I den aktuella studien sökte forskare efter neuroprotektiva föreningar mot AD. Mänskliga inducerade neurala stamceller (hiNSCs) genererades genom direkt omprogrammering med användning av humana förhudsfibroblaster. Dessa celler infekterades med HSV-1 vid en infektionsmångfald (MOI) av 0,0001. 3D-modeller av mänsklig kortikal hjärnvävnad skapades. Experimentella föreningar tillsattes samtidigt med viralt inokulum.

2D-cellkulturer bibehölls i 1 vecka och bearbetades för immunfärgning och genuttrycksanalys, medan 3D-modeller bibehölls i 10 dagar och bearbetades för kalciumavbildning och immunfärgning. Immunfluorescens utfördes på celler odlade i 2D-kulturer eller 3D-modeller. Den relativa storleken och antalet beta-amyloid (Aβ) plackliknande formationer kvantifierades.

Ett bibliotek med föreningar med påstådda neuroprotektiva egenskaper sammanställdes från en lista över Food and Drug Administration (FDA)-godkända läkemedel för icke-AD-sjukdomar, ört-/kosttillskott och nutraceuticals. Dessutom har olika FDA-godkända läkemedel som förbättrar eller förvärrar kognitiv försämring studerats.

Den primära 2D-screeningen utfördes med hjälp av hela biblioteket av 21 föreningar för att bedöma bildandet av plackliknande Aβ-formationer, mRNA-transkript av AD-mediatorer (amyloidprekursorprotein [APP], presenilin 1 [PSEN1] och cellmorfologi. Huvudkandidaterna från 2D-screeningen analyserades i 3D-nätverksmodeller för plaque-nätverk, bildframställning av kalciumnätverk, testat.

De flesta föreningar misslyckades med att minska HSV-1-inducerad plackbildning och övervägdes inte för ytterligare studier. Endast grönt te-katekiner, citikolin, ashwagandha-extrakt, curcumin, resveratrol och metformin reducerade plackarea inducerad av HSV. Noterbart uteslöts ashwagandha från ytterligare analys på grund av betydande toxicitet.

Citikolin minskade Aβ-plackbildning vid 10 μM och 100 μM i 2D-kulturer. I 3D-vävnader reducerades bildandet av Aβ-plack på liknande sätt genom citikolinbehandling. Det var dock en märkbar minskning av antalet celler tillsammans med ett mindre sammankopplat dendritiskt nätverk. Avfyringshastigheten minskade signifikant i infekterade men obehandlade 3D-vävnader, och behandling med citikolin avskaffade denna effekt.

Curcuminbehandling minskade antalet och storleken på plack i HSV-1-infekterade 2D-kulturer. Dessutom orsakade curcuminbehandling vid 100 μM signifikant celldöd. Behandling med 10 μM curcumin återställde APP och PSEN1 uttrycksnivåer till oinfekterade nivåer. Notera att curcuminbehandling av 3D-vävnader orsakade betydande celldöd och studerades därför inte vidare.

Grönt te-katekiner minskade plackbildning med 0,1 μg/ml och 1 μg/ml i 2D-cellkulturer. I 3D-vävnadsmodeller orsakade katekiner av grönt te en liknande minskning av plackbördan som i 2D-kulturer, med hög cellviabilitet. Metformin minskade också plackbildningen och bevarade cellviabiliteten vid koncentrationer på 10 μM och 1 mM.

Genuttryck visade signifikant låga APP-nivåer men ökade PSEN2-uttryck i virusinfekterade celler. Metformin bibehöll hög cellviabilitet och plackreduktioner i 3D-modeller. Metformin kunde dock inte förhindra den minskade skotthastigheten som inducerades av HSV-infektion.

Resveratrol visade en måttlig minskning av plackantal vid 1 μM och 10 μM, men undertryckte fullständigt plackbildning vid 100 μM utan att påverka cellviabiliteten. 3D-vävnadsmodeller visade liknande minimal toxicitet vid 100 μM med en signifikant minskning av plack som i 2D-skärmen.

Livsmedel rik på resveratrol. Bildkredit: DIVA.photo / Shutterstock

Slutsatser

Sammanfattningsvis identifierade studien grönt te-katekiner och resveratrol som lovande kandidater för anti-plackegenskaper, funktionella neuroprotektiva egenskaper mot AD och minimal toxicitet. Även om citikolin- och metforminbehandlingar visade plackundertryckande och låg toxicitet, skyddade dessa föreningar inte mot HSV-inducerade störningar i neuronal signalering. Sammantaget etablerade studien en enkel plattform för snabb screening och karakterisering av anti-AD-föreningar i 2D-cellkulturer och 3D-modeller av mänsklig kortikal vävnad.

Hänvisning:

• 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#!

.