En un estudio reciente publicado en la revista, Medicina y biología de radicales libresEn este estudio, los investigadores examinaron compuestos neuronales contra la enfermedad de Alzheimer (EA).

La enfermedad de Alzheimer, la sexta causa principal de muerte en los Estados Unidos (EE. UU.), es una afección neurodegenerativa progresiva y la causa común de demencia en los ancianos. La creciente evidencia indica que los patógenos inducen la cascada amiloide, la hiperfosforilación de tau y la neuroinflamación en algunos pacientes. Específicamente, el virus del herpes simple (VHS) tipo 1 se ha implicado como agente causante de la enfermedad de Alzheimer esporádica (SAD).

El HSV-1 es un virus neurotrófico que tiene una prevalencia del 67 % en individuos de EE. UU. entre las edades de 14 y 49 años. Más recientemente, estudios epidemiológicos han informado vínculos entre los tratamientos contra el herpes y un menor riesgo de demencia. Anteriormente, el laboratorio de los autores informó sobre el desarrollo de un modelo tridimensional (3D) de tejido cerebral cortical humano de la enfermedad de Alzheimer inducida por herpes, proporcionando evidencia de la relación causal de la enfermedad de Alzheimer a través del HSV-1.

estancia: Examen de compuestos neuroprotectores en células de la enfermedad de Alzheimer inducida por herpes y modelos de tejido 3D. Haber de imagen: bonchan/Shutterstock

Estudio y resultados

En este estudio, los investigadores examinaron los compuestos neuroprotectores de la enfermedad de Alzheimer. Las células madre neurales inducidas por humanos (hiNSC) se generaron mediante reprogramación directa utilizando fibroblastos de prepucio humano. Estas células se infectaron con HSV-1 a una multiplicidad de infección (MOI) de 0,0001. Se han creado modelos 3D de tejido cerebral cortical humano. Se agregaron compuestos experimentales junto con vacunas virales.

Los cultivos de células 2D se mantuvieron durante 1 semana y se procesaron para el análisis de expresión génica y la tinción inmunohistoquímica, mientras que los modelos 3D se mantuvieron durante 10 días y se procesaron para obtener imágenes de calcio e inmunogénesis. La inmunofluorescencia se realizó en células cultivadas en cultivos 2D o modelos 3D. Se determinaron el tamaño relativo y el número de formaciones similares a placas de amiloide beta (Aβ).

Se compiló una biblioteca de compuestos con supuestas propiedades neuroprotectoras a partir de la Lista de medicamentos aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para afecciones no asociadas con la enfermedad de Alzheimer, suplementos herbales/alimentarios y nutracéuticos. Además, se han investigado varios medicamentos aprobados por la FDA que mejoran o exacerban el deterioro cognitivo.

La pantalla 2D básica se realizó utilizando la biblioteca completa de 21 compuestos para probar la formación de estructuras similares a placas de Aβ, transcritos de ARNm de mediadores de AD (proteína precursora de amiloide). [APP]Presnelin 1 [PSEN1]y morfología celular. Se han desarrollado candidatos líderes de la pantalla 2D para realizar pruebas en modelos de tejido 3D de formaciones similares a placas, integridad de la red dendrítica e imágenes de calcio.

La mayoría de los compuestos no lograron reducir la formación de placa inducida por HSV-1 y no se consideraron para futuras investigaciones. Solo las catequinas del té verde, la citicolina, el extracto de ashwagandha, la curcumina, el resveratrol y la metformina redujeron el área de la placa causada por el virus del herpes simple. En particular, la ashwagandha se excluyó de un análisis posterior debido a su toxicidad significativa.

La citicolina redujo la formación de placas de Aβ a 10 μM y 100 μM en cultivos 2D. En tejidos 3D, la formación de placas de Aβ disminuyó de manera similar con el tratamiento con citicolina. Sin embargo, hubo una marcada disminución en el número de células junto con una red dendrítica menos interconectada. La frecuencia de activación se redujo significativamente en los tejidos 3D lesionados pero no tratados, y el tratamiento con citicolina eliminó este efecto.

El tratamiento con curcumina redujo el número y el tamaño de la placa en cultivos 2D infectados con HSV-1. Además, el tratamiento con curcumina causó una muerte celular significativa a 100 μM. El tratamiento con curcumina 10 μM restauró los niveles de expresión de APP y PSEN1 a niveles no infectados. Es de destacar que el procesamiento de curcumina de tejidos 3D indujo una muerte celular significativa y, por lo tanto, no se ha estudiado más.

Las catequinas del té verde redujeron la formación de placa a 0,1 μg/ml y 1 μg/ml en cultivos celulares 2D. En modelos de tejido 3D, las catequinas del té verde indujeron disminuciones similares en la carga de placa que en cultivos 2D, con una alta viabilidad celular. La metformina también redujo la formación de placas y mantuvo la viabilidad celular en concentraciones de 10 μM y 1 mM.

La expresión génica reveló niveles de APP significativamente más bajos, pero aumentó la expresión de PSEN2 en células infectadas por virus. La metformina mantuvo una alta viabilidad celular y una reducción de la placa en modelos 3D. Sin embargo, la metformina no logró prevenir la baja frecuencia de activación causada por la infección por el virus del herpes simple.

El resveratrol mostró una reducción moderada en el número de placas a 1 μM y 10 μM, pero la formación de placas se suprimió por completo a 100 μM, sin efecto sobre la viabilidad celular. Los modelos de tejido 3D mostraron una toxicidad mínima similar a 100 μM, con una reducción significativa de las placas como en la pantalla 2D.

Alimentos ricos en resveratrol. Haber de imagen: DIVA.photo/Shutterstock

Conclusiones

En resumen, el estudio identificó las catequinas del té verde y el resveratrol como candidatos prometedores por sus propiedades antiplaca, características funcionales protectoras contra la enfermedad de Alzheimer y toxicidad mínima. Aunque los tratamientos con citicolina y metformina mostraron inhibición de la placa y baja toxicidad, estos compuestos no protegieron contra las alteraciones inducidas por el HSV en la señalización nerviosa. En general, el estudio estableció una plataforma simple para la detección y caracterización rápidas de compuestos contra la enfermedad de Alzheimer en cultivos celulares 2D y modelos de tejido cortical humano 3D.