Cercetătorii descoperă compuși naturali pentru întinerirea celulelor cerebrale îmbătrânite

Un studiu publicat în GeroScience de cercetători de la mai multe instituții americane investighează impactul scăderii nivelului de GTP (guanozin trifosfat) asociată îmbătrânirii asupra proceselor celulare cheie implicate în boala Alzheimer. Studiul explorează ipoteza că dezechilibrele bioenergetice legate de vârstă, în special cele ce implică nucleotidele GTP, contribuie la afectarea autofagiei și acumularea proteinei beta-amiloidice.
Îmbătrânirea este cel mai important factor de risc pentru boala Alzheimer, însă mecanismele precise care leagă vârsta de patogeneză rămân incomplet înțelese. Procesarea proteinei precursoare a amiloidului implică endocitoză și autofagie, ambele necesitând GTP. În paralel, declinul funcției mitocondriale și al disponibilității NAD+ și GTP contribuie la disfuncții celulare progresive, în special în neuronii hipocampici. Enzimele dependente de GTP, precum Rab5, Rab7 și Arl8b, sunt cruciale pentru traficul vezicular și degradarea lizozomală. Studiile precedente au arătat acumularea acestor vezicule în neuronii îmbătrâniți sau afectați de Alzheimer.

Despre studiu

Model experimental și metode

Cercetătorii au utilizat neuroni hipocampici primari obținuți de la șoareci non-transgenici și de la modelul triplu transgenic de Alzheimer (3xTg-AD), la trei intervale de vârstă: tineri (2–6 luni), mijlocii (8–11 luni) și vârstnici (17–28 luni). GTP-ul celular a fost cuantificat cu un senzor fluorescent genetic GEVAL, sensibil la raportul dintre GTP liber și legat. Tratamentul experimental a constat în administrarea de nicotinamidă (precursor NAD+) și EGCG (inductor Nrf2 și regulator redox).

Evaluări celulare

• Colocalizarea GTP liber cu mitocondriile a fost evaluată prin colorare cu TMRM.
• Endocitoza și autofagia au fost analizate prin imunocolorare a Rab7 și Arl8b.
• Activarea Nrf2 a fost măsurată prin translocarea sa nucleară și expresia NQO1.
• Acumularea intracelulară de Aβ și oxidarea proteinelor (nitrarea tirozinei) au fost evaluate imunofluorescent.

Rezultate

Scăderea GTP odată cu îmbătrânirea și în Alzheimer

• În neuroni non-transgenici, GTP-ul liber a crescut la vârstă mijlocie, dar a scăzut marcat la vârstă înaintată.
• În 3xTg-AD, scăderea GTP-ului liber a apărut deja la vârsta mijlocie și a persistat în vârstă.
• Colocalizarea GTP-ului cu mitocondriile a scăzut odată cu vârsta, mai accentuat în 3xTg-AD.

Restaurarea GTP prin tratament combinat

• Tratamentul cu nicotinamidă și EGCG a restabilit nivelurile de GTP liber în neuroni vârstnici din ambele genotipuri.
• Numărul și dimensiunea veziculelor cu GTP legat (Rab7+, Arl8b+) au fost reduse semnificativ.
• Activarea rapidă a Nrf2 și exprimarea crescută a NQO1 au fost observate la 30 minute post-tratament.

Impact asupra autofagiei și stresului oxidativ

• Inhibarea autofagiei (bafilomicină) a dus la acumularea de GTP liber, sugerând consumul de GTP în autofagie.
• Stimularea cu rapamicină a redus GTP liber în neuroni non-AD, dar nu și în cei 3xTg-AD, indicând capacitate limitată de răspuns.

Reducerea agregatelor Aβ și oxidării proteinelor

• Tratamentul combinat a redus agregatele intracelulare de Aβ în neuroni 3xTg-AD la niveluri apropiate de cele ale martorilor.
• Nitrarea tirozinei a fost redusă semnificativ, indicând efecte antioxidante eficiente.
• Viabilitatea celulară a crescut cu 22% după doar 16 ore de tratament.

Concluzii

Studiul oferă dovezi că declinul GTP legat de vârstă contribuie la disfuncțiile autofagice în boala Alzheimer. Prin restaurarea nivelurilor de NAD+ și inducerea controlului redox prin activarea Nrf2, s-au restabilit procesele celulare esențiale precum autofagia și endocitoza. Acest tratament combinat are potențial terapeutic pentru combaterea declinului neuronal asociat îmbătrânirii și bolii Alzheimer.