Katekin teh hijau dan resveratrol menampilkan sifat neuroprotektif pada model Alzheimer

Read Also

Dalam sebuah studi baru-baru ini yang diterbitkan dalam jurnal Free Radical Biology and Medicine, para peneliti mensekrening senyawa neuroprotektif terhadap Alzheimer’s disease (AD).

Alzheimer’s disease, penyebab utama kematian keenam di Amerika Serikat (AS), adalah kondisi neurodegeneratif progresif dan penyebab umum demensia pada orang dewasa yang lebih tua. Semakin banyak bukti menunjukkan bahwa patogen memicu amyloid cascade, tau protein hyperphosphorylation, and neuroinflammation pada beberapa pasien. Secara khusus, herpes simplex virus (HSV) type 1 terlibat sebagai agen etiologi dalam sporadic AD (sAD).

HSV-1 adalah virus neurotropik dengan prevalensi 67% pada individu AS berusia 14-49 tahun. Akhir-akhir ini, studi epidemiologi telah melaporkan hubungan antara pengobatan anti-herpes dan risiko demensia yang lebih rendah. Sebelumnya, laboratorium penulis melaporkan pengembangan model jaringan otak kortikal manusia tiga dimensi (3D) dari DA yang diinduksi herpes, memberikan bukti kausalitas DA oleh HSV-1.

Studi dan temuan

Dalam penelitian ini, para peneliti menyaring senyawa neuroprotektif terhadap AD. Human-induced neural stem cells (hiNSCs) dihasilkan oleh pemrograman ulang langsung menggunakan fibroblas kulup manusia. Sel-sel ini terinfeksi HSV-1 pada multiplicity of infection (MOI) 0,0001. Model jaringan otak kortikal manusia 3D dihasilkan. Senyawa eksperimental ditambahkan bersamaan dengan inokulum virus.

Kultur sel 2D dipertahankan selama seminggu dan diproses untuk imunostaining dan analisis ekspresi gen, sedangkan model 3D dipertahankan selama 10 hari dan diproses untuk pencitraan kalsium dan imunostaining. Imunofluoresensi dilakukan pada sel yang ditumbuhkan dalam kultur 2D atau model 3D. Ukuran relatif dan jumlah formasi seperti plak beta-amiloid (Aβ) dihitung.

Sebuah perpustakaan senyawa dengan karakteristik neuroprotektif konon dikumpulkan dari daftar obat yang disetujui Food and Drug Administration (FDA) untuk kondisi non-AD, suplemen herbal/diet, dan nutraceuticals. Selain itu, berbagai obat yang disetujui FDA yang memperbaiki atau memperburuk penurunan kognitif diselidiki.

Layar 2D primer dilakukan menggunakan seluruh perpustakaan 21 senyawa untuk menguji pembentukan formasi seperti plak Aβ, transkrip mRNA mediator (amyloid precursor protein [APP], presenilin 1 [PSEN1], dan morfologi sel. Kandidat utama dari layar 2D maju ke pengujian dalam model jaringan 3D untuk formasi seperti plak, integritas jaringan dendritik, dan pencitraan kalsium.

Sebagian besar senyawa gagal mengurangi pembentukan plak yang diinduksi HSV-1 dan tidak dipertimbangkan untuk penyelidikan lebih lanjut. Hanya katekin teh hijau, citicoline, ekstrak Ashwagandha, kurkumin, resveratrol, dan metformin yang mengurangi area plak yang disebabkan oleh HSV. Khususnya, Ashwagandha dikeluarkan dari analisis lebih lanjut karena toksisitas yang signifikan.

Citicoline mengurangi pembentukan plak Aβ pada 10 M dan 100 M dalam kultur 2D. Dalam jaringan 3D, pembentukan plak Aβ juga menurun dengan pengobatan citicoline. Namun, ada penurunan jumlah sel yang nyata seiring dengan jaringan dendritik yang kurang saling terhubung. Frekuensi penembakan berkurang secara signifikan pada jaringan 3D yang terinfeksi tetapi tidak diobati, dan pengobatan citicoline membatalkan efek ini.

Pengobatan kurkumin menurunkan jumlah dan ukuran plak pada kultur 2D yang terinfeksi HSV-1. Selain itu, pengobatan kurkumin menyebabkan kematian sel yang signifikan pada 100 M. Perawatan kurkumin 10 M mengembalikan level ekspresi APP dan PSEN1 ke level yang tidak terinfeksi. Dari catatan, pengobatan kurkumin jaringan 3D menyebabkan kematian sel yang signifikan dan dengan demikian tidak dipelajari lebih lanjut.

Katekin teh hijau menurunkan pembentukan plak pada 0,1 g/mL dan 1 g/mL dalam kultur sel 2D. Dalam model jaringan 3D, katekin teh hijau menyebabkan pengurangan beban plak yang serupa seperti pada kultur 2D, dengan viabilitas sel yang tinggi. Metformin juga menurunkan pembentukan plak dan mempertahankan viabilitas sel pada konsentrasi 10 M dan 1 mM.

Ekspresi gen mengungkapkan tingkat APP yang sangat rendah tetapi meningkatkan ekspresi PSEN2 dalam sel yang terinfeksi virus. Metformin mempertahankan viabilitas sel yang tinggi dan pengurangan plak dalam model 3D. Namun, metformin gagal mencegah penurunan frekuensi penembakan yang disebabkan oleh infeksi HSV.

Resveratrol menunjukkan pengurangan jumlah plak moderat pada 1 M dan 10 M, tetapi sepenuhnya menekan pembentukan plak pada 100 M, tanpa berdampak pada viabilitas sel. Model jaringan 3D menunjukkan toksisitas minimal yang serupa pada 100 M, dengan penurunan plak yang signifikan seperti pada layar 2D.

Kesimpulan

Singkatnya, penelitian ini mengidentifikasi katekin dan resveratrol teh hijau sebagai kandidat yang menjanjikan untuk sifat anti-plak, fitur neuroprotective fungsional terhadap AD, dan toksisitas minimal. Meskipun pengobatan citicoline dan metformin menunjukkan penekanan plak dan toksisitas rendah, senyawa ini tidak protektif terhadap gangguan yang diinduksi HSV dalam pensinyalan saraf. Secara keseluruhan, penelitian ini membentuk platform sederhana untuk skrining cepat dan karakterisasi senyawa terhadap AD dalam kultur sel 2D dan model jaringan kortikal manusia 3D.

Journal reference:

Silveira IA, Mullis AS, Cairns DM, et al. Screening neuroprotective compounds in herpes-induced Alzheimer’s disease cell and 3D tissue models. Free Radical Biology and Medicine, 2022. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2022.05.002, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0891584922001770?via%3Dihub#!