El sulfuro de hidrógeno podría proteger contra la enfermedad de Alzheimer
Escáner PET de un cerebro humano con la enfermedad de Alzheimer. Crédito: dominio público
Típicamente caracterizado como venenoso, corrosivo y con olor a huevo podrido, la reputación del sulfuro de hidrógeno pronto puede cambiar. En experimentos con ratones, los investigadores han demostrado que el gas maloliente puede ayudar a proteger las células cerebrales envejecidas contra la enfermedad de Alzheimer. El descubrimiento de las reacciones bioquímicas que lo hacen posible abre las puertas al desarrollo de nuevos fármacos para combatir las enfermedades neurodegenerativas.
El estudio fue dirigido por John Hopkins Medicine, en colaboración con la Universidad de Exeter. Los hallazgos se informan en The Proceedings of the National Academies of Science.
«Nuestros nuevos datos vinculan firmemente el envejecimiento, la neurodegeneración y la señalización celular mediante el uso de sulfuro de hidrógeno y otras moléculas gaseosas dentro de la célula», dice Bindu Paul, M. .Sc., Ph.D., Instructor de Investigación de la Facultad en neurociencia en el Departamento de Neurociencia Solomon H. Snyder en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y autor principal del estudio.
El cuerpo humano naturalmente crea pequeñas cantidades de sulfuro de hidrógeno para ayudar a regular las funciones en todo el cuerpo, desde el metabolismo celular hasta la dilatación de los vasos sanguíneos. El campo rápidamente floreciente de la gasotransmisión muestra que los gases son las principales moléculas mensajeras celulares, con particular importancia en el cerebro. Sin embargo, a diferencia de los neurotransmisores convencionales, los gases no se pueden almacenar en vesículas. Así, los gases actúan a través de mecanismos muy diferentes para facilitar rápidamente la mensajería celular. En el caso del sulfuro de hidrógeno, esto implica la modificación de las proteínas objetivo mediante un proceso llamado sulfhidratación química, que modula su actividad, dice Solomon Snyder, D.Phil., D.Sc., MD, profesor de neurociencia en la Universidad Johns Hopkins. Facultad de Medicina y coautor correspondiente del estudio.
Estudios anteriores que utilizaron un nuevo método han demostrado que los niveles de sulfhidratación en el cerebro disminuyen con la edad, una tendencia que se amplifica en pacientes con enfermedad de Alzheimer. «Aquí, usando el mismo método, ahora confirmamos una disminución en la sulfhidratación en el cerebro con AD», dice el colaborador Milos Filipovic, Ph.D., investigador principal, Leibniz-Institut fr Analytische WissenschaftenISAS.
Para el investigación actual, los científicos de Johns Hopkins Medicine estudiaron ratones modificados genéticamente para imitar la enfermedad de Alzheimer humana. Inyectaron a los ratones con un compuesto portador de sulfuro de hidrógeno, llamado NaGYY, desarrollado por sus colaboradores en la Universidad de Exeter, que libera lentamente las moléculas de sulfuro de hidrógeno del pasajero mientras viaja por todo el cuerpo. Luego, los investigadores evaluaron los cambios en la memoria y la función motora de los ratones durante un período de 12 semanas.
Las pruebas de comportamiento en los ratones mostraron que el sulfuro de hidrógeno mejoró la función cognitiva y motora en un 50 % en comparación con los ratones que no recibieron las inyecciones de NaGYY. Los ratones tratados pudieron recordar mejor las ubicaciones de las salidas de la plataforma y parecían más activos físicamente que sus contrapartes no tratados con enfermedad de Alzheimer simulada.
«Hasta hace poco, los investigadores carecían de las herramientas farmacológicas para imitar cómo el cuerpo produce lentamente minúsculas cantidades de H2S dentro de las células.»El compuesto utilizado en este estudio hace exactamente eso y muestra que al corregir los niveles cerebrales de H2S, podríamos revertir con éxito algunos aspectos de la enfermedad de Alzheimer», dice el colaborador del estudio, Matt Whiteman, Ph.D. , profesor de Terapéutica Experimental en la Facultad de Medicina de la Universidad de Exeter.
Los resultados mostraron que los resultados conductuales de la enfermedad de Alzheimer podrían revertirse mediante la introducción de sulfuro de hidrógeno, pero los investigadores querían investigar cómo reaccionaba químicamente el cerebro a la molécula gaseosa.
Un modelo de cinta de una GSK3 sulfhidratada que inhibiría su actividad. Los átomos de oxígeno se muestran en rojo, el azufre en amarillo y el nitrógeno en azul. Cre dit: Bindu Paul y Johns Hopkins Medicine
Una serie de experimentos bioquímicos revelaron un cambio en una enzima común, llamada glucógeno sintasa (GSK3). En presencia de niveles saludables de sulfuro de hidrógeno, GSK3 normalmente actúa como una molécula de señalización, agregando marcadores químicos a otras proteínas y alterando su función. Sin embargo, los investigadores observaron que, en ausencia de sulfuro de hidrógeno, GSK3 es atraída en exceso por otra proteína en el cerebro, llamada Tau.
Cuando GSK3 interactúa con Tau, Tau cambia a una forma que se enreda y aglomera. dentro de las células nerviosas. A medida que crecen los grupos de tau, las proteínas enredadas bloquean la comunicación entre los nervios y finalmente provocan su muerte. Esto conduce al deterioro y eventual pérdida de la cognición, la memoria y la función motora que es característica de la enfermedad de Alzheimer.
«Comprender la cascada de eventos es importante para diseñar terapias que puedan bloquear esta interacción como lo es el sulfuro de hidrógeno natural». capaz de hacer», dice Daniel Giovinazzo, MD/Ph.D. estudiante, el primer autor del estudio.
El equipo de Johns Hopkins Medicine y sus colaboradores internacionales planean continuar estudiando cómo los grupos de azufre interactúan con GSK3 y otras proteínas involucradas en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer en otros sistemas de células y órganos. El equipo también planea probar nuevas moléculas de suministro de sulfuro de hidrógeno como parte de su empresa en curso.
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El sulfuro de hidrógeno ayuda a mantener el impulso de respirar Más información: Daniel Giovinazzo et al. El sulfuro de hidrógeno es neuroprotector en la enfermedad de Alzheimer al sulfhidratar GSK3 e inhibir la hiperfosforilación de Tau, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2021). DOI: 10.1073/pnas.2017225118 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad de Exeter Cita: El sulfuro de hidrógeno podría proteger contra la enfermedad de Alzheimer ( 2021, 12 de enero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-hydrogen-sulfide-alzheimer-disease.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.