Limpieza de proteína relacionada con la enfermedad de Alzheimer controlada por el ciclo circadiano
Los ritmos circadianos controlan la eliminación de una proteína clave relacionada con la enfermedad de Alzheimer. Crédito: Instituto Politécnico Rensselaer
La capacidad del cerebro para eliminar una proteína estrechamente relacionada con la enfermedad de Alzheimer está ligada a nuestro ciclo circadiano, según una investigación publicada hoy en PLOS Genetics. La investigación subraya la importancia de los hábitos de sueño saludables para evitar que la proteína amiloide-beta 42 (AB42) forme grumos en el cerebro y abre un camino a posibles terapias para el Alzheimer.
«La regulación circadiana de las células inmunitarias juega un papel en la intrincada relación entre el reloj circadiano y la enfermedad de Alzheimer», dijo Jennifer Hurley, experta en ritmos circadianos y profesora asociada de ciencias biológicas en el Instituto Politécnico Rensselaer. «Esto nos dice que un patrón de sueño saludable podría ser importante para aliviar algunos de los síntomas de la enfermedad de Alzheimer, y este efecto beneficioso podría ser impartido por un tipo de célula inmunitaria llamada macrófagos/microglía».
La investigación se llevó a cabo. en el Centro Rensselaer de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios, que se enfoca en enfermedades neurodegenerativas. El Dr. Hurley trabajó con los profesores de Rensselaer Robert Linhardt, un experto en glicanos e inventor de la heparina sintética, y Chunyu Wang, cuya investigación en curso ha detallado varios mecanismos en la producción y propagación de proteínas implicadas en el Alzheimer.
«Esta Insight revela un nuevo mecanismo y camino para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer a través de un enfoque interdisciplinario, y es emblemático de la fortaleza de CBIS en investigación y descubrimiento y proporciona un nuevo ángulo para la salud y el bienestar humanos», dijo Deepak Vashishth, director de el CBIS.
El sistema circadiano se compone de un conjunto central de proteínas de reloj que anticipan el ciclo día/noche provocando oscilaciones diarias en los niveles de enzimas y hormonas, afectando en última instancia parámetros fisiológicos como la temperatura corporal y la respuesta inmunitaria. La interrupción del sistema circadiano se asocia cada vez más con enfermedades como la diabetes, el cáncer y el Alzheimer.
La imagen de un reloj con imágenes de macrófagos de campo claro a su alrededor muestra cómo los cambios circadianos de los proteoglicanos de sulfato de heparán de la superficie celular, que se muestran en rosa, impiden la fagocitosis. de amiloide-beta marcado con fluorescencia, que se muestra en verde. A medida que pasa el tiempo, y tenemos una reducción en los proteoglicanos de sulfato de heparán, vemos un aumento en la fagocitosis, demostrado por las células de color verde brillante que se muestran a la izquierda del reloj. Esta imagen se hizo utilizando nuestras imágenes de células de microscopía fluorescente con una representación artística de los proteoglicanos de sulfato de heparán de la aplicación Wombo. El reloj fue hecho usando Photoshop y clip art. Crédito: Gretchen Clark, hecho con Wombo (CC-BY 4.0, creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Un signo revelador de la enfermedad de Alzheimer son las placas, grupos extracelulares de AB42 en el cerebro. Los macrófagos (conocidos como microglia cuando residen en el cerebro), que son células inmunitarias que buscan y destruyen material no deseado, eliminan AB42 del cerebro al ingerirlo en un proceso llamado fagocitosis. En una investigación anterior, el Dr. Hurley y sus colaboradores del Royal College of Surgeons de Irlanda investigaron el control circadiano de los macrófagos, acumulando un conjunto de datos exhaustivo que hizo posible ver qué proteínas y ARN de macrófagos oscilan con un ritmo circadiano. Los investigadores notaron oscilaciones en las enzimas que ayudan a producir dos proteínas en la superficie celular de los macrófagos, el proteoglicano de sulfato de heparán y el proteoglicano de sulfato de condroitina, ambos conocidos por desempeñar un papel en la regulación de la eliminación de AB42.
¿Podrían estos proteoglicanos de la superficie celular ser un vínculo entre el sistema circadiano y el Alzheimer? En una serie de elegantes experimentos que probaron esta hipótesis, el equipo estableció que la cantidad de AB42 ingerida por macrófagos sanos oscila con un ritmo circadiano diario. Ese patrón no ocurrió en los macrófagos sin un reloj circadiano. También midieron las oscilaciones diarias en los niveles de proteoglicanos de sulfato de heparán y proteoglicanos de sulfato de condroitina producidos en la superficie de las células macrófagas con ciclos circadianos saludables. La eliminación máxima de AB42 se produjo cuando la producción de proteoglucanos de las células de superficie estaba en su nivel más bajo, y la eliminación de estos proteoglucanos aumentó la ingestión, lo que sugiere que los proteoglucanos inhiben la eliminación de AB42.
«Lo que está claro es que todo esto está cronometrado por el reloj circadiano», dijo el Dr. Hurley. «Cuando hay muchos de estos proteoglicanos en la superficie celular, los macrófagos no ingieren el AB42. No estamos seguros de por qué, pero definitivamente existe una relación».
Esa relación podría usarse desarrollar terapias que fomenten una mayor eliminación de AB42, tal vez aumentando la amplitud de las oscilaciones diarias, que tienden a disminuir a medida que envejecemos.
«En teoría, si pudiéramos aumentar ese ritmo, tal vez podríamos aumentar la eliminación de AB42 y prevenir el daño al cerebro», dijo el Dr. Hurley.
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Las interrupciones del reloj corporal ocurren años antes de la pérdida de memoria en la enfermedad de Alzheimer Más información: Clark GT, Yu Y, Urban CA, Fu G, Wang C, Zhang F, et al. (2022) Control circadiano de los niveles de sulfato de heparán multiplicado por la fagocitosis de los agregados de beta amiloide. PLoS Genet 18(2): e1009994. doi.org/10.1371/journal.pgen.1009994 Información de la revista: PLoS Genetics
Proporcionado por el Instituto Politécnico Rensselaer Cita: Depuración de proteína vinculada al Alzheimer controlada por ciclos circadianos ciclo (2022, 10 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-immune-cells-alzheimer-disease-protein.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.