Los cristales de sal temporales pueden proporcionar una solución permanente al Alzheimer

Fig. 1 Ilustraciones esquemáticas del mecanismo de agregación de tipo autocatalítico nanoscópico de los péptidos A a través del evento de precipitación-disolución de un cristal de sal. Crédito: Universidad de Osaka

La enfermedad de Alzheimer es la principal causa de demencia en todo el mundo y una de las principales causas de discapacidad. Ahora, investigadores de la Universidad de Osaka y la Universidad de Hokkaido han demostrado que los eventos repetidos de precipitación y disolución de cristales de sal ocurren incluso a bajas concentraciones de sal en nanoescala, y que pueden acelerar la agregación de los péptidos amiloides neurotóxicos implicados en su patogénesis.

El cerebro humano consta de alrededor de 86 mil millones de neuronas, aproximadamente tantos granos de arena como en un camión volquete grande. Estas neuronas hacen malabarismos con la información electroquímica como señales entre el cerebro, los músculos y los órganos para orquestar la sinfonía de la vida desde la supervivencia hasta la autoconciencia. La enfermedad de Alzheimer interrumpe esta compleja red neuronal, causando discapacidad funcional y muerte celular. Los tratamientos disponibles, todavía incurables, son sintomáticos, de apoyo o paliativos; un gran avance en la comprensión de su patogenia puede mejorar las perspectivas de la medicación, el diagnóstico y la prevención.

El papel del amiloide en la enfermedad de Alzheimer ha sido reconocido durante mucho tiempo. Los péptidos de amiloide se derivan de la proteína precursora de amiloide y se autoensamblan en tamaños que van desde agregados de bajo peso molecular y oligómeros más grandes hasta fibrillas de amiloide. Se sabe que estos últimos son neurotóxicos, pero investigaciones recientes sugieren que los agregados oligoméricos desordenados también son tóxicos, posiblemente incluso más que las fibrillas.

«La agregación de fibrillas comienza con la nucleación seguida de una etapa de elongación», explica Kichitaro Nakajima, líder autor de este estudio. «Hasta ahora, las primeras etapas de la evolución de los oligómeros han sido difíciles de estudiar debido a su variabilidad morfológica, el marco de tiempo para la nucleación y la falta de un ensayo de fluorescencia adecuado».

• Fig. 2 Imágenes que muestran el evento de precipitación-disolución evento de un cristal de sal observado por micrografía electrónica de transmisión en estado líquido. Crédito: Universidad de Osaka
• Fig. 3 Mecanismo de agregación de proteínas Aceleración por cavitación ultrasónica. Crédito: Universidad de Osaka

Usando microscopía electrónica de transmisión de estado líquido, los investigadores analizaron la agregación de moléculas de proteína, adquiriendo imágenes a nanoescala resueltas en el tiempo y patrones de difracción de electrones. «Sorprendentemente, descubrimos que un cristal de sal puede precipitar incluso a una concentración muy por debajo de su solubilidad debido a la fluctuación de la densidad local, y su rápida disolución acelera la reacción de agregación de los péptidos amiloides», dice el profesor Hirotsugu Ogi, el autor correspondiente. «Esta formación de cristales de sal temporales proporciona un mecanismo por el cual las proteínas se adhieren a la superficie del cristal; a medida que se disuelve, la interfaz se contrae, condensando las proteínas en el punto de fuga. Este fenómeno se asemeja a la aceleración de la agregación por la burbuja de cavitación ultrasónica. Las proteínas se unen en la superficie de la burbuja durante la fase de expansión, y están altamente condensados por la burbuja subsiguiente que colapsa por la presión positiva de la onda ultrasónica en su centro. Este es el efecto catalítico artificial. Por lo tanto, en un mecanismo de agregación nanoscópico similar a un autocatalítico, la disolución de la sal acelera la reacción de agregación, y el agregado mismo puede promover la nucleación de la sal».

Ogi explica las implicaciones de sus resultados: «La agregación de los péptidos amiloides es lenta y esto ha sido un obstáculo para la investigación farmacéutica. un método de aceleración efectivo ayudará a aclarar su evolución estructural de monómero a fibrilla.Este conocimiento es k clave para comprender la patogenia de la enfermedad de Alzheimer».

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Se revelaron plantillas de amiloides S100A9 en superficies fibrilares A. Más información: Kichitaro Nakajima et al. Observación resuelta en el tiempo de la evolución del oligómero amiloide con cristales de sal temporales, The Journal of Physical Chemistry Letters (2020). DOI: 10.1021/acs.jpclett.0c01487 Información de la revista: Journal of Physical Chemistry Letters

Proporcionado por la Universidad de Osaka Cita: Los cristales de sal temporales pueden proporcionar una solución permanente para Alzheimer (2020, 27 de julio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-temporary-salt-crystals-permanent-solution.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.