Imágenes y mapas de luz infrarroja de los agregados analizados del péptido amiloide en células neuronales cultivadas / Imagen: UAB

Analizan con luz de sincrotrón los mecanismos del Alzheimer

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Investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y del Sincrotrón ALBA han analizado con luz de sincrotrón cómo son, dónde se localizan y qué efectos tienen diferentes agregados del Alzheimer en neuronas in vitro. Los resultados abren camino a conocer mejor cómo se desarrolla la enfermedad.

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UAB /  Pérdida de memoria, dificultad para comunicarse, cambios en la personalidad, problemas de orientación… Desgraciadamente estos síntomas son comunes en nuestra sociedad, ya que 30 millones de personas en el mundo y 1,5 en España sufren los efectos del Alzheimer, según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y de la Confederación Española de Asociaciones de Familiares de Personas con Alzheimer y otras demencias (CEAFA), respectivamente. El Alzheimer es la causa más importante de demencia y se describe como una enfermedad multifactorial que lleva a la muerte neuronal. A día de hoy no hay un tratamiento efectivo para combatirla ni prevenirla.

Cuando una persona tiene Alzheimer, se forman placas amiloides en su cerebro, hechas de unos depósitos o agregados del péptido beta amiloide

Cuando una persona tiene Alzheimer, se forman placas amiloides en su cerebro, hechas de unos depósitos o agregados del péptido beta amiloide. Este péptido – que proviene de una proteína necesaria para el funcionamiento celular – tiene tendencia a agregarse adoptando distintos tamaños y morfologías, dependiendo de las condiciones físico-químicas que lo rodean. Aunque se sabe que la presencia del péptido beta amiloide junto con otros factores como el estrés oxidativo tienen un papel clave en el inicio y desarrollo del Alzheimer, no se conoce cuáles son la causa y cuáles la consecuencia.

Para conocer mejor cómo funcionan los mecanismos mediante los cuales las proteínas y los péptidos amiloides se convierten en tóxicos, investigadores del Sincrotrón ALBA y del grupo de Biología estructural del Alzheimer de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), en colaboración con científicos del sincrotrón europeo ESRF, han llevado a cabo experimentos con luz infrarroja en los sincrotrones de Barcelona y Grenoble. La luz infrarroja es absorbida por los enlaces de las moléculas, lo que permite conocer cuál es la composición química de una muestra.

El hecho de conectar un microscopio a la luz infrarroja permite conocer, además, la distribución química. Gracias a la elevada brillantez de la luz de sincrotrón, esta distribución se puede medir a mayores resoluciones espaciales. Con esta técnica se ha analizado el efecto de dos tipos de agregados del péptido amiloide (fibrilares y amorfos) en células neuronales cultivadas. Los resultados indican que los agregados amorfos provocan un grado de oxidación superior a los otros y, por primera vez, han obtenido la ubicación in situ de estos agregados en células cultivadas. Los resultados son coherentes con investigaciones previas realizadas con muestras de cerebro de afectados, donde se veía que la oxidación era más alta en las regiones que rodeaban las placas amiloides y concuerdan con la hipótesis de que son los péptidos amiloides los causantes de la oxidación celular que está asociada a la enfermedad de Alzheimer.

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Papel clave de los péptidos amiloides

Este estudio ha servido para dar un paso más en la caracterización de estos agregados amorfos y considerarlos como un agente potencial tóxico en el inicio y desarrollo de la enfermedad. “Este trabajo ha ayudado a dar fuerza a la hipótesis de que los péptidos amiloides, especialmente en formas no fibrilares, son capaces de oxidar las células y que esto puede ser un punto clave para el desarrollo de la enfermedad. Gracias a la luz infrarroja, no solo hemos podido analizar los efectos de estos agregados sino que también hemos podido relacionarlos con la estructura que adoptan los péptidos cuando forman distintos agregados, lo que puede ser muy útil para identificar las formas tóxicas causantes de la enfermedad”, comenta Núria Benseny, investigadora de la línea de luz MIRAS del Sincrotrón ALBA.

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Referencia bibliográfica: 
Synchrotron-based µFTIR study on the effect of Alzheimer´s Aß amorphous and fibrillar aggregates on PC12 cells Nuria Benseny-Cases, Elena Álvarez-Marimon, Hiram A. Castillo-Michel, Marine Cotte, Carlos Falcon, and Josep Cladera. DOI: 10.1021/acs.analchem.7b04818 http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.7b04818