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Los cristales de sal temporales pueden proporcionar una solución permanente para la enfermedad de Alzheimer, sugiere un nuevo estudio

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Los cristales de sal temporales pueden proporcionar una solución permanente para la enfermedad de Alzheimer, sugiere un nuevo estudio

Imágenes que muestran el evento de precipitación-disolución de un cristal de sal observado por la micrografía de transmisión de electrones en estado líquido. Crédito: Universidad de Osaka
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Osaka, Japón - 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-disolución de los cristales de sal ocurren incluso a bajas concentraciones de sal ennanoescalas, y que puede acelerar la agregación de los péptidos beta-amiloides neurotóxicos implicados en su patogénesis.

El cerebro humano comprende alrededor de 86 mil millones de neuronas, aproximadamente tantos granos de arena como en un camión volquete grande. Estas neuronas hacen malabares 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 aún no curables son sintomáticos, de apoyo o paliativos; un gran avance en la comprensión de su patogenia puede mejorar las perspectivas de medicación, diagnóstico y prevención.

El papel del amiloide en la enfermedad de Alzheimer se ha reconocido desde hace mucho tiempo. Los péptidos β-amiloide se derivan de la proteína precursora del amiloide y se autoensamblan en tamaños que van desde agregados de bajo peso molecular y oligómeros más grandes hasta fibrillas amiloides. Estos últimos son conocidosser 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, autor principal 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 período de tiempo para la nucleacióny la falta de un ensayo fluorescente adecuado ".

Usando microscopía electrónica de transmisión de estado líquido, los investigadores analizaron la agregación de moléculas de proteínas, adquiriendo imágenes a nanoescala de resolución temporal 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 aa la fluctuación de la densidad local, y su rápida disolución acelera la reacción de agregación de los péptidos β-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; comose disuelve, la interfase 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 adhieren a la superficie de la burbuja durante la fase de expansión, y están altamente condensadas por el colapso posterior de la burbuja por elpresión positiva de la onda ultrasónica en su centro. Esta es la ca artificialefecto talítico.Por lo tanto, en un mecanismo de agregación nanoscópico de tipo autocatalítico, la disolución de la sal acelera la reacción de agregación y el propio agregado puede promover la nucleación de la sal ".

Ogi explica las implicaciones de sus resultados: "La agregación de los péptidos β-amiloides es lenta y esto ha sido un obstáculo para la investigación farmacéutica. Establecer un método de aceleración eficaz ayudará a aclarar su evolución estructural de monómero a fibrilla. Este conocimiento es clavepara comprender la patogenia de la enfermedad de Alzheimer ".

referencia :

Kichitaro Nakajima, Tomoya Yamazaki, Yuki Kimura, Masatomo So, Yuji Goto e Hirotsugu Ogi. Observación en el tiempo de la evolución del oligómero β-amiloide con cristales de sal temporales, publicada en The Journal of Physical Chemistry Letters en DOI : http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c01487

Este artículo se ha vuelto a publicar a partir de lo siguiente materiales . Nota: el material puede haber sido editado por su extensión y contenido. Para obtener más información, comuníquese con la fuente citada.

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