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¿Existe algún efecto de los niveles elevados de cisteína en la función cognitiva?

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Estoy mirando este diagrama del metabolismo de la homocisteína y veo dos vías distintas por las que el aminoácido puede metabolizarse: con la vitamina B12 se vuelve a convertir en metionina, mientras que con la B6 se convierte en cisteína.

He seguido los enlaces de los productos a los que se metaboliza la cisteína y no pude encontrar ninguna referencia a los efectos cognitivos. ¿Existe algún efecto cognitivo de la cisteína u otros aminoácidos a los que se metaboliza?

Me interesa saber cuáles son los posibles efectos de las dosis farmacológicas (50 mg - 100 mg) de vitamina B6 en este ciclo metabólico, mientras que los niveles de folato y B12 se mantienen en los niveles iniciales. Me parece que si la vitamina B6 está más disponible, habrá una mayor probabilidad de que la homocisteína se metabolice en cisteína. ¿Es esta suposición correcta? ¿Cuáles son las implicaciones para este ciclo metabólico que pueden ser causadas por niveles elevados de vitamina B6, mientras se mantienen los niveles de folato y B12 en los niveles iniciales?

Estoy particularmente interesado en las implicaciones de este proceso sobre los sueños. Ha habido numerosos informes entre los soñadores que 50-100 mg de vitamina B6, tomados en el tercer y quinto ciclo de sueño, producen sueños muy intensos y vívidos, a veces con conciencia espontánea. (sueños lúcidos), mientras que las vitaminas del complejo B (B6, B12, folato, niacina, etc.) parecen producir el efecto contrario: un recuerdo de sueños muy vago.

Estoy tratando de entender si realmente existe una conexión entre la vía metabólica que puede tomar la homocisteína y la viveza de los sueños, la capacidad de recordarlos con claridad y el fenómeno de poder darse cuenta espontáneamente del hecho de que la persona está soñando mientras aún duerme. .

¡Gracias por su aporte!

Diagrama obtenido de aquí


La vía de la homocisteína que se muestra es demasiado simple. Especialmente la producción del neuromodulador H2No se muestra S del exceso de aminoácidos de azufre. En los últimos años se han descubierto muchas más enzimas y reacciones. He resumido el metabolismo de los aminoácidos del azufre humano en reactome.org, así que utilice este enlace para descubrir todos los detalles y nuevos artículos. También adjuntaré algunos de los documentos relevantes a continuación.

Brosnan, JT, Brosnan, ME Los aminoácidos que contienen azufre: una descripción general 2006 J Nutr PMID 16702333

La remetilación de homocisteína a metionina también puede ocurrir usando betaína como donante de metilo. Esta reacción también es parte del catabolismo de la colina.

Li, F, Feng, Q, Lee, C, Wang, S, Pelleymounter, LL, Moon, I, Eckloff, BW, Wieben, ED, Schaid, DJ, Yee, V, Weinshilboum, RM Betaína homocisteína metiltransferasa humana (BHMT ) y BHMT2: variación de la secuencia de genes común y caracterización funcional 2008 Mol Genet Metab PMID 18457970

Bearden, SE, Beard RS, Jr, Pfau, JC La transulfuración extracelular genera sulfuro de hidrógeno a partir de la homocisteína y protege el endotelio del estrés redox 2010 Am J Physiol Heart Circ Physiol PMID 20817827

Dominy, JE, Stipanuk, MH Nuevas funciones de la cisteína y las enzimas de transulfuración: producción de H2S, un neuromodulador y relajante del músculo liso 2004 Nutr Rev PMID 15497768

Stipanuk, MH, Ueki, I Manejo del azufre de metionina / homocisteína: metabolismo de la cisteína a taurina y azufre inorgánico 2011 J Inherit Metab Dis PMID 20162368

Chiku, T, Padovani, D, Zhu, W, Singh, S, Vitvitsky, V, Banerjee, R La biogénesis de H2S por la cistationina gamma-liasa humana conduce a los nuevos metabolitos del azufre lantionina y homolationina y responde al grado de hiperhomocisteinemia 2009 J Biol Chem PMID 19261609


¿Cómo afectan los distintos niveles de cortisol al funcionamiento cognitivo?

LOS BASICOS

Los niños que crecen en entornos estresantes a menudo tienen niveles elevados de cortisol, la "hormona del estrés", que puede afectar el desarrollo cognitivo. Una nueva investigación muestra que algunos niños que crecen con adversidad en realidad tienen niveles bajos de cortisol, que también está relacionado con un funcionamiento cognitivo comprometido .

Un nuevo estudio ha identificado cómo los niveles específicos de cortisol afectan el desarrollo cognitivo de los niños que crecen con el estrés asociado con la adversidad familiar, viviendo en la pobreza y / o sin hogar.

El estudio de junio de 2015, "Tracing Differential Pathways of Risk: Associations Among Family Adversity, Cortisol, and Cognitive Functioning in Childhood", se realizó en la Universidad de Rochester, la Universidad de Minnesota y Mt. Hope Family Center, y se publicó en la diario Desarrollo infantil.

Las estadísticas de pobreza infantil son alarmantes. Se estima que cuatro de cada diez Los niños estadounidenses viven actualmente en hogares de bajos ingresos, según una investigación del Centro Nacional para Niños en Pobreza de la Escuela de Salud Pública Mailman de la Universidad de Columbia.

El objetivo principal del estudio reciente fue obtener una mejor comprensión de cómo varios niveles de cortisol afectan el ajuste socioemocional de un niño, así como su lenguaje, funciones motoras y cognitivas.

Los investigadores encontraron que los niños con niveles relativamente altos o relativamente bajos de cortisol tienen más probabilidades de experimentar déficits de aprendizaje y retrasos cognitivos.

El cortisol generalmente se conoce como "la hormona del estrés" porque se secreta en el torrente sanguíneo en grandes cantidades durante situaciones estresantes o cualquier entorno que desencadene la respuesta de huida o lucha.

Hay dos tipos de estrés: buen estrés (eustress) y mal estrés (angustia). Los niveles óptimos de cortisol pueden estar relacionados con eustress. En determinadas circunstancias, la cantidad adecuada de cortisol alimenta su pasión y le da el empuje necesario para aprovechar el día.

Parece que los niveles bajos de cortisol podrían ser un biomarcador de depresión, apatía o desesperanza sobre el posible futuro de alguien. Los niveles elevados de cortisol podrían estar directamente relacionados con la angustia causado por factores ambientales estresantes.

Tres perfiles de cortisol diferentes afectan el funcionamiento cognitivo

Para el nuevo estudio, los investigadores midieron los niveles de cortisol de los niños cuando tenían dos, tres y cuatro años. Cuando cada niño tenía dos años, los investigadores los observaron jugando con sus madres y recopilaron información extensa sobre la dinámica familiar, como qué tan estable parecía ser el hogar familiar y si los niños habían estado expuestos a la violencia doméstica.

Cuando los niños tenían cuatro años, los investigadores midieron sus habilidades cognitivas. El estudio encontró que los niños con perfiles de cortisol relativamente más altos y más bajos tenían niveles reducidos de funcionamiento cognitivo a los cuatro años.

En un comunicado de prensa, Jennifer H. Suor, estudiante de doctorado en psicología clínica en la Universidad de Rochester y primera autora del estudio, explicó los hallazgos diciendo:

En general, encontramos tres perfiles de cortisol entre los niños, que se clasificaron como elevados, moderados y bajos. Descubrimos que los niveles de cortisol de los niños se mantuvieron relativamente estables durante los tres años. Y descubrimos que la exposición a formas específicas de adversidad familiar cuando los niños tenían dos años predijo su perfil de cortisol, que a su vez se relacionó con diferencias notables en el funcionamiento cognitivo de los niños a los cuatro años.

LOS BASICOS

El estudio informó que alrededor del 30 por ciento de los niños en el estudio mantuvieron niveles de cortisol relativamente más altos, el 40 por ciento de los niños mantuvo niveles de cortisol más bajos y el 30 por ciento restante mantuvo niveles de cortisol moderados. Curiosamente, los niños en ambos extremos del espectro de niveles de cortisol habían experimentado algún tipo de inestabilidad familiar.

Los niños con los niveles más altos de cortisol habían experimentado interacciones más duras y traumáticas con un cuidador o un padre. Por otro lado, los niños con niveles moderados de cortisol estaban expuestos a relativamente menos adversidades familiares a los dos años y también tenían las capacidades cognitivas más altas a los cuatro años.

Los investigadores no están seguros de los mecanismos exactos que vinculan los niveles de cortisol y el funcionamiento cognitivo. Ellos plantean la hipótesis de que demasiado cortisol puede tener efectos tóxicos en partes del cerebro que son importantes para el funcionamiento cognitivo. Demasiado poco cortisol podría impedir la capacidad del cuerpo para reclutar los recursos biológicos necesarios para un desarrollo cognitivo óptimo.


¿Qué es la N-acetilcisteína?

La N-acetilcisteína (o NAC para abreviar) es un precursor del aminoácido L-cisteína rico en azufre.

La L-cisteína se encuentra naturalmente en muchas proteínas y alimentos ricos en azufre, como la carne, las aves, las yemas de huevo, el brócoli, las coles de Bruselas, el ajo, la avena, la cebolla y los pimientos rojos.

La L-cisteína se clasifica como un aminoácido "condicionalmente esencial", lo que significa que bajo ciertas condiciones, necesitamos consumir fuentes adicionales porque nuestro cuerpo no puede producir cantidades adecuadas de otros aminoácidos.

NAC no es un nutriente esencial y no se encuentra en la naturaleza, por lo que no existe un requerimiento diario establecido de N-acetilcisteína.

El NAC puede resultarle más familiar a los médicos, ya que se utiliza como tratamiento estándar para la toxicidad del acetaminofén (sobredosis del ingrediente activo de Tylenol®). La NAC también se usa médicamente como una niebla en aerosol para romper la mucosidad en las vías respiratorias de los pacientes con fibrosis quística.

También es un ingrediente de suplemento dietético común que tiene más funciones que simplemente ser un bloque de construcción de proteínas. Vamos a explorar.


Efectos secundarios

Cuando se toma por vía oral: N-acetilcisteína es PROBABLEMENTE SEGURO para la mayoría de los adultos. Puede causar náuseas, vómitos y diarrea o estreñimiento. En raras ocasiones, puede causar erupciones cutáneas, fiebre, dolor de cabeza, somnolencia, presión arterial baja y problemas hepáticos. La N-acetilcisteína tiene un olor desagradable que puede dificultar su ingestión.

Cuando se administra por vía intravenosa: N-acetilcisteína es PROBABLEMENTE SEGURO para la mayoría de los adultos, cuando se administra por vía intravenosa como medicamento recetado. En raras ocasiones, puede causar erupciones cutáneas, fiebre, dolor de cabeza, somnolencia, presión arterial baja y problemas hepáticos.

Cuando se inhala: N-acetilcisteína es PROBABLEMENTE SEGURO para la mayoría de los adultos, cuando se usa como medicamento recetado. Cuando se inhala (se inhala hacia los pulmones), también puede causar hinchazón en la boca, secreción nasal, somnolencia, sensación de humedad y opresión en el pecho.


Efectos cognitivos de la N-acetilcisteína adyuvante en la psicosis

Los déficits cognitivos son predictores del resultado funcional en pacientes con psicosis. Si bien los antipsicóticos convencionales son relativamente efectivos sobre los síntomas positivos, su impacto sobre los síntomas negativos y cognitivos es limitado. Estudios recientes han establecido un vínculo entre el estrés oxidativo y los déficits neurocognitivos en la psicosis. La N-acetilcisteína (NAC), un precursor del glutatión con propiedades glutamatérgicas, ha demostrado eficacia sobre los síntomas negativos y el funcionamiento en pacientes con esquizofrenia y trastorno bipolar, respectivamente. Sin embargo, existen pocos enfoques basados ​​en la evidencia para manejar el deterioro cognitivo en la psicosis. El presente estudio tiene como objetivo examinar los efectos cognitivos del tratamiento complementario con NAC en un subgrupo agrupado de participantes con psicosis que completaron la evaluación neuropsicológica en dos ensayos de esquizofrenia y trastorno bipolar.

Una muestra de 58 participantes se asignó al azar de forma doble para recibir 2 g / día de NAC (n = 27) o placebo (n = 31) durante 24 semanas. Se evaluaron los dominios de atención, memoria de trabajo y función ejecutiva. Las diferencias entre el rendimiento cognitivo al inicio y al final del estudio se examinaron mediante la prueba de Wilcoxon. Se utilizó la prueba de Mann-Whitney para examinar las diferencias entre los grupos NAC y placebo en el punto final.

Los participantes tratados con NAC tuvieron un rendimiento de la memoria de trabajo significativamente mayor en la semana 24 en comparación con el placebo (U = 98,5, p = 0,027).

La NAC puede tener un impacto en el rendimiento cognitivo en la psicosis, ya que se observó una mejora significativa en la memoria de trabajo en el grupo tratado con NAC en comparación con el placebo; sin embargo, estos datos preliminares requieren replicación. Los compuestos glutamatérgicos como la NAC pueden constituir un paso hacia el desarrollo de terapias útiles para el deterioro cognitivo en la psicosis.


Mecanismos epigenéticos

Los efectos biológicos y psicológicos de la EP podrían explicarse en parte a través de mecanismos epigenéticos. El término & # x0201cepigenetics, & # x0201d, acuñado por Waddington (1939), se basa en un modelo conceptual diseñado para explicar cómo los genes podrían interactuar con su entorno para producir el fenotipo (Waddington, 1939 Fernandes et al., 2017).

En particular, la epigenética se refiere a todos esos mecanismos, incluidas las modificaciones funcionales del genoma como la metilación del ADN, las modificaciones de histonas postraduccionales (es decir, acetilación y metilación) y la expresión de microARN (Deibel et al., 2015 Grazioli et al., 2017) ), que tienden a regular la expresión génica, modelando la estructura de la cromatina pero manteniendo inalterada la secuencia de nucleótidos del ADN.

La literatura actual demuestra claramente que estos mecanismos están fuertemente influenciados por diferentes factores biológicos y ambientales, como la EP (Grazioli et al., 2017), que determinan la naturaleza y el modo de activación de los mecanismos epigenéticos.

La epigenética juega un papel esencial en la reorganización neuronal, incluidas las que gobiernan la plasticidad cerebral (Deibel et al., 2015). Por ejemplo, un creciente cuerpo de evidencia indica que regula la neuroplasticidad y los procesos de memoria (Ieraci et al., 2015).

Varios estudios en animales revelan cómo la actividad motora es capaz de mejorar el rendimiento cognitivo actuando sobre los mecanismos epigenéticos e influyendo en la expresión de aquellos genes implicados en la neuroplasticidad (Fernandes et al., 2017). Los principales procesos moleculares que subyacen a los mecanismos epigenéticos son los siguientes: a través de la metilación del ADN, modificaciones de histonas y expresión de microARN (Fernandes et al., 2017).

La metilación del ADN es una modificación química covalente de la citosina de la molécula de ADN bicatenario. Se ha reconocido que la metilación del ADN juega un papel clave en la memoria a largo plazo (Deibel et al., 2015 Kim y Kaang, 2017). En particular, los mecanismos relacionados con la metilación del ADN alivian los efectos represivos de los genes supresores de la memoria para favorecer la expresión de genes promotores de la plasticidad y de consolidación de la memoria. Varias evidencias mostraron que la PE es capaz de coordinar la acción de los genes implicados en la plasticidad sináptica que regulan la consolidación de la memoria (Molteni et al., 2002 Ding et al., 2006).

Las modificaciones de las histonas son cambios químicos postraduccionales en las proteínas de las histonas. Incluyen metilación / desmetilación de histonas, acetilación / desacetilación y fosforilación, todo debido a la actividad de enzimas específicas, que modifican la estructura de la cromatina, regulando así la expresión génica. Se ha demostrado que la acetilación de histonas es un requisito para la memoria a largo plazo (LTM) (Barrett y Wood, 2008 Fernandes et al., 2017). En los animales, la actividad motora aumenta estos mecanismos genéticos en el hipocampo y la corteza frontal, mejorando el rendimiento de la memoria en las tareas conductuales (Cechinel et al., 2016). Recientemente, luego de 4 semanas de ejercicio motor, se ha evidenciado un aumento de la actividad de las enzimas involucradas en la acetilación / desacetilación de histonas, los mecanismos epigenéticos que determinan un aumento en la expresión de BDNF (Maejima et al., 2018).

Los microARN (miARN) son pequeñas moléculas de ARN monocatenarias capaces de inhibir la expresión de genes diana. Se expresan ampliamente en el cerebro, participan en mecanismos epigenéticos y actúan como reguladores de numerosos procesos biológicos en el cerebro, que van desde la proliferación celular, diferenciación, apoptosis, plasticidad sináptica y consolidación de la memoria (Saab y Mansuy, 2014). Evidencias recientes demuestran que la EP puede mitigar los efectos nocivos de la lesión cerebral traumática y el envejecimiento sobre la función cognitiva al regular la expresión hipocampal de miR21 (Hu et al., 2015) y miR-34a (Kou et al., 2017). Además, la EP contribuye a atenuar los efectos del aumento de miR-124 relacionado con el estrés, implicado en la neurogénesis y la formación de la memoria (Pan-Vazquez et al., 2015).


4 CISTEÍNA Y HOMOCISTEÍNA COMO BIOMARCADOR DE DIVERSAS ENFERMEDADES

4.1 Enfermedades cardiovasculares

En los países desarrollados y en desarrollo, las enfermedades cardiovasculares (ECV) son la principal causa de muerte en todo el mundo. Muchos estudios se relacionan con el papel elevado de Hcy en el desarrollo de diversas formas de enfermedades vasculares (Hannibal & Blom, 2017). Según algunos investigadores, la concentración plasmática de Hcy superior a 10 µmol / L se asocia como factor de riesgo en el desarrollo de ECV y cardiopatía isquémica (Ostrakhovitch & Tab ibzadeh, 2019). Un metanálisis indicó que un nivel plasmático elevado de Hcy del 25% se asoció con un aumento del 10% y 20% del riesgo de ECV y accidente cerebrovascular, respectivamente. Otro metanálisis mostró que cuando el nivel de Hcy en suero disminuyó en 3 µmol / L, se observó una reducción del 16% en la enfermedad coronaria. Un aumento de 5 µmol / L en el plasma aumentó el riesgo relativo de enfermedad coronaria entre 1,6 y 1,8 veces (Ntaios, 2015). Otro metanálisis mostró que por cada aumento de 5 μmol / L en Hcy, el riesgo de mortalidad aumentó en un 32% y el riesgo de enfermedad cardíaca aumentó en un 52% (Shiao, Lie y Yu, 2018). La Hcy puede causar ECV a través de diversos mecanismos, como el aumento de la proliferación de células musculares que provocan el estrechamiento de los vasos, alteran las propiedades coagulantes de la sangre, causan daño oxidante al endotelio vascular y dañan las paredes arteriales (Mishra, 2016). La Tabla 4 resume los efectos de la hiper Hcy en la salud cardíaca.

Niños con antecedentes parentales de

Las enfermedades cardiovasculares tenían niveles séricos de Hcy más altos que aquellos sin tal historial

La Hcy se asoció positivamente con la presión arterial diastólica y sistólica, por ejemplo, cuando la concentración de Hcy aumentó en 5 μmol / L, la presión arterial diastólica y sistólica en los hombres aumentó en 0,5 y 0,7 mmHg, respectivamente, y en el caso de las mujeres, la Hcy y la presión arterial mostró una correlación más fuerte y aumentó en 0,7 y 1,2 mmHg (diastólica y sistólica) (Ganguly y Alam, 2015).

La investigación epidemiológica demostró una relación en forma de U entre las enfermedades cardiovasculares y la tCys después del ajuste de otros factores de riesgo y la Hcy (De Chiara et al., 2012).Van den Branbdhof y sus colegas no encontraron relación entre tCys y el riesgo de enfermedad coronaria. Se realizó un estudio para investigar la relación entre la tCys y el riesgo de mortalidad y hospitalizaciones por ECV en hombres y mujeres de la cohorte del estudio Hordaland Hcy y se concluyó que la tCys no se asoció con todas las causas de mortalidad por ECV o no ECV (van den Brandhof, Haks , Schouten y Verhoef, 2001). Posteriormente se realizó un estudio para determinar la relación entre la tHcy y la ECV y la mortalidad y morbilidad no relacionada con la ECV, y los resultados demostraron que la tHcy como biomarcador de la mortalidad y morbilidad por ECV y no ECV (El-Khairy, Vollset, Refsum y Ueland, 2003).

4.2 Accidente cerebrovascular isquémico

Con el fin de determinar la asociación entre el nivel elevado de tHcy en el ictus agudo y la mortalidad, se realizó un experimento para analizar si durante la fase de convalecencia después de un ictus isquémico agudo, el cambio en el nivel de Hcy en plasma contribuía al riesgo de ictus isquémico. El estudio mostró que durante la fase de convalecencia, la Hcy elevada se asoció de forma independiente con un mayor riesgo de accidente cerebrovascular isquémico recurrente después del evento cerebrovascular índice. Entonces, el investigador concluyó que la tHcy se usa como biomarcador de accidente cerebrovascular isquémico durante la fase de convalecencia del accidente cerebrovascular (Shi et al., 2018). Otro estudio mostró que un aumento de 5 µmol / L en tHcy eleva el riesgo relativo de accidente cerebrovascular isquémico en 1,5 veces. Cuando la Hcy sérica disminuyó 3 µmol / L, se observó una reducción del 24% en el accidente cerebrovascular isquémico (Ntaios, 2015).

4.3 Trastornos neurológicos

La Hcy se transporta en el cerebro, que tiene una capacidad limitada para el metabolismo de la Hcy. Los tejidos cerebrales tienen diferentes mecanismos para reducir y mantener el nivel de Hcy, como el reciclaje eficiente a través de la metionina sintasa dependiente de vitamina B12 (única enzima en el cerebro involucrada en la conversión de Hcy en metionina), el catabolismo a través de la cistationina beta sintasa a cistationina (una sustancia no nociva producto que se convierte en cisteína) y exportar a circulación externa (Ganguly & Alam, 2015).

En el cerebro, la acumulación de Hcy se asoció con un aumento de tHcy y SAM en el líquido cefalorraquídeo. La Hcy inducida causó disfunción endotelial y astrocítica que resultó en una función neuronal alterada. Los niveles elevados de Hcy condujeron a una neurotransmisión glutamatérgica excitadora mejorada en diferentes regiones del cerebro que causó daño neuronal. En resumen, Hcy causó un desequilibrio redox y un aumento del estrés oxidativo y la producción de radicales libres en muchas células, incluidas las células endoteliales, gliales y neuronales, y provocó varios trastornos neurológicos (Lehotský et al., 2016). Por otro lado, la cisteína juega un papel importante en la homeostasis redox. Los eventos modulados por redox juegan un papel importante no solo en los tejidos periféricos sino también en el cerebro, donde la disposición de la cisteína es fundamental para estas vías. La homeostasis redox alterada jugó un papel importante en la progresión de la enfermedad y los trastornos neurodegenerativos, y la Cys, al ser un antioxidante, es responsable de neutralizar gran parte del daño oxidativo generado (Paul et al., 2018).

4.4 Trastorno del espectro autista

Hoy en día, el trastorno del espectro autista (TEA) es el tema de muchos tipos de investigación y los AA se utilizan como biomarcador de TEA. El TEA es el trastorno del neurodesarrollo que se presenta temprano en la vida y está asociado con el funcionamiento anormal del SNC. Se estima que el TEA prevalece en casi 11,3 de cada 1000 niños de 8 años. Además de la cisteína y la Hcy, otros AA como la tirosina, treonina, metionina, fenilalanina y otros AA cerebrales también se consideran un biomarcador de TEA (Żurawicz & Kałużna-Czaplińska, 2015). Los estudios también informaron una menor concentración de Cys en pacientes con TEA y control después de un ayuno nocturno. Estos hallazgos son compatibles con un mayor estrés oxidativo y una disminución de la capacidad de desintoxicación en los TEA (ElBaz, Zaki, Youssef, ElDorry y Elalfy, 2014 Geier et al., 2009). De manera similar, otro estudio informó una concentración baja de cisteína intracelular en niños que padecían TEA en comparación con el grupo sano y observó niveles elevados de Hcy en las células mononucleares de sangre periférica (Suh, Walsh, McGinnis, Lewis y Ames, 2008). Tu, Chen y He (2012) observaron una alta concentración de Hcy en el plasma en ayunas de los pacientes con TEA. Además, un alto nivel de Hcy en plasma y orina puede deberse a una deficiencia de vitamina B. James y col. (2004) observaron un nivel bajo de Hcy en el plasma en ayunas, esta diferencia puede deberse a las diferentes edades de los participantes, y James et al también observaron un nivel bajo de cisteína en el plasma de los niños con TEA en comparación con el grupo de control. Hay dos estudios de Kałużna-Czaplińska, Żurawicz, Struck y Markuszewski (2014), y Kałużna-Czaplińska, Michalska y Rynkowski (2011) también informaron un alto nivel de Hcy en la orina de niños con TEA que el grupo sano.

4.5 Demencia

La demencia no es una enfermedad específica, sino un síndrome clínico que incluye diferentes enfermedades como la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer (EA), las enfermedades con cuerpos de Lewy (LBD) y la demencia vascular (VAD). Se observó un aumento del 50% en el riesgo de demencia cuando se observó un aumento de 5 µmol / L en la tHcy. La Hcy puede ser dañina para el tejido nervioso debido a varias razones, ya que provoca una mayor estimulación de los receptores, una mayor activación de la formación patológica de proteínas y neurotoxicidad directa (Sławek y Białecka, 2015).

4.6 Enfermedad de Alzheimer

La forma más común de demencia es la EA, y el riesgo de EA es casi el doble en personas mayores de 50 años con un nivel de tHcy superior a 14 μmol / L (Sławek y Białecka, 2015). El aumento anormal de tHcy se puede utilizar como biomarcador de EA. La HHcy en la EA puede deberse a una deficiencia de folato o vitamina B12. Se realiza un estudio para explorar la relación entre HHcy y vitaminas a medida que avanza la enfermedad (Farina, Jernerén, Turner, Hart y Tab et, 2017). Un metaanálisis mostró que las concentraciones altas de tHcy y bajas concentraciones de folato y vitamina B12 pueden actuar como un factor de riesgo de EA (Shen y Ji, 2015). Se observa una alteración del metabolismo de la cisteína en pacientes con EA y algunos estudios informan un aumento del nivel de Cys en los pacientes con EA. Esto podría atribuirse a una absorción deficiente de Cys en las células, disminución del nivel de H2S e interrupción del transportador neuronal Cys en la EA (Paul et al., 2018).

4.7 Epilepsia

Para la epilepsia (aparición repentina de convulsiones en el comportamiento), los biomarcadores periféricos están notablemente ausentes, pero en humanos, pocos estudios sugirieron estos biomarcadores. Se observaron cambios redox en modelos animales de epilepsias y la cisteína se consideró un biomarcador de daño oxidativo. Se ha propuesto que la relación Cys / Cys (cisteína / cisteína) sirve como biomarcador del estado redox en plasma y tejidos en humanos y animales. Un estudio en ratas concluyó que una disminución de Cys y la proporción de Cys / Cys en plasma podría actuar como un biomarcador redox en la epilepsia del lóbulo temporal (Liang & Patel, 2016). Hcy y sus metabolitos homocisteína tiolactona (HT) provocan convulsiones por diferentes mecanismos desconocidos. Se han identificado niveles elevados de tHcy y HT como factores de riesgo para el desarrollo de numerosos trastornos cerebrales, incluida la epilepsia (Hrnčić et al., 2014).

4.8 Traumatismo craneoencefálico

El traumatismo craneoencefálico se encuentra entre las numerosas causas de mortalidad y morbilidad en los jóvenes. La homocisteína plasmática total se utiliza como biomarcador de diversos resultados neurológicos después de una lesión en la cabeza. Un experimento mostró que después de una lesión en la cabeza, la tHcy elevada tiene un impacto independiente en los resultados neurológicos. El estudio incluyó a pacientes (tanto hombres como mujeres) que ingresaron dentro de las 24 horas posteriores a la lesión en la cabeza durante 3 meses, y sus pruebas bioquímicas mostraron niveles más altos de tHcy en pacientes con lesiones graves y baja tHcy en pacientes con lesiones leves. Los niveles elevados de tHcy después de un traumatismo craneoencefálico pueden deberse a una respuesta de estrés metabólico similar a los resultados de la hemorragia subaracnoidea (un tipo de accidente cerebrovascular), causada por la regulación a la baja de la cistationina-β-sintasa. El resultado mostró una relación significativa entre la tHcy y los resultados neurológicos (Dhandapani et al., 2018).

4.9 Diabetes

La diabetes es el trastorno metabólico más común asociado con la hiperglucemia. Se sugiere que un alto nivel de Hcy en la diabetes es el biomarcador de complicaciones microvasculares como la neuropatía diabética, la retinopatía y la nefropatía. Varios estudios también sugieren que en la diabetes mellitus tipo 2 mal controlada, el aumento del nivel de Hcy se asocia con un mayor riesgo de complicaciones macrovasculares como aterosclerosis y enfermedad cardiovascular (Mundu, Kumar, Mitra, Kumar y Sinha, 2017). La HHcy en la diabetes tipo 2 se asocia con una alta prevalencia de nefropatía (Rujaswini, Praveen, Chowdary, Aanandhi y Shanmugasundaram, 2018). La evidencia emergente muestra un papel positivo de la dieta rica en L-cisteína en varias afecciones patológicas de la diabetes tipo 2 y las enfermedades neurodegenerativas (Yin et al., 2016). Diferentes estudios mostraron que en pacientes diabéticos, la homeostasis de la cisteína cambió y resultó en niveles más bajos de cisteína en sangre. En pacientes diabéticos tipo 2, la suplementación con L-cisteína (LC) redujo el estrés oxidativo, que se consideró un factor de riesgo en la progresión de la inflamación vascular en la diabetes (Manna y Jain, 2013). La L-cisteína se puede considerar fuertemente en los fármacos antidiabéticos en el manejo de la diabetes tipo 2 (Salman, Refaat, Selima, El Sarha e Ismail, 2013).

4.10 Neuropatía diabética

La neuropatía diabética es la afección de la diabetes en la que se producen daños y disfunción de los nervios. El estudio indicó que Hcy se asocia de forma independiente con la prevalencia de neuropatía diabética en pacientes diabéticos colectivos tipo 2 (Rujaswini et al., 2018). Se lleva a cabo una investigación para descubrir la relación entre el nivel elevado de Hcy y las complicaciones microvasculares en diabéticos, y los resultados mostraron que el nivel sérico de Hcy en pacientes diabéticos con complicaciones microvasculares es un biomarcador importante (Mundu et al., 2017).

4.11 Diabetes mellitus gestacional

La diabetes mellitus gestacional (DMG) es una complicación metabólica con intolerancia a la glucosa durante el embarazo. Se encontró un alto nivel plasmático de Hcy en mujeres embarazadas con DMG en comparación con mujeres no embarazadas con tolerancia normal a la glucosa (Gong et al., 2016). (Tarim et al., 2004) realizaron un estudio para determinar si la Hcy plasmática elevada está asociada con la DMG en mujeres turcas y encontró que las mujeres con diabetes gestacional con resultados anormales en las pruebas de detección, pero resultados normales de la prueba de tolerancia oral a la glucosa, tienen niveles de Hcy más altos que las embarazadas normales. mujeres. Se realizó un estudio transversal, que incluyó a 223 mujeres embarazadas entre las 24 y 28 semanas de gestación. La muestra se dividió en 3 grupos según su tolerancia a la glucosa, intolerancia a la glucosa, diabetes gestacional y controles normales, y se midió prospectivamente el nivel sérico de Hcy. El resultado encontró un nivel elevado de Hcy durante el segundo trimestre entre las mujeres con diabetes mellitus gestacional en comparación con los controles normales (Guven, Kilinc, Batukan, Ekerbicer y Aksu, 2006).

4.12 disfunción renal

La hiperhomocisteinemia leve a moderada a menudo se asocia con insuficiencia renal. La mayoría de los pacientes con enfermedad renal informaron HHcy (Barroso et al., 2017). El riñón es el sitio principal del metabolismo de Hcy, y cualquier alteración en las vías del metabolismo de Hcy conduce a un aumento anormal en su nivel que causa muchos problemas renales y deterioro de la función renal. La disfunción renal es responsable de una mayor acumulación de Hcy, lo que provoca insuficiencia renal crónica. Los estudios demostraron que la toxicidad por Hcy causaba reperfusión isquémica que conducía a daño renal. La homeostasis desequilibrada y el aumento del estrés oxidativo y las especies reactivas de oxígeno (ROS) que causaron disfunción endotelial glomerular también dieron como resultado un cambio en la tasa de filtración glomerular, que indujo disfunción renal como se muestra por el aumento de Hcy y Cys. Y Cys-albúmina aumentó en la enfermedad renal en etapa terminal (Ostrakhovitch & Tabibzadeh, 2015). Un estudio concluyó que en la cistinosis nefropática, la N-acetil-cisteína (NAC) redujo el estrés oxidativo y mejoró la función renal (de Faria Guimaraes et al., 2014). Algunos estudios recientes demostraron que la NAC podría prevenir la nefropatía por contraste (deterioro de la función renal). Tiene efectos antiinflamatorios y antioxidantes que podrían prevenir la disfunción renal (Aldemir et al., 2016).

4.13 Carcinoma de células renales

En Estados Unidos casi 13.000 muertes y 50.000 casos nuevos, por lo que la detección de CCR aumenta día a día. El riñón juega un papel importante en la regulación de los AA plasmáticos y en la eliminación de sustancias nitrogenadas de nuestro cuerpo. A partir de la filtración glomerular, las células epiteliales del túbulo renal reabsorben AA, de modo que la mayoría de los tumores surgen de las células del túbulo renal y, debido a estos tumores, se observa un cambio en la reabsorción de AA. En un estudio, un investigador obtuvo suero de 189 pacientes que padecían CCR en Fox Chase Cancer Center y se almacenó a -70 ° C. Se recolectaron muestras de suero de grupos de control de diferentes fuentes como empleados, cónyuges de pacientes y otras personas en Fox Chase Cancer Center. Con la ayuda del analizador de aminoácidos, su comparación de muestras mostró alteraciones entre 15 de 26 AA como taurina, treonina, glicina, alanina, serina, asparagina, glutamato, citrulina, metionina, tirosina, ornitina, histidina, fenilalanina y prolina. en pacientes con CCR, mientras que la cisteína y la arginina aumentaron. Este estudio muestra que una diferencia significativa entre los AA séricos se puede utilizar para las pruebas de detección del CCR y puede tener usos clínicos potenciales en la determinación del CCR (Mustafa et al., 2011).

4.14 Cáncer

Murphy y col. (2011) realizaron un estudio que mostró que altas concentraciones de cisteína estaban relacionadas con un bajo riesgo de carcinomas celulares y adenocarcinomas. La metilación del ADN es uno de los factores de riesgo de cáncer, y el metabolismo de un carbono (OCM) jugó un papel importante en la generación de un grupo metilo. La OCM involucró muchos factores como la vitamina B12, Hcy, ácido fólico, vitamina B6 y metionina. La disminución y acumulación de incluso una sustancia afectó la metilación del ADN, el material genómico y los genes supresores de tumores que conducen a la transformación maligna. En otro estudio, el análisis mostró que la Hcy elevada contribuía al cáncer (Yang, Li, Deng y Wang, 2018).

Zhang, Wen, Wu, Guo y Cui (2015) realizaron un metanálisis para examinar la relación entre la Hcy y el folato con el cáncer y concluyeron que la deficiencia de folato y el aumento de la Hcy sérica se asocian con el riesgo general de cáncer. El cáncer de ovario también tiene una conexión con el nivel de Hcy. Las células cancerosas derivadas de pacientes con cáncer de ovario tenían un déficit en la capacidad de remetilar Hcy. Esta condición metabólica modificada da como resultado niveles elevados de Hcy sérica (Kim, Kim, Roh y Kwon, 2018).

4.15 Cáncer del tracto digestivo

El cáncer del tracto digestivo es la enfermedad gastrointestinal maligna que abarca el cáncer de estómago, esófago y colorrectal. El cáncer del tracto digestivo constituye el 22% de las muertes por cáncer cada año, y las neoplasias malignas de estos cánceres pueden estar relacionadas con la hipermetilación y la hipometilación. Si descubrimos la sustancia que afecta la metilación celular, el diagnóstico de cáncer del tracto digestivo en una etapa temprana y varias vidas puede ser seguro. Los estudios demostraron que un aumento de Hcy provocó una elevación de la S-adenosilhomocisteína (SAH), que es un subproducto de la reacción de remetilación. La elevación de la HSA provoca una hipometilación del ADN de los linfocitos. Entonces, un nivel indirectamente elevado de Hcy afecta la metilación celular. El análisis de dosis-respuesta también mostró que un aumento de 5 μmol / L en la concentración de Hcy aumentó en un 7% el riesgo de cáncer digestivo (Xu et al., 2018). Varios estudios vincularon la relación de Hcy con el cáncer del tracto digestivo, y Wang et al. (2007) observaron que las personas que tenían una alta concentración de Hcy que las que tenían una baja mostraban una mayor incidencia de cáncer gástrico que significaba un aumento de Hcy y un mayor riesgo de cáncer del tracto digestivo. Un metanálisis demostró la relación entre la tHcy en sangre y el cáncer de próstata (Collin et al., 2010). Otro metanálisis encontró que los niveles más altos de tHcy aumentaban el riesgo de cáncer gástrico (Xu, Cheng y Zhu, 2016).

4.16 Cáncer de pulmón

El cáncer de pulmón (CP) también es un cáncer común y mortal en el mundo. Un metanálisis mostró que la Hcy sérica fue más alta en los pacientes con CL que el nivel sérico de Hcy en el grupo de control. Un estudio adicional demostró la diferencia del nivel sérico de Hcy en pacientes normales y LC, mientras que el nivel de folato de vitamina B6 se observó bajo de lo normal en estos pacientes. Este análisis mostró que en OCM, la vitamina B6 y el folato actúan como un factor protector, mientras que el Hcy contribuye al cáncer de pulmón y puede usarse como biomarcador (Yang et al., 2018).

4.17 Cáncer colorrectal

En los Estados Unidos, el cáncer colorrectal (CCR) es el tercer cáncer diagnosticado con mayor frecuencia y la principal causa de muerte tanto en hombres como en mujeres. Muchos metanálisis se centraron en determinar los efectos del folato en la dieta, los suplementos y la fibra sobre el cáncer e indicaron que un mayor riesgo de CCR se asocia con un aumento de la tHcy y una disminución del nivel de folato. La razón es que la HHcy es responsable del estrés oxidativo y la inducción de las respuestas inflamatorias, lo que aumenta el riesgo de CCR (Shiao et al., 2018). Se realizó un estudio con mujeres posmenopáusicas para evaluar la asociación entre la cisteína y la Hcy con la incidencia de CCR, y el resultado indicó que la Hcy plasmática elevada se asoció con un mayor riesgo de CCR, mientras que un nivel alto de cisteína se asoció con un riesgo menor. Por lo tanto, la cisteína baja de HHcy es un factor de riesgo para el CCR incidente (Miller et al., 2013). Los pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal tienen una mayor probabilidad de desarrollar cáncer colorrectal cuando sus niveles de Hcy son más altos que en individuos sanos (Keshteli, Baracos y Madsen, 2015). Los factores dietéticos y el estilo de vida pueden contribuir al aumento de la incidencia de CCR como la obesidad, las dietas grasas, el consumo de alcohol y el tabaquismo (Baena y Salinas, 2015). La dieta grasa también se considera la principal causa del CCR, la razón quizás sea que la dieta alta en grasas es responsable de aumentar los niveles plasmáticos de Hcy en nuestro cuerpo (Jakubowski, 2019).

4.18 Vitiligo

Se ha informado hiperhomocisteinemia con vitiligo (trastorno pigmentario multifactorial). A nivel mundial, la prevalencia de esta enfermedad ronda el 1%. Su etiología puede deberse a la destrucción de melanocitos, estrés oxidativo y autoinmunidad. Muchos estudios han informado un nivel elevado de Hcy en el vitiligo y concluyeron que Hcy aumentaba el estrés oxidativo y alteraba los melanocitos. Un metanálisis informó un alto nivel de Hcy y niveles bajos de ácido fólico, vitamina B12 y vitamina B6 en los pacientes que padecían vitiligo en comparación con el grupo de control. Varias hipótesis como la inhibición de la enzima de síntesis de melanina (tirosinasa) o el aumento de la producción de ROS por parte de Hcy pueden explicar el nivel elevado de Hcy en el vitiligo (Tsai, Kuo y Huang, 2018).

4.19 Homocisteína y composición corporal

Un estudio realizado en nueve pacientes con homocistinuria mostró que la reducción de la masa grasa es común en estos pacientes y la alternancia en las vías de la colina y la Hcy afecta el metabolismo de los lípidos y la masa corporal (Poloni et al., 2014). Yin y col. (2016) investigaron el efecto de la L-cisteína y encontraron que la L-cisteína reduce eficazmente el peso corporal final, el aumento de peso corporal, la ingesta de alimentos y la eficiencia alimentaria en ratas.


Resultados y discusión

Composición del grupo

Los tres grupos no difirieron en años en educación, MMSE o nivel de actividad física previa a la intervención, F (2, 97) = .77, pag = .466, F (2, 97) = 1.93, pag = .151, F (2, 97) = .98, pag = .378, respectivamente (ver Tabla 2). PASE tampoco difirió significativamente entre los grupos después de la intervención, t(98) = 1.547, pag = .125 (control METRO = 35.62, Dakota del Sur = 21,93, ciclista METRO = 44.47, Dakota del Sur = 26,09). El 72% de los participantes completaron la prueba durante los meses más cálidos para maximizar la adherencia a la prueba. Además, los ciclistas de bicicletas eléctricas (METRO = 1.86, Dakota del Sur = 1,76), ciclistas de pedales (METRO = 2.22, Dakota del Sur = 1,76) y participantes de control sin ciclismo (METRO = 1.92, Dakota del Sur = 1,65) no difirió en la frecuencia de realizar estas otras actividades, H (2, 97) = 1.08, pag = .582, como se informa en el PASE. Ciclistas de bicicletas eléctricasMETRO = 1.53, Dakota del Sur = 1,41), ciclistas de pedales (METRO = 1.58, Dakota del Sur = 1,25) y participantes de control sin ciclismo (METRO = 1.62, Dakota del Sur = 1,65) tampoco difirieron en el número de otras actividades en las que participaron, F (2, 97) = .033, pag = .968. Finalmente, los ciclistas de bicicletas eléctricas (METRO = 2.50, Dakota del Sur = 2,47), ciclistas de pedales (METRO = 2.58, Dakota del Sur = 2,39) y participantes de control (METRO = 2.46, Dakota del Sur = 2,32) no difirió en el tiempo dedicado a completar estas actividades, H (2, 97) = .049, pag = .976, como se informa en el PASE. Los participantes continuaron informando sus otras actividades físicas (además del ciclismo) que realizaron durante la prueba de ciclismo (se recibieron diarios completos, norte = 81). Nuevamente, el tiempo promedio dedicado a completar otras actividades no difirió (E-bike [METRO = 1.21, Dakota del Sur = .54], pedal [METRO = 1.21, Dakota del Sur = .38] y participantes de control [METRO = 1.27, Dakota del Sur = .30]) entre los grupos de participantes, F (2, 78) = .141, pag = .869).

Estadísticas de ciclismo durante la prueba

Los participantes mantuvieron un diario de su actividad ciclista durante la prueba y registraron la duración de cada viaje. Descubrimos que los ciclistas de bicicletas eléctricas pasaban un poco más de tiempo en bicicleta en promedio cada semana que los ciclistas de pedales, t(72) = 1.80, pag = .076 (consulte la Tabla 3 para las medias y las DE). Esto probablemente se deba a la facilidad asociada con el ciclismo con motor, lo que permite a los participantes de la bicicleta eléctrica pedalear durante períodos de tiempo más largos. Esto indica que las bicicletas eléctricas, debido a que son compatibles con el ciclismo, pueden permitir una mayor actividad y duraciones de los paseos en bicicleta. Muchos de los participantes comentaron que sentían que podían ir más lejos con la bicicleta eléctrica, ya que podían confiar en ella para llegar a casa si no podían manejarla por sí mismos (consulte [38] para obtener una descripción cualitativa de los factores que afectan el comportamiento de la bicicleta en ' Las microaventuras de las personas mayores al aire libre en (e-) bicis ').

Además, los ciclistas eléctricos pasaron en promedio el 26% del tiempo en la configuración de motor más alta (turbo Dakota del Sur = 34), 7% en el siguiente ajuste más alto (deporte, Dakota del Sur = 11), 24% en gira (Dakota del Sur = 22), 28% en eco (Dakota del Sur = 26) y 15% (Dakota del Sur = 26) con el motor apagado. Esto significa que, en promedio, solo durante el 15% de su tiempo en bicicleta, los participantes de la bicicleta eléctrica no usaban el motor para ayudarlos en la bicicleta, por lo que eran comparables a los ciclistas de pedales.

Los participantes (seudónimo) a menudo incluían comentarios en su diario diario sobre la experiencia en bicicleta que resumían su creencia de la contribución al bienestar psicológico, por ejemplo:

"El domingo saqué la bicicleta (E-) por la tarde para animarme. Día sombrío, pero el campo alrededor es encantador, así que me sentí mejor cuando regresé.!" (Alysia)

“Después de una mañana estresante tuve tiempo para relajarme en la (E-) bicicleta. (Christopher)

Medidas de la función ejecutiva

Se han demostrado grandes tamaños de efecto para la mejora en la función ejecutiva después del ejercicio [10] y predijimos un aumento en la función ejecutiva en los grupos de ciclismo, por lo que se esperarían interacciones significativas entre el grupo y la sesión, y el grupo de control no mejoró después de la intervención. El ANOVA demostró que no hubo interacción para la fluidez verbal (F(2, 97) = .739, p = .480), tarea más-menos (F(2, 97) = 4.07, p = .667), actualización de cartas (F(2, 97) = 1.92, p = .152), puntuación de interferencia de Eriksen (F(2, 97) = .623, p = .538), todas las funciones ejecutivas de medición.

Sin embargo, hubo una interacción significativa Grupo x Sesión para la puntuación de Interferencia de Stroop, una medida de inhibición, F(2, 97) = 3.77, pag = .026, ƞ 2 = .072. Cuanto menor sea la puntuación, menos interferencia que experimentó el participante por la incongruencia de la palabra escrita con el color de la tinta que estaban informando. Esta medida demostró una mejora en ambos grupos de ciclismo después de la intervención, para ciclistas de bicicletas eléctricas, t(37) = 2.75, pag = .009, y para ciclistas de pedales, t(35) = 5.30, pag = .000, con menos interferencia después de la intervención (ver Figura 1), lo que no fue el caso de los participantes de control que no practicaban ciclismo, t(25) = .03, pag = .974.

También hubo una interacción significativa entre la sesión y el grupo para Go RT en la tarea Stop-It, una medida de la velocidad de procesamiento, F(2, 97) = 3.78, pag = .026, ƞ 2 = .072 (ver Figura 2). Los ciclistas de bicicletas eléctricas tuvieron RT marginalmente más rápidos después de la intervención en comparación con la línea de base, t(37) = 1.97, pag = .056, mientras que los ciclistas de pedales no lo hicieron, t(35) = .87, pag = .391, y los controles sin ciclos tenían una tendencia hacia RT más lentos, t(25) = -1.75, pag = .092.

No hubo diferencia general entre los grupos para las puntuaciones de fluidez verbal (F(2, 97) = 2.18, p = .119), la tarea más-menos (F(2, 97) = .368, p = .693), puntuaciones de interferencia de Stroop (F(2, 97) = 1.00, p = .905), la tarea de flanco de Eriksen (F(2, 97) = 2.28, p = .107) o Stop-IT go-RT, midiendo la velocidad de procesamiento (F(2, 97) = .930, p = .398). Hubo un efecto principal de grupo para la tarea de actualización de cartas, F(2, 97) = 4.20, pag = .018, con ambos grupos de ciclismo con mayor precisión en general que el grupo de control sin ciclismo, t(62) = 2.44, pag = .017 (ciclistas de bicicletas eléctricas en comparación con los controles que no andan en bicicleta), t(60) = 2.54, pag = .014 (ciclistas que pedalean en comparación con controles sin ciclismo). Como no hubo diferencias significativas en el rendimiento de línea de base entre los grupos (ver Archivo S1), este efecto principal se debe principalmente a que la precisión posterior a la intervención es mayor para los grupos de ciclismo. t(98) = 3.72, pag = .001 (ver Fig. 3) como lo demuestra la interacción.

No hubo efecto de sesión para la tarea más-menos (F(2, 97) = 2.81, p = .097) o para los RT en la tarea Stop-IT, F(2, 97) = .193, p = .662. Hubo un efecto de sesión para los grupos en general, con una mejora después del período de 8 semanas para la fluidez verbal (F(2, 97) = 8.50, pag = .004, ƞ 2 = .081), actualización de cartas, F(2, 97) = 27.41, pag = .000, ƞ 2 = .221 (ver Tabla 4 para todas las Medias y DE para las medidas de función ejecutiva), la puntuación de interferencia de Stroop (impulsada principalmente por la mejora en los grupos de ciclismo después de la intervención, así como los efectos de la práctica que mejoran el rendimiento después de la intervención), F(2, 97) = 15.96, pag = .000, ƞ 2 = .141, y un efecto de sesión marginal de la reducción de la interferencia en la tarea de flanco de Eriksen, F(2, 97) = 3.73, pag = .056, ƞ 2 = .037. Estos efectos de la sesión por sí solos probablemente se deben a que el rendimiento mejora en general después de la intervención como resultado de la práctica.

Medidas de memoria

No hubo efecto de grupo, sesión o interacción en las puntuaciones del MMSE, efecto de grupo F(2, 97) = 1.35, p = .264, efecto de sesión F(2, 97) = .328, p = .568, interacción F(2, 97) = .616, p = .542. El compuesto CERAD tampoco mostró un efecto del ciclismo en el recuerdo, efecto de grupo F(2, 97) = .874, p = .420, interacción F(2, 97) = .495, p = .611, lo cual no es sorprendente dados los tamaños de efecto más bajos reportados para las intervenciones de ejercicio en la memoria. Hubo un efecto de sesión para la puntuación compuesta CERAD, F(2, 97) = 30.84, pag = .000, reflejando un mejor desempeño después de la intervención, t(99) = -5.54, pag = .000, ƞ 2 = .241, probablemente debido a los efectos de la práctica.

Medidas de función espacial

A pesar de la evidencia que sugiere que hay tamaños de efecto medianos para la mejora de la función espacial después del ejercicio [12] y nosotros predijimos un aumento en esta habilidad en los grupos de ciclismo, el ANOVA demostró que no hubo interacción o efecto de grupo para el grupo Exactitud de la tarea de rotación mental, grupo efecto F(2, 97) = .874, p = .420, interacción F(2, 97) = .874, p = .420, errores de laberinto, efecto de grupo F(2, 97) = .874, p = .420, interacción F(2, 97) = .874, p = .420, y tiempo de función espacial (compuesto de los tiempos de finalización de los laberintos y la tarea de rotación mental), efecto de grupo F(2, 97) = .874, p = .420, interacción F(2, 97) = .874, p = .420. Una vez más, hubo un efecto de sesión significativo en el compuesto de tiempo de función espacial que indica la influencia de la práctica en el aumento de la velocidad al completar las pruebas nuevamente después de la intervención, F(2, 97) = 10.62, pag = .002, ƞ 2 = .099.

Cuestionarios de bienestar y salud mental

Al igual que con la función espacial y algunas de las medidas de la función ejecutiva, predijimos ver un aumento en el bienestar en los grupos de ciclismo en comparación con los controles. El ANOVA demostró que no hubo interacción o efecto de grupo para el PWB, efecto de grupo F(2, 97) = .441, p = .644, interacción F(2, 97) = 1.48, p = .232, efecto de sesión, F(2, 97) = 1.95, p = .166, el SL, efecto de grupo F(2, 97) = 1.03, p = .363, interacción F(2, 97) = .340, p = .713, PANAS positivo, efecto de grupo F(2, 97) = 1.95, p = .148, interacción F(2, 97) = 1.01, p = .370 o PANAS negativo, efecto de grupo F(2, 97) = 1.52, p = .223, interacción F(2, 97) = 1.22, p = .300, y sesión F(2, 97) = 1.09, p = .742, (consulte la Tabla 5 para METROarena Dakota del Surs para todas las medidas de bienestar). Hubo un efecto de sesión para los ítems positivos de PANAS, lo que demuestra un aumento en la puntuación positiva en todos los grupos después del período de intervención, F (2, 97) = 8.92, pag = .004, ƞ 2 = .072. Este fue también el caso de la SL, F(2, 97) = 8.32, pag = .005, ƞ 2 = .079.

También hubo una interacción marginal entre la sesión y el grupo para el componente de salud mental del SF-36, F(2, 97) = 4.25, pag = .017, ƞ 2 = .081, con los ciclistas de bicicletas eléctricas aumentando en esta puntuación, t(37) = -3.45, pag = .001, pero no ciclistas y controles no ciclistas, t(35) = 1.56, pag = .128, t (25) = 1.03, pag = .311 (ver Fig 4). También hubo un efecto de sesión significativo (con un aumento en su puntaje de salud mental después del período de intervención), F(2, 97) = 5.13, pag = .026, ƞ 2 = .050, pero sin efecto de grupo, pag & gt .05, F = .78. Esta interacción no fue el caso del componente de salud física de esta medida, pero hubo un efecto de sesión, F(2, 97) = 7.74, pag = .007, ƞ 2 = .072.

Verificamos hasta qué punto más tiempo dedicado al ciclismo se asoció con una mejoría más fuerte en el rendimiento cognitivo. No hubo efecto de la dosis de ciclismo en ninguna de las medidas que mostraron una mejora con el ciclismo, por lo que más ciclismo en general no se relacionó con una mayor mejora en la función cognitiva o el bienestar (ver Archivo S3).


Efecto de la N-acetilcisteína sobre los déficits cognitivos inducidos por la colchicina intracerebroventricular, la patología beta amiloide y las células gliales

Entre los muchos factores responsables del deterioro cognitivo en la enfermedad de Alzheimer, la proteína beta amiloide y la formación de placa es crucial. Esta patología amiloide está asociada con la activación de las células gliales y el estrés oxidativo, pero no está claro si el estrés oxidativo activa la proteína beta amiloide en las neuronas. Además, también se sabe que la expresión de la microglía varía durante la patogénesis de las placas de beta amiloide. El objetivo del presente estudio es evaluar el efecto antioxidante de la NAC sobre la patología amiloide y la cognición y también investigar el vínculo entre la patología amiloide y la activación de las células gliales. Se sabe que la colchicina intracerebroventricular en ratas imita la EA humana en muchos aspectos, incluida la pérdida de memoria, el estrés oxidativo y la hiperfosforilación de la proteína tau. Los grupos de animales consistieron en el control de la misma edad, con operación simulada, AD y NAC tratados en modelos AD de ratas. La función cognitiva se evaluó en la prueba de evitación activa proteína beta amiloide, placas beta amiloides, astrocitos y células de microglia se cuantificaron mediante inmunohistoquímica en cortezas hipocampal y prefrontal. La colchicina ha provocado una pérdida cognitiva significativa, aumento de la expresión de la proteína beta amiloide intraneuronal, aumento de astrocitos reactivos y microglía activada en todas las regiones del hipocampo y cortezas prefrontales. El antioxidante NAC ha revertido los déficits cognitivos e inhibido la activación de la microglía, pero no ha podido inhibir la expresión de BAP y la astrocitosis. La acumulación de BAP intraneuronal es perjudicial y se sabe que afecta negativamente a la cognición, pero en este estudio, a pesar de la acumulación de BAP intraneuronal, la cognición se restaura. Se puede postular que la NAC podría haber revertido el efecto de la proteína beta amiloide intraneuronal actuando sobre algunos mecanismos compensatorios posteriores que necesitan ser explorados.

1. Introducción

La enfermedad de Alzheimer (EA) es una enfermedad neurodegenerativa devastadora, progresiva e irreversible caracterizada por la pérdida de la memoria asociada con la pérdida neuronal. Sus características patológicas son la acumulación anormal de placas amiloides extracelulares [1], ovillos neurofibrilares intracelulares [2], deficiencia colinérgica [3], pérdida de conexiones sinápticas [4] y su consecuencia posterior la inhibición de la señalización neuronal y la pérdida neuronal. La inhibición de la señalización neuronal en la red del hipocampo es la principal causa de pérdida de memoria y deterioro cognitivo en la EA. La proteína beta amiloide (BAP) es un derivado de una glicoproteína llamada proteína precursora amiloide. El daño a las neuronas provoca la acumulación de BAP, que se debe a la escisión consecutiva de la APP en la membrana celular. Luego, por una serie de reacciones (β-secretasa y γ-secretasa escinde APP) BAP se libera al espacio extracelular [5]. La disparidad entre la creación de BAP y la eliminación de BAP es la causa principal de la creación de placas amiloides. Se creía que BAP se sintetiza sólo en neuronas, sin embargo, un hallazgo reciente indica que los astrocitos desempeñan un papel más en la EA al sintetizar cantidades significativas de BAP [6, 7]. Dado que los astrocitos son numerosos en el cerebro, incluso una pequeña cantidad de secreción de amiloide de los astrocitos podría ser sustancial. La EA se caracteriza a menudo por un aumento de astrocitos reactivos cerca de los sitios de las placas amiloides [8].

El estrés oxidativo ocurre durante la progresión de la EA en presencia de BAP. Los niveles elevados de BAP consisten en niveles elevados de productos de oxidación en el hipocampo y la corteza [9] de los pacientes con EA. Además de esto, el factor de estrés celular puede aumentar la expresión de APP y, por lo tanto, aumentar la secreción de BAP [10]. Se cree que el estrés oxidativo sobre la acción de γLa -secretasa (enzima que escinde la APP) en los astrocitos es la causa principal de la producción de BAP [11], además de otras afecciones. Por lo tanto, aumentar la defensa antioxidante en astrocitos y neuronas minimizaría el BAP, β-placas amiloides y pérdida de memoria.

Sigue siendo una pregunta si la acumulación de BAP es una causa o una consecuencia de la EA. Estudios dirigidos a BAP con varios γLos inhibidores de la -secretasa, que han reducido eficazmente los niveles de BAP, no han tenido éxito en los ensayos clínicos. Más lejos, γSe sabe que los inhibidores de la secretasa tienen efectos adversos sobre la cognición [12]. Esta baja eficacia de las terapias actuales para el tratamiento de la EA ha llevado a los investigadores a buscar vías alternativas. La acumulación de BAP se inicia y aumenta principalmente por el estrés oxidativo [13]. Se ha demostrado que varios antioxidantes inhiben la formación de β-placas amiloides o BAP y también las desestabilizan. En estudios en modelo de ratones transgénicos, algunos compuestos antioxidantes redujeron la carga de placa en vivo [14]. El glutatión (GSH) y la tiorredoxina son dos antioxidantes intracelulares que, además de otros antioxidantes obtenidos de la dieta, ayudan a normalizar la alteración inducida por el envejecimiento [15, 16]. Se ha revelado que el nivel de GSH se reduce en el hipocampo y las áreas corticales de los pacientes con EA en comparación con los controles [17]. La N-acetilcisteína (NAC) es un derivado del aminoácido, la cisteína y un precursor en la formación del antioxidante glutatión en el cuerpo. La acción neuroprotectora de NAC es a través de la restauración de la reserva de glutatión [18] y la capacidad de eliminación directa contra especies reactivas [19]. Sin embargo, se ha prestado poca atención al efecto de la NAC en la patología de BAP, excepto por un estudio preclínico que proporcionó alguna evidencia de que la administración de NAC es beneficiosa en el modelo de ratón transgénico de EA al disminuir la BAP [20].

La generación de células microgliales se desencadena en presencia de β-placas de amiloide en la neocorteza [21]. Hay otro estudio que sugiere que las placas de beta amiloide provocan la pérdida de células microgliales e inhibición de las células madre neurales [22]. BAP causa estrés oxidativo a través de la activación microglial [23]. El estrés oxidativo y la neuroinflamación juntos crean un ciclo malicioso en la patología de la EA [24]. La activación microglial y el estrés oxidativo pueden aumentar como resultado de la formación de BAP. Por lo tanto, las mediaciones que reducen la activación microglial y el estrés oxidativo inducidos por BAP podrían ser útiles para el tratamiento de la EA. No está claro si un tratamiento antioxidante previene la formación de placa, reduciendo así la expresión microglial o potenciando la expresión microglial reactiva para la fagocitosis de estas placas. Por lo tanto, el presente estudio proporcionaría datos sobre la expresión de células microgliales en un modelo animal de EA.

Aunque ningún modelo animal único recapitula todas las características de la EA, cada modelo permite un análisis en profundidad de solo uno o dos componentes de la enfermedad. La colchicina, un agente de distracción de los microtúbulos, daña las neuronas a través de la desintegración neurofibrilar [25], la expresión de BAP [26], el estrés oxidativo [27] y la pérdida neuronal, todas estas características simulan estrechamente la EA humana [28]. Además, el presente estudio tiene como objetivo analizar el efecto del suplemento de glutatión en la patología amiloide. Por lo tanto, en este experimento de un en vivo modelo de EA, probamos la capacidad de NAC para minimizar BAP, β-placas amiloides, pérdida cognitiva y también su efecto sobre la expresión de astrocitos y microglia.

2. Métodos

2.1. Animales

Macho albino criado en casa Wistar En este estudio se utilizaron ratas, de cuatro meses de edad y con un peso de 250-270 g. Las ratas fueron alimentadas con agua y comida. ad libitum. Las ratas se mantuvieron en condiciones controladas de ciclo de luz-oscuridad (12:12), temperatura (22 ± 3 ° C), humedad (50 ± 10%) y ambiente libre de patógenos. Se utilizó una jaula de polipropileno con cáscara de arroz como material de cama para alojar a las ratas. El procedimiento experimental fue aprobado por el Comité de Ética Animal de la Institución (IAEC / KMC / 2012).

2.2. Grupos de animales

Las ratas se dividieron aleatoriamente en los siguientes cinco grupos (n = 12 en cada grupo). i) Las ratas de control de este grupo permanecieron en la jaula doméstica sin ningún procedimiento quirúrgico y fueron tratadas con solución salina durante todo el período experimental (2 semanas). ii) Las ratas simuladas de este grupo se sometieron a un procedimiento quirúrgico simulado, en el que se expuso la superficie del cráneo, se taladró un orificio con una fresa apuntando al ventrículo lateral, se introdujo una aguja 32G en el ventrículo lateral, 5μSe inyectó l de LCR artificial estéril, se retiró la aguja y finalmente se suturó la piel. Estas ratas fueron tratadas con solución salina durante todo el período experimental. iii) Enfermedad de Alzheimer- (AD-) ratas en este grupo fueron inyectadas con colchicina en el ventrículo estereotáxicamente (15μg) inducir la enfermedad de Alzheimer. Estas ratas se trataron con solución salina durante todo el experimento. Iv) Alzheimer tratado con 50 mg / kg de NAC- (AD + NAC-50-) ratas de este grupo fueron inyectadas con colchicina en el ventrículo estereotáxicamente para inducir la enfermedad de Alzheimer y fueron tratadas con NAC (50 mg / kg, ip) durante todo el experimento. . V) Alzheimer tratado con 100 mg / kg de NAC- (AD + NAC-100-) ratas de este grupo fueron inyectadas con colchicina en el ventrículo estereotáxicamente para inducir una enfermedad similar al Alzheimer y fueron tratadas con NAC (100 mg / kg, ip) durante todo el proceso. el experimento.Las ratas de todos los grupos se sometieron a una prueba de memoria y aprendizaje de evitación activa después del período de tratamiento (2 semanas)

2.3. Productos quimicos

NAC se adquirió de Lobo Chemicals (Mumbai, India). Líquido cefalorraquídeo artificial (ACSF: en m mol / l: 147NaCl, 2,9 KCl, 1,6 MgCl2, 1,7 CaCl2 y 2,2 dextrosa) se obtuvo de Biotech India Pvt. Ltd. (Nueva Delhi, India). La colchicina se obtuvo de Sigma Aldrich (Sigma chemical, St. Louis, MO, EE. UU.). Se obtuvo un anticuerpo policlonal anti-beta amiloide de conejo (Cat # -ab2539) conocido por expresar el citoplasma neuronal como proteína beta amiloide (BAP) y placas beta amiloides extraneuronales de abcam (Cambridge, MA, EE. UU.), Proteína ácida fibrilar antiglial policlonal de conejo ( GFAP) para astrocitos fue de Dako Flex (Cat # -IS524, Agilent Technologies India Pvt. Ltd., Bangalore, India), y el anti-Iba1 monoclonal de conejo para microglia fue de abcam (Cat # -ab178847, Cambridge, MA, EE. UU.) . Todos los demás productos químicos y reactivos son de HPLC o de grado analítico fueron de Sigma Aldrich (Sigma Chemicals, St. Louis, MO, EE. UU.).

2.4. Cirugía y administración intracerebroventricular (ICV) de colchicina

Para crear un modelo similar al de la enfermedad de Alzheimer, se inyectó colchicina (un agente disruptor de los microtúbulos, también conocido por causar estrés oxidativo) en el ventrículo lateral (izquierdo o derecho) estereotáxicamente. El procedimiento quirúrgico estereotáxico fue como se describe en nuestro estudio anterior [29]. Brevemente, las ratas se anestesiaron con pentobarbital sódico (40 mg / kg, i.p.) y se expuso el cráneo con una incisión cutánea en la línea media. Se taladró un agujero en el casquete del cráneo en la siguiente coordenada estereotáxica: anteroposterior, 0,8 mm detrás del bregma, y ​​lateral, 2 mm desde la línea media [30, 31]. El casquete se taladró con cuidado hasta el nivel de la duramadre, sin dañar el tejido nervioso. Una aguja 32G conectada a un extremo de un tubo capilar se mantuvo en el portaagujas del aparato estereotáxico y se insertó a través del orificio de la fresa hasta una profundidad de 3,2 mm desde la superficie del cráneo apuntando al ventrículo lateral. El otro extremo del tubo capilar se conectó a una microjeringa de Hamilton llena de colchicina (o líquido cefalorraquídeo artificial para el grupo simulado). La microjeringa de Hamilton se colocó en una bomba de infusión (aparato de Harvard). 5μl de líquido cefalorraquídeo artificial o 15μg de colchicina en 5μSe inyectó lentamente l de líquido cefalorraquídeo artificial durante un período de 20 minutos. La aguja se mantuvo en su lugar durante 5 minutos adicionales antes de retirarla, para evitar el reflujo de los materiales inyectados. A continuación, se retiró suavemente la aguja y se cerró el cuero cabelludo con suturas. Se aplicaron antibióticos sobre la herida quirúrgica para prevenir cualquier infección. Las ratas se mantuvieron en un lugar cálido hasta que se recuperaron de la anestesia. Se tuvo especial cuidado durante el período postoperatorio para proporcionar alimento y agua dentro de la jaula de la rata. Después de la cirugía, las ratas se alojaron individualmente en jaulas hasta el final del experimento.

2.4.1. Administración NAC

Se administró NAC en solución salina fisiológica por vía intraperitoneal, una semana antes de la cirugía y una semana después de la cirugía a dosis de 50 mg / kg o 100 mg / kg. Las dosis de NAC se seleccionaron basándose en estudios anteriores [32] y la dosis humana se calculó para ratas. Se utilizaron doce ratas para la prueba cognitiva en cada grupo. De las doce ratas, seis se seleccionaron aleatoriamente para estudios inmunohistoquímicos.

2.5. Prueba de evitación activa

Esta prueba se utilizó para evaluar el aprendizaje asociativo y la retención de la memoria, al final del período de tratamiento. En esta prueba, se evalúa la capacidad de la rata para evadir una experiencia aversiva aprendiendo a realizar un comportamiento específico en respuesta a una señal de estímulo. El aparato de caja lanzadera usado para esta prueba fue una caja de madera cerrada con puertas de persiana en la pared frontal. El área del piso consistía en una rejilla de metal de acero inoxidable, separada en dos compartimentos por una pared mediana con una puerta abierta que interconectaba dos compartimentos. La rejilla del suelo de los dos compartimentos estaba conectada a un estimulador eléctrico. Se instaló un zumbador dentro de la caja del transbordador para proporcionar un estímulo sonoro discriminativo durante la prueba de comportamiento. La prueba de comportamiento consistió en i) exploración, ii) aprendizaje de evitación activa y iii) prueba de retención de memoria. La exploración estaba en

día de la prueba, donde las ratas se colocaron en la caja y se les permitió explorar ambos compartimentos del aparato durante 5 minutos para familiarizarlas con la caja lanzadera. La prueba de aprendizaje de evitación activa se llevó a cabo durante cinco días consecutivos. La rata se colocó en uno de los compartimentos y se dejó explorar ambos compartimentos durante cinco minutos. Al final de la exploración, se proporcionó un estímulo de sonido discriminativo a través del zumbador, durante el cual la rata podía moverse a otro compartimento para evitar el choque del pie. Si la rata no se movía a otro compartimento, tan pronto como oía el estímulo de sonido discriminativo, se aplicaba una descarga en el pie (2,5 mA) a través del suelo de la rejilla durante un máximo de 10 segundos, durante los cuales podía cruzar al otro compartimento y escapar del choque del pie. La posibilidad de evitar el impacto en el pie era cruzar al otro compartimento de la caja del transbordador. El aprendizaje de evitación activa consistió en 30 ensayos / día durante 5 días consecutivos. Se calculó el "número de evitaciones de choque / día" (número total de evitaciones de choque en 5 días dividido por 5) para cada rata. En las pruebas iniciales, las ratas no lograron asociar el estímulo sonoro con la evitación del impacto, pero en las pistas posteriores aprendieron a asociar el estímulo sonoro con la evitación del impacto moviéndose activamente al otro compartimento. En las ratas de control, el número de evitaciones de choque aumenta del día 1 al 5 de la prueba. Cualquier disminución en el número de evitaciones de choques / día es un indicio de deterioro del aprendizaje. La prueba de retención de la memoria se realizó una semana después de la última prueba de aprendizaje para evaluar la retención de la memoria. La prueba de retención de la memoria fue similar a las rutas de aprendizaje, pero solo durante un día. Una comparación del rendimiento de la rata en los senderos de aprendizaje con su rendimiento durante la retención de la memoria proporciona la evaluación de la memoria y se presenta como el porcentaje de puntuación de retención de la memoria (% RTS), que se calculó utilizando la siguiente fórmula [29]. Cualquier disminución en el% RTS y el número de evitaciones de choque / día durante la prueba de retención es una indicación de deterioro de la memoria.

2.6. Procesamiento de tejidos para inmunotinción

Un día después de la prueba de evitación activa, seis ratas de cada grupo se anestesiaron profundamente con éter y se perfundieron con solución salina seguida de paraformaldehído al 4% recién preparado en tampón fosfato (pH = 7,4). Los cerebros se fijaron posteriormente en paraformaldehído al 4% en tampón fosfato durante 48 horas. Los tejidos cerebrales se procesaron para obtener bloques de parafina. Secciones coronales (7μ) de la corteza prefrontal y la región del hipocampo se cortaron usando un microtomo rotatorio (Jung Biocutt 2035, Lieca, Wetztar, Alemania, [30]. Se montaron cinco secciones de cada cerebro de rata en portaobjetos recubiertos de gelatina y se secaron al aire.

2.7. Inmunotinción para BAP, β-placas amiloides, astrocitos y microglia

Las secciones de parafina fueron inmunoteñidas con anticuerpo anti-beta amiloide para la expresión de BAP en las neuronas y placas de beta amiloide fuera de las neuronas [33], proteína ácida fibrilar antiglial (GFAP) para astrocitos [34] y anti-Iba1 para microglia en el prefrontal. regiones corticales y subregiones del hipocampo. Las secciones se desparafinaron en xileno y se rehidrataron en grados descendentes de alcohol etílico. La recuperación del antígeno se realizó incubando las secciones en tampón citrato 0,1 M a 60ºC durante 30 min. Las secciones se trataron con 3% de H2O2 durante 30 minutos para reducir la actividad de peroxidasa endógena en el tejido. A continuación, las secciones se incubaron durante 30 minutos con suero de cabra normal al 5% junto con Triton X-100 al 0,3% en PBS (pH 7,4) para bloquear la unión inespecífica del anticuerpo primario. Las secciones se incubaron con anticuerpo policlonal anti-beta amiloide de conejo (1: 500) o proteína ácida fibrilar antiglial policlonal de conejo (GFAP, 1: 500) o anti-Iba1 monoclonal de conejo (1: 1000) durante la noche a 4ºC. Las secciones se incubaron con IgG anti-conejo de cabra biotinilada como anticuerpo secundario (1: 200, Vector Laboratories, Burlingame, CA) durante 1 hora a temperatura ambiente. Las secciones se lavaron en PBS y se trataron con complejo avidina-biotina-peroxidasa (kit ABC, Vector Laboratories, Burlingame, CA) durante 1 hora a temperatura ambiente. Posteriormente se desarrolló el color con 3,3′-diaminobencidina como cromógeno (DAB, Vector Laboratories, Burlingame, CA). A lo largo del protocolo de tinción, las secciones se lavaron tres veces con PBS después de cada incubación. Para evaluar la tinción inespecífica, se incubaron varias secciones de cada experimento en tampón sin anticuerpo primario. Las secciones se tiñeron ligeramente con hematoxilina, se deshidrataron en grados de etanol ascendentes, se aclararon con xileno y se cubrieron con Permount (Fisher Scientific, Pittsburgh, PA).

2.8. Cuantificación de neuronas positivas para BAP, β-placas amiloides, astrocitos y microglia

Se capturaron imágenes de alta calidad con un objetivo de 40x, con una cámara digital Olympus (DP75) acoplada a un microscopio Olympus. En cada imagen se contaron las neuronas positivas para BAP inmunoteñidas o los astrocitos positivos para GFAP o las microglias positivas para Iba1 utilizando el software NIS Elements Br versión 4.30. En cada sección del hipocampo, 300 μm de longitud de las subregiones de Cornu Ammonis (CA1, CA2, CA3 y CA4) y 300 μ Se seleccionaron 2 áreas de la circunvolución dentada (DG) para la cuantificación. En la corteza prefrontal, el número de neuronas / astrocitos / microglia en 300 μ Se contó el área 2 en las regiones medial, lateral y orbitaria de la corteza prefrontal. Se codificaron los portaobjetos de diferentes grupos de ratas para evitar el sesgo manual mientras se contaban las células.

2.9. Análisis estadístico

Los datos se expresaron como media ± SE y se analizaron con ANOVA de una vía, seguido de la prueba post hoc de comparación múltiple de Bonferroni utilizando el software de análisis estadístico SPSS (versión 25). Los valores de p & lt0,05 se consideraron significativos. El efecto del tratamiento entre 2 dosis de NAC se evaluó mediante la prueba t de Student pareada.

3. Resultados

3.1. Prueba de retención de memoria

El número medio de evitación de descargas / día (media de evitación de 5 días), el número medio de evitación de descargas durante la prueba de retención y el% de puntuación de retención (% RTS) no difirieron entre los grupos de ratas de control y operadas simuladamente. La colchicina ICV (enfermedad similar a la EA en ratas) había reducido significativamente el número medio de evitaciones / día durante el aprendizaje (p & lt0.01), durante la prueba de retención de memoria (p & lt0.001) y el% de puntuación de retención (p & lt0.001), lo que demuestra claramente la discapacidad de aprendizaje y deterioro de la memoria (Figuras 1 (a) –1 (c)). El tratamiento con NAC (en ambas dosis) en el modelo AD de ratas ha aumentado significativamente el número medio de evitación / día durante el aprendizaje (Figura 1 (a), p & lt0.001), durante la prueba de retención de memoria (p & lt0.001, Figura 1 (b) ) y% de puntuación de retención (p & lt0,05, Figura 1 (c)) en comparación con las ratas que recibieron solo colchicina. El número de evitaciones de choque / día durante el aprendizaje y durante la prueba de retención de la memoria y el% de puntuación de retención (% RTS) no difirieron entre las ratas de control y el grupo de ratas AD + NAC. No hubo un efecto dependiente de la dosis significativo (p & gt0.05) en ninguno de los parámetros estudiados. Esto es una indicación de que la pérdida cognitiva inducida por la colchicina en la VCI y la mala retención de la memoria casi se revirtieron y volvieron a los niveles de control (Figuras 1 (a) –1 (c)).

Rendimiento de ratas en diferentes grupos en el aprendizaje de evitación activa (a) y en la prueba de retención de memoria ((b) y (c)). Tenga en cuenta que las ratas con EA tenían un déficit significativo de aprendizaje y memoria y los déficits se redujeron / normalizaron mediante el tratamiento con NAC (tanto de 50 mg / kg como de 100 mg / kg). Control / simulado versus AD: ∗∗∗, p & lt0.001 AD versus AD + NAC50 o AD versus AD + NAC100: ###, p & lt0.001 (ANOVA unidireccional, prueba de comparación múltiple de Bonferroni, n = 6 en todos los grupos) .

3.2. Neuronas BAP positivas y β-expresión de placa amiloide

Las placas de amiloide se distribuyeron escasamente en el modelo AD de ratas. Eran de variedad difusa y muy raramente se observaron placas compactas o de núcleo denso. Se observó tinción intracelular positiva para BAP en el modelo AD de ratas. Los depósitos de amiloide en los vasos sanguíneos eran abundantes en muchas áreas del cerebro investigadas, incluidas las subregiones del hipocampo (Figura 2). La implantación de la cánula no ha afectado significativamente (p & gt0.05) al número total de neuronas positivas para BAP en comparación con las ratas de control en cualquier región del hipocampo o cortezas prefrontales. El número de células positivas para BAP fue significativamente alto (p & lt0,001) en todas las regiones del hipocampo en el modelo AD de ratas en comparación con el grupo de ratas de control o de funcionamiento simulado (Figura 3). Las neuronas de la corteza prefrontal también expresaron β-amiloides extensamente y el número de células positivas para BAP fue significativamente alto en el modelo de ratas con EA en comparación con el grupo de ratas de control o de funcionamiento simulado (p & lt0,001, Figura 4). El tratamiento con NAC a una dosis de 50 o 100 mg / kg mostró un aumento significativo en las células positivas para BAP en comparación con los grupos de control o de operación simulada (p & lt0,001, Figuras 3 y 4). Además, no hubo una diferencia significativa en el número de expresión de células BAP positivas entre el grupo de ratas AD en comparación con las ratas AD que recibieron NAC en todas las regiones del hipocampo excepto en la región CA1. También se observaron resultados similares en las cortezas prefrontales (Figura 4). En la región CA1, las células BAP positivas fueron significativamente más en ratas AD tratadas con NAC en comparación con ratas AD.

Microfotografías de las subregiones del hipocampo en diferentes grupos de ratas inmunoteñidas para β-proteína amiloide (BAP). Nótese la expresión de BAP (flecha) en un gran número de neuronas del grupo AD en todas las regiones. El número de neuronas positivas para BAP fue menor o no estuvo presente en los grupos tratados con NAC (AD + NAC 100) (se evitaron las fotomicrografías de los grupos simulados y AD + NAC 50 por simplicidad). Barra de escala = 25μ, en las regiones CA1-CA4, = 15μ en giro dentado (DG).

Estimación cuantitativa del número de neuronas que expresan BAP en varias regiones del hipocampo. En las regiones CA1, CA2, CA3 y CA4 350 μm de longitud y en circunvolución dentada (DG) 150μ Se seleccionaron 2 áreas para la cuantificación. Tenga en cuenta que, en todas las regiones, el número de neuronas que expresan BAP aumentó significativamente en los grupos AD y AD + NAC 50, AD + NAC 100 en comparación con el grupo de control. Los valores se expresan como media ± SE. Control / simulado versus AD: ∗∗∗, p & lt0.001 control / simulado versus AD + NAC50 o control / simulado versus AD + NAC100: $$, p & lt0.001 (ANOVA unidireccional, prueba de comparación múltiple de Bonferroni y n = 6 en todos los grupos).

Microfotografías de las regiones corticales prefrontales en diferentes grupos de ratas inmunoteñidas para β-proteína amiloide (BAP). Nótese la expresión de BAP (flecha) en un gran número de neuronas del grupo AD en todas las regiones. El número de neuronas positivas para BAP fue menor o no estuvo presente en los grupos tratados con NAC (AD + NAC 100) (se evitan las fotomicrografías de los grupos simulados y AD + NAC 50 por simplicidad). Barra de escala = 25μ. El gráfico muestra la estimación cuantitativa del número de neuronas que expresan BAP en las regiones corticales frontales. En todas las regiones 300μ Se seleccionó el área 2 para la cuantificación. Tenga en cuenta que, en todas las regiones, el número de neuronas que expresan BAP aumentó significativamente en los grupos AD y AD + NAC 50, AD + NAC 100 en comparación con el grupo de control. Los valores se expresan como media ± SE. Control / simulado versus AD: ∗∗∗, p & lt0.001 control / simulado versus AD + NAC50 o control / simulado versus AD + NAC100: $$, p & lt0.001 (ANOVA unidireccional, prueba de comparación múltiple de Bonferroni y n = 6 en todos los grupos). Corteza prefrontal MFC-Media, corteza prefrontal orbital OFC y corteza prefrontal lateral LFC.

3.3. Expresión GFAP

La distribución de astrocitos positivos para GFAP en las subregiones del hipocampo y en la circunvolución dentada se muestra en la Figura 5. La densidad de astrocitos reactivos fue mayor en el grupo de ratas AD y AD + NAC en todas las regiones en comparación con las ratas de control. Los astrocitos reactivos se expresaron abundantemente en el área que rodea las neuronas del hipocampo y también en áreas adyacentes. En el modelo AD de ratas y también en el modelo AD que recibieron NAC, los astrocitos se expresaron con márgenes dendríticos nítidos que no se observan en las ratas de control. La implantación de la cánula no ha afectado significativamente (p & gt0.05) a la expresión de los astrocitos en comparación con las ratas de control en cualquier región del hipocampo o cortezas prefrontales. El número de células positivas para GFAP fue significativamente alto en todas las subregiones del hipocampo en modelos AD de ratas en comparación con su contraparte de control (p & lt0.001, Figura 6). El tratamiento adicional con NAC (ambas dosis) en ratas AD no mostró ninguna diferencia significativa en la expresión de GFAP en comparación con los modelos AD de ratas en la subregión del hipocampo.

Fotomicrografías de las subregiones del hipocampo en diferentes grupos de ratas inmunoteñidas para proteína ácida glial (GFAP). Nótese la expresión de GFAP (flecha) en gran número en el grupo AD y AD + NAC en todas las regiones. El número de astrocitos positivos para GFAP fue mayor en los grupos tratados con AD y AD + NAC (AD + NAC 100) (se evitan las fotomicrografías de los grupos simulados y AD + NAC 50 por simplicidad). Barra de escala = 25μ, en las regiones CA1-CA4, = 15μ en giro dentado (DG).

Estimación cuantitativa del número de astrocitos positivos para GFAP en varias regiones del hipocampo. En las regiones CA1, CA2, CA3 y CA4 350 μm de longitud y en circunvolución dentada (DG) 150μSe seleccionaron 2 áreas para la cuantificación. Tenga en cuenta que, en todas las regiones, el número de astrocitos aumentó significativamente en los grupos AD y AD + NAC 50, AD + NAC 100 en comparación con el grupo de control. En la circunvolución dentada, el número de astrocitos en AD + NAC-100 disminuyó significativamente en comparación con el grupo AD. Los valores se expresan como media ± SE. Control / simulado versus AD: ∗∗∗, p & lt0.001 control / simulado versus AD + NAC50 o control / simulado versus AD + NAC100: $$, p & lt0.001, AD versus AD + NAC 100: #, p & lt 0.05 (uno- forma ANOVA, prueba de comparación múltiple de Bonferroni, yn = 6 en todos los grupos).

El patrón de distribución de los astrocitos positivos para GFAP en las regiones corticales prefrontales se muestra en la Figura 7. Como en el hipocampo y la circunvolución dentada, los astrocitos están densamente empaquetados en los grupos AD y AD + NAC en comparación con las ratas de control.Las células positivas para GFAP en AD y AD + NAC fueron significativamente altas (p & lt0.001) en las tres cortezas prefrontales examinadas en comparación con sus contrapartes de control (Figura 7). Sin embargo, el grupo operado de forma simulada no mostró ningún aumento significativo en la expresión de GFAP en comparación con el control. NAC en ambas dosis no alteró la expresión de GFAP en comparación con el modelo AD de ratas. También se observó que la expresión de GFAP en modelos de ratas con EA tratados con NAC era significativamente alta en comparación con el grupo de control de ratas (p & lt0.001, Figura 7).

Fotomicrografías de las regiones corticales prefrontales en diferentes grupos de ratas inmunoteñidas para proteína ácida glial (GFAP) para etiquetar los astrocitos. Nótese un gran número de astrocitos en el grupo AD y AD + NAC en todas las regiones. El número de astrocitos positivos para GFAP fue mayor en los grupos tratados con AD y AD + NAC (AD + NAC 100) (se evitan las fotomicrografías de los grupos simulados y AD + NAC 50 por simplicidad). Barra de escala = 25μ). El gráfico muestra la estimación cuantitativa del número de astrocitos positivos para GFAP en varias regiones de la corteza prefrontal. En todas las regiones 300μSe seleccionó el área 2 para la cuantificación. Tenga en cuenta que, en todas las regiones, el número de astrocitos aumentó significativamente en los grupos AD y AD + NAC 50, AD + NAC 100 en comparación con el grupo de control. Los valores se expresan como media ± SE. Control / simulado versus AD: ∗∗∗, p & lt0.001 control / simulado versus AD + NAC50 o control / simulado versus AD + NAC100: $$, p & lt0.001 (ANOVA unidireccional, prueba de comparación múltiple de Bonferroni y n = 6 en todos los grupos). Corteza prefrontal MFC-Media, corteza prefrontal orbital OFC y corteza prefrontal lateral LFC.

3.4. Expresión de microglía positiva para Iba1

Las microglías positivas para Iba1 se encontraron abundantemente en el área alejada de las neuronas del hipocampo y la corteza prefrontal, a diferencia de la expresión de los astrocitos, que están más estrechamente asociados con las neuronas (Figuras 8 y 10). La implantación de la cánula no ha afectado significativamente (p & gt0.05) la expresión de la microglía en comparación con las ratas de control en cualquier región del hipocampo o cortezas prefrontales. El número de microglías activadas fue significativamente alto en el modelo AD de ratas en comparación con el grupo de control o de operación simulada en todas las regiones del hipocampo (p & lt0.001, Figura 9). Esto indica que la colchicina ICV induce la activación de la microglía. El tratamiento con NAC a ambas dosis en ratas AD ha reducido significativamente la expresión de microglía activada en comparación con el modelo AD de ratas en todas las regiones del hipocampo (p & lt0.001, Figura 9). Esta es una indicación de que NAC ha ejercido su efecto neuroprotector al minimizar la gliosis. Los datos cuantitativos sobre la microglía activada en el modelo AD de ratas tratadas con dosis de 50 o 100 mg / kg de NAC no mostraron ninguna diferencia estadísticamente significativa (p & gt0.05) con el grupo de control de ratas en las regiones CA1 y CA4. Sin embargo, en las regiones CA2, CA3 y DG, el modelo AD de ratas tratadas con NAC (dosis de 50 o 100 mg / kg) expresó un número significativamente mayor (p & lt0,001) de microglía reactiva en comparación con las ratas de control. Esto se puede suponer que el NAC ha ejercido su efecto restaurado en las regiones CA1 y CA4 en comparación con las subregiones restantes del hipocampo. La expresión de la microglía activada fue significativamente mayor en el modelo AD de ratas en comparación con las ratas de control o operadas de forma simulada en las tres regiones de la corteza prefrontal investigadas (p & lt0.001, Figura 10). Esto indica que la colchicina ICV ha causado microgliosis en las cortezas prefrontales. El tratamiento con NAC (dosis de 50 o 100 mg / kg) en el modelo AD de ratas redujo significativamente la expresión de microglia activada en las tres cortezas prefrontales en comparación con el modelo AD de ratas (p & lt0.001, Figura 10). Esto indica el efecto neuroprotector de NAC contra la microgliosis inducida por colchicina. Además, en la comparación entre ratas AD tratadas con NAC y ratas de control, las regiones MFC mostraron una diferencia significativa pero no en LFC y OFC (p & lt0,001, Figura 10). Esto indica que NAC ha ejercido mejor su efecto protector en LFC y OFC en comparación con MFC.

Fotomicrografías de las subregiones del hipocampo en diferentes grupos de ratas inmunoteñidas para Iba1 para marcar la microglía reactiva. Nótese la presencia de microglía reactiva (Flecha) en gran número en el grupo AD en todas las regiones y su distribución es menos densa en el grupo AD + NAC (se evitan las fotomicrografías de grupos simulados y AD + NAC 50 por simplicidad). Barra de escala = 25μ, en las regiones CA1-CA4, = 15μ en giro dentado (DG).

Estimación cuantitativa del número de microglias reactivas positivas a Iba1 en varias regiones del hipocampo. En las regiones CA1, CA2, CA3 y CA4 400μm de longitud y en circunvolución dentada (DG) 400μSe seleccionaron 2 áreas para la cuantificación. Tenga en cuenta que, en todas las regiones, el número de microglía aumentó significativamente en el grupo de EA en comparación con el grupo de control. El número de microglía disminuyó significativamente en AD + NAC 50 y AD + NAC 100 en comparación con el grupo AD. En CA2, CA3 y DG, el número de microglías aumentó significativamente en comparación con el grupo de control. Los valores se expresan como media ± SE. Control / simulado versus AD: ∗∗∗, p & lt0.001 control / simulado versus AD + NAC50 o control / simulado versus AD + NAC100: $$, p & lt0.001, AD versus AD + NAC 50/100: ###, p & lt 0,001 (ANOVA de una vía, prueba de comparación múltiple de Bonferroni, n = 6 en todos los grupos).

Fotomicrografías de las regiones corticales frontales en diferentes grupos de ratas inmunoteñidas para Iba1 para marcar microglia reactiva. Nótese la presencia de microglía reactiva (flecha) en gran número en el grupo AD en todas las regiones y su distribución es menos densa en el grupo AD + NAC (se evitan las fotomicrografías de grupos simulados y AD + NAC 50 por simplicidad). Barra de escala = 25μ. El gráfico muestra la estimación cuantitativa del número de microglias reactivas positivas para Iba1 en varias regiones corticales prefrontales. En todas las regiones 400μSe seleccionó el área 2 para la cuantificación. Tenga en cuenta que, en todas las regiones, el número de microglía aumentó significativamente en el grupo de EA en comparación con el grupo de control. El número de microglía disminuyó significativamente en AD + NAC-50 y AD + NAC 100 en comparación con el grupo AD. En MCF, el número de microglías aumentó significativamente en comparación con el grupo de control. Los valores se expresan como media ± SE. Control / simulado versus AD: ∗∗∗, p & lt0.001 control / simulado versus AD + NAC50 o control / simulado versus AD + NAC100: $$, p & lt0.001, AD versus AD + NAC 50/100: ###, p & lt 0,001 (ANOVA de una vía, prueba de comparación múltiple de Bonferroni yn = 6 en todos los grupos). Corteza prefrontal MFC-Media, corteza prefrontal orbital OFC y corteza prefrontal lateral LFC.

4. Discusión

Los principales hallazgos de este experimento son que una semana después de la administración de colchicina ICV a ratas resultó en un déficit cognitivo severo. La inmunohistoquímica realizada en estas ratas después de la prueba cognitiva (aproximadamente 26 días después de la administración de colchicina) reveló un número significativamente mayor de neuronas positivas para BAP en el hipocampo y las cortezas prefrontales, las áreas relacionadas con la cognición. Además, esto se acompaña de gliosis que afecta tanto a los astrocitos como a la microglía en el hipocampo y las cortezas prefrontales. Los déficits cognitivos observados una semana después de la administración de colchicina involucran patología amiloide y gliosis en hipocampo y cortezas prefrontales. La expresión de BAP intraneuronal regulada al alza, que es más tóxica que las placas, y la neuroinflamación observada por la gliosis son los factores responsables del deterioro cognitivo. El tratamiento con NAC una semana antes y una semana después de la administración de colchicina ha revertido los déficits cognitivos. Sin embargo, el tratamiento con NAC no alteró la expresión de BAP intraneuronal y también la expresión de astrocitos reactivos en hipocampo y cortezas prefrontales. Sin embargo, la expresión de la microglía activada se redujo después de la administración de NAC. La reversión de los déficits cognitivos después del tratamiento con NAC en el modelo AD de ratas se asocia con la reducción de la expresión de la microglía, pero no con las neuronas positivas para BAP o la expresión de astrocitos reactivos.

Muchos modelos animales transgénicos con EA que expresaban acumulación de BAP dentro y fuera de las neuronas mostraron graves déficits cognitivos [35]. En nuestro estudio, el modelo de AD tratado con colchicina de ratas exhibió BAP intraneuronal similar en áreas corticales e hipocampales que se asocia con deterioro cognitivo. El estrés oxidativo inducido por colchicina ICV y el aumento concomitante en el nivel de BAP del tejido hipocampal se demostró antes [36, 37]. También se sabe que la colchicina ICV causa una generación excesiva de radicales libres y daño oxidativo [38]. La acumulación de BAP inducida por estrés oxidativo y la pérdida cognitiva resultante se informaron anteriormente [39, 40]. Por lo tanto, los déficits cognitivos en forma de discapacidad en el aprendizaje y la memoria observados en este estudio pueden correlacionarse positivamente con BAP y probablemente con el estrés oxidativo, aunque no medimos los oxidantes en el cerebro. En este estudio, la mejora de la capacidad antioxidante del cerebro mediante el tratamiento con NAC pudo revertir los déficits cognitivos. Es bien sabido que el estrés oxidativo es responsable de cambios en las neuronas y déficits conductuales en la EA [41]. En estudios anteriores, la NAC ha revertido los déficits conductuales observados en la lesión cerebral traumática en varios modelos animales [42-44] debido a su potencial antioxidante. El tratamiento con NAC en ratones que recibieron inyecciones ICV de BAP mejoró el aprendizaje y la memoria en comparación con los animales tratados con vehículo [45]. Este estudio afirma que los déficits cognitivos observados se deben a la regulación positiva de la expresión de BAP y esta parte de sus hallazgos fue similar a nuestros hallazgos en este estudio. Sin embargo, a diferencia de su estudio, notamos que el tratamiento con NAC ha revertido los déficits cognitivos a pesar del mayor nivel de expresión de BAP en las cortezas hipocampal y prefrontal. Este es un hallazgo interesante, pero requiere más estudios para evaluar este fenómeno. Solo podemos suponer que la elección del modelo de estudio conductual utilizado en nuestro estudio evalúa una forma de memoria de procedimiento que probablemente se verá afectada solo en las últimas etapas de la EA. También se puede postular que NAC podría haber revertido el efecto de la proteína beta amiloide intraneuronal actuando sobre algún mecanismo compensatorio aguas abajo que necesita ser explorado. La NAC puede tener un papel en la desintegración de las placas de BAP y beta amiloide. La producción de BAP dentro de las neuronas es el resultado de dos proteasas que escinden la APP: β-secretasa y γ-secretasa. Se sabe que la NAC inhibe la transcripción del gen APP [46]. Ha disminuido significativamente los niveles solubles de BAP en ratones transgénicos que sobreexpresan el gen APP [20]. Hay muchos estudios que demuestran que NAC es capaz de frenar la patología amiloide en el modelo de ratas con EA. Sin embargo, nuestro estudio no demostró ningún efecto notable de la NAC en la patología amiloide. Por lo tanto, el efecto beneficioso de la NAC observado en la reversión de los déficits cognitivos implica mecanismos más complejos y menos probablemente debido a la patología amiloide sola.

Las interacciones neurogliales son clave en la neurotransmisión y cualquier interrupción en las funciones gliales también contribuye a las disfunciones cognitivas. La microglía y los astrocitos se activan en regiones del cerebro ocupadas por placas amiloides y también por radicales libres de oxígeno [47, 48] que son características de la EA. En la EA, hay un aumento en el número de microglia activada y astrocitos reactivos cerca de los sitios de las placas amiloides [8]. Estos astrocitos reactivos que rodean las placas de beta amiloide son la causa de la respuesta inflamatoria local y modifican la señalización del calcio [49, 50]. La pérdida de la función astroglial y la reactividad contribuyen a enfermedades neurodegenerativas como la EA [51]. En este estudio observamos activación de astrocitos y mayor número de expresión reactiva de microgliosis (microgliosis) en casi todas las áreas del hipocampo y cortezas prefrontales en presencia de neuronas BAP positivas. La transcripción de citocinas y quimiocinas proinflamatorias se produce debido a vías de señalización intracelular inducidas por BAP. Esto puede resultar en daño celular a los astrocitos o incluso estimular BAP en astrocitos [52]. Los astrocitos parecen ser el principal objetivo de la BAP, ya que esta proteína produce varios efectos del estrés oxidativo, incluida la señalización deficiente del calcio intracelular [53]. Aunque no pudimos demostrar BAP en astrocitos o señalización de calcio alterada, la activación de astrocitos fue muy evidente en todas las áreas que investigamos. Aparte de esto, la gliosis observada en este estudio podría deberse a neuroinflamación inducida por colchicina y daño neuronal o estrés oxidativo.

La evidencia adecuada sugiere que las placas amiloides no se distribuyen al azar en el cerebro, sino que muestran un patrón espacial característico. Los estudios demostraron que CA1 es una de las regiones más afectadas en la EA, principalmente en las primeras etapas. En nuestro estudio, la colchicina ICV ha dado como resultado la expresión de BAP en todas las subregiones del hipocampo que también mostraron gliosis severa. Además de eso en la región CA1, el número de células positivas para BAP fue mayor en el modelo AD de ratas que recibieron NAC en comparación con las ratas que recibieron solo colchicina.

En nuestro estudio anterior demostramos que la colchicina ICV provoca una regulación positiva de la proteína tau hiperfosforilada con una pérdida neuronal y un deterioro cognitivo considerables. En el mismo experimento, la administración de NAC ha invertido la patología de tau, los déficits cognitivos y también la pérdida neuronal [54]. En correlación con hallazgos anteriores, se puede postular que la NAC puede revertir la patología de tau pero no la patología amiloide. La reversión de la función cognitiva puede deberse a la regulación a la baja de la expresión de la proteína tau en el hipocampo y las cortezas prefrontales y también a la expresión reducida de la microglía activada. Se cree en gran medida que la agregación de tau probablemente sea inducida por b-amiloides y que los ovillos neurofibrilares aparecen en el cerebro más tarde que las placas seniles. Sin embargo, también se ha sugerido que la acumulación de Aβ las placas no se correlacionan con deterioros cognitivos en pacientes con EA. Un gran número de personas sin ningún deterioro cognitivo acumula Aβ placas en sus cerebros [55, 56]. Otro factor interesante es que βLa acumulación de placa amiloidea no es intrínsecamente citotóxica y además la BAP no induce la acumulación de tau [57]. En un artículo de revisión reciente de Kametani y Hasegawa [58], afirmaron que la EA es un trastorno que se desencadena por el deterioro del metabolismo de la APP y progresa a través de la patología tau, no Aβ amiloide.

Los astrocitos participan en el mantenimiento o procesamiento del estrés oxidativo en la EA. Los astrocitos tienen un papel clave en el mantenimiento de la integridad neuronal. Los astrocitos dañados o activados son vulnerables a las funciones neuronales. Por lo tanto, los astrocitos activados observados en este estudio podrían haber causado estrés oxidativo e inhibido la transmisión axonal, lo que resultó en una disfunción cognitiva. También se puede correlacionar que la sobreexpresión de BAP, como se observa en este estudio, ha causado estrés oxidativo en neuronas y astrocitos. Se sabe que una BAP excesiva induce estrés oxidativo en el cerebro [52]. Los astrocitos son los productores de las materias primas necesarias para la producción de glutatión en las neuronas [59]. Se puede suponer que la regulación positiva de BAP en los astrocitos podría prevenir la producción de glutatión. Los datos preclínicos también proporcionan evidencia de que el tratamiento con NAC es beneficioso en modelos murinos de EA que contrarrestan el daño oxidativo [60]. Además, Tucker et al. [20] demostraron la eficacia antiamiloide de la NAC. Sin embargo, en nuestro estudio la suplementación de NAC, el precursor del glutatión no alteró la expresión de BAP. Por lo tanto, una de las razones para una mayor expresión continua de BAP se debe a una mayor expresión continua de astrocitos activados. La biodisponibilidad del glutatión es baja (baja solubilidad y absorción, junto con un metabolismo y eliminación rápidos), por lo tanto, realizar pruebas con una dosis más alta de NAC y medir el contenido de glutatión del hipocampo probablemente proporcionaría una mejor comprensión.

Las células de la microglía fagocitan las placas de beta amiloide, ya que expresan enzimas que degradan las placas de beta amiloide. También se activan para producir quimiocinas, citocinas y neurotoxinas inflamatorias [61]. Se sugiere que las células microgliales juegan un papel de duelo en la patogénesis de la EA [62]. Son capaces de eliminar el fibrilar soluble Aβ sin embargo, sus interacciones constantes con Aβ puede causar una respuesta inflamatoria, lo que resulta en neurotoxicidad. En este estudio observamos activación microglial en hipocampo y cortezas prefrontales. Se sabe que la NAC ejerce su potencial neuroprotector a través de dos mecanismos bien conocidos, es decir, la restauración de la reserva de glutatión [63] y la capacidad de eliminación directa contra especies reactivas de oxígeno [64]. La activación de la microglía es un sello distintivo de la neuroinflamación, que mejora la producción y liberación de especies reactivas de oxígeno. NAC, el antioxidante, participa en la desintoxicación de especies reactivas de oxígeno en el cerebro. Por tanto, se supone que NAC inhibiría la activación microglial. En consecuencia, en nuestro estudio, NAC ha inhibido la activación microglial en el hipocampo y cortezas prefrontales en presencia de neuronas BAP positivas. Esto sugiere que el estrés oxidativo inducido por la colchicina es responsable de la activación microglial. BAP inicia una cascada de eventos, incluida la activación de las células microgliales y el estrés oxidativo [65]. Pero en nuestro estudio, la activación de la microglía fue inhibida por NAC incluso en presencia de neuronas BAP positivas. En un modelo de rata de lesión de la médula espinal aumentaron tanto los astrocitos como las expresiones microgliales [66]. El tratamiento con NAC en estas ratas no tuvo ningún efecto sobre los astrocitos reactivos, pero la reacción microglial disminuyó significativamente. A partir de estos hallazgos, se puede sugerir que la NAC tiene un efecto significativamente positivo sobre la microglía pero no sobre los astrocitos. Esto es posible porque los propios astrocitos podrían haber expresado abundante BAP, ya que NAC no ha podido minimizar la expresión de BAP. Además, la respuesta de los astrocitos y la microglía puede ser diferente en presencia de patología amiloide. La evaluación de la expresión de BAP en astrocitos probablemente proporcionaría más información.

5. Conclusión

La colchicina ICV causa expresiones de BAP intraneuronales y pérdida cognitiva que se asocia con gliosis. El antioxidante NAC ha revertido los déficits cognitivos e inhibido la activación de la microglía, pero no ha logrado inhibir la expresión de neuronas BAP positivas y astrocitos reactivos en un modelo animal de EA. Se puede postular que NAC podría haber revertido el efecto de la proteína beta amiloide intraneuronal actuando sobre algún mecanismo compensatorio aguas abajo que necesita ser explorado.

Disponibilidad de datos

Los datos utilizados para respaldar los hallazgos de este estudio se incluyen en el artículo.

Conflictos de interés

Los autores no han declarado ningún conflicto de intereses.

Contribuciones de los autores

Sampath Madhyastha concibió la idea y diseñó y supervisó el experimento. Teresa Joy realizó los experimentos y analizó los datos. Muddanna S. Rao supervisó la inmunohistoquímica.

Referencias

  1. G. S. Bloom, “Amiloide-β y tau: el disparador y la bala en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer ", Neurología JAMA, vol. 71, no. 4, págs. 505–508, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  2. S. M. Alavi Naini y N. Soussi-Yanicostas, "La hiperfosforilación de Tau y el estrés oxidativo, ¿un círculo vicioso crítico en las tauopatías neurodegenerativas?" Medicina oxidativa y longevidad celular, vol. 2015, ID de artículo 151979, 17 páginas, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  3. I. Cancelli, M. Beltrame, L. D'Anna, G. L. Gigli y M. Valente, "Fármacos con propiedades anticolinérgicas: ¿un factor de riesgo potencial para la aparición de psicosis en la enfermedad de Alzheimer?" Opinión de expertos sobre la seguridad de los medicamentos, vol. 8, no. 5, págs. 549–557, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  4. R. D. Terry, "Muerte celular o pérdida sináptica en la enfermedad de Alzheimer", Revista de neuropatología y neurología experimental amp, vol. 59, no. 12, págs. 1118-1119, 2000. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  5. S. Wang et al., "¿Es la acumulación de beta-amiloide una causa o consecuencia de la enfermedad de Alzheimer?" Journal of Alzheimer's Parkinsonism & amp Dementia, vol. 1, no. 2, 2016. Ver en: Google Scholar
  6. J. Zhao, T. O'Connor y R. Vassar, “La contribución de los astrocitos activados a Aβ producción: implicaciones para la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer ”, Revista de neuroinflamación, vol. 8, artículo 150, no. 1, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  7. M. Orre, W. Kamphuis, L. M. Osborn et al., "El aislamiento de la glía de ratones con Alzheimer revela inflamación y disfunción", Neurobiología del envejecimiento, vol. 35, no. 12, págs. 2746–2760, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  8. M. Olabarria, H. N. Noristani, A. Verkhratsky y J. J. Rodríguez, "Atrofia astroglial concomitante y astrogliosis en un modelo animal triple transgénico de la enfermedad de Alzheimer", Glia, vol. 58, no. 7, págs. 831–838, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  9. D. A. Butterfield y C. M. Lauderback, “Peroxidación de lípidos y oxidación de proteínas en el cerebro con enfermedad de Alzheimer: posibles causas y consecuencias que involucran amiloide β-estrés oxidativo de radicales libres asociado a péptidos ” Biología y medicina de radicales libres, vol. 32, no. 11, págs. 1050–1060, 2002. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  10. C. Cheignon, M. Tomas, D. Bonnefont-Rousselot, P. Faller, C. Hureau y F. Collin, "El estrés oxidativo y el péptido beta amiloide en la enfermedad de Alzheimer", Biología redox, vol. 14, págs. 450–464, 2017. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  11. I. Blasko, R. Veerhuis, M. Stampfer-Kountchev, M. Saurwein-Teissl, P. Eikelenboom y B. Grubeck-Loebenstein, “Costimulatory effects of interferon-γ e interleucina-1β o factor de necrosis tumoral α sobre la síntesis de Aβ1-40 y Aβ1-42 por astrocitos humanos " Neurobiología de la enfermedad, vol. 7, no. 6, págs. 682–689, 2000. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  12. V. Coric et al., “Seguridad y tolerabilidad de la γ-inhibidor de la secretasa avagacestat en un estudio de fase 2 de la enfermedad de Alzheimer de leve a moderada ”, Archivos de neurología, vol. 69, no. 11, págs. 1430–1440, 2012. Ver en: Google Scholar
  13. W. Huang, X. Zhang y W. Chen, "Papel del estrés oxidativo en la enfermedad de Alzheimer", Informes biomédicos, vol. 4, no. 5, págs. 519–522, 2016. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  14. K. Ono, T. Hamaguchi, H. Naiki y M. Yamada, "Efectos anti-amiloidogénicos de los antioxidantes: implicaciones para la prevención y la terapéutica de la enfermedad de Alzheimer", Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bases moleculares de la enfermedad, vol. 1762, no. 6, págs. 575–586, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  15. C. G. Cho, H. J. Kim, S. W. Chung et al., "Modulación de los sistemas de glutatión y tiorredoxina por restricción de calorías durante el proceso de envejecimiento", Gerontología experimental, vol. 38, no. 5, págs. 539–548, 2003. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  16. J. A. Payne, J. F. Reckelhoff y R. A. Khalil, "Papel del estrés oxidativo en la reducción relacionada con la edad de la relajación vascular mediada por NO-cGMP en SHR", American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, vol. 285, no. 3, págs. R542 – R551, 2003. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  17. J. D. Adams, L. K. Klaidman, I. N. Odunze, H. C. Shen y C. A. Miller, "Enfermedad de Alzheimer y Parkinson", Neuropatología molecular y química, vol. 14, no. 3, págs. 213–226, 1991. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  18. O. Sen, H. Caner, M. V. Aydin et al., "El efecto de la mexiletina en el nivel de peroxidación de lípidos y apoptosis del endotelio después de una hemorragia subaracnoidea experimental", Investigación neurológica, vol. 28, no. 8, págs. 859–863, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  19. I. Medved, M. J. Brown, A. R. Bjorksten, J. A. Leppik, S. Sostaric y M. J. McKenna, "La infusión de N-acetilcisteína altera el estado redox de la sangre pero no el tiempo de fatiga durante el ejercicio intenso en humanos". Revista de fisiología aplicada, vol. 94, no. 4, págs. 1572–1582, 2003. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  20. S. Tucker, M. Ahl, H.-H. Cho et al., "Terapéutica de ARN dirigida a las regiones no codificantes de ARNm de APP, eficacia anti-amiloide in vivo de paroxetina, eritromicina y N-acetilcisteína", Investigación actual sobre el Alzheimer, vol. 3, no. 3, págs. 221–227, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  21. I. Luccarini, C. Grossi, C. Traini, A. Fiorentini, T. Ed Dami y F. Casamenti, “Aβ reacción glial asociada a placa como determinante de muerte neuronal apoptótica y gliogénesis cortical: un estudio en ratones mutantes APP ”, Cartas de neurociencia, vol. 506, no. 1, págs. 94–99, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  22. N. He et al., "El oligómero amiloide-ß 142 acelera la senescencia en células madre / progenitoras neurales del hipocampo adultas a través del receptor 2 de formilpéptido" Muerte celular y enfermedad, vol. 4, no. 11, pág. e924, 2013. Ver en: Google Scholar
  23. Z. Chen y C. Zhong, "Estrés oxidativo en la enfermedad de Alzheimer", Boletín de neurociencia, vol. 30, no. 2, págs. 271–281, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  24. P.-X. Xu, S.-W. Wang, X.-L. Yu et al., “La rutina mejora la memoria espacial en ratones transgénicos con enfermedad de Alzheimer al reducir Aβ nivel de oligómeros y atenuación del estrés oxidativo y la neuroinflamación ", Investigación del cerebro conductual, vol. 264, págs. 173–180, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  25. D. Dahl, A. Bignami, N. T. Bich y N. H. Chi, "Caracterización inmunohistoquímica de los ovillos neurofibrilares inducidos por inhibidores del huso mitótico", Acta Neuropathologica, vol. 51, no. 2, págs. 165-168, 1980. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  26. K. Shigematsu y P. L. McGeer, "Acumulación de proteína precursora amiloide en procesos neuronales dañados y microglia después de la administración intracerebral de sales de aluminio", Investigación del cerebro, vol. 593, no. 1, págs. 117-123, 1992. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  27. M. H. V. Kumar y Y. K. Gupta, "La administración intracerebroventricular de colchicina produce un deterioro cognitivo asociado con el estrés oxidativo en ratas", Farmacología Bioquímica y Comportamiento amp, vol. 73, no. 3, págs. 565–571, ​​2002. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  28. T. Nakayama y T. Sawada, "Implicación de la integridad de los microtúbulos en el deterioro de la memoria causado por la colchicina", Farmacología Bioquímica y Comportamiento amp, vol. 71, no. 1-2, págs. 119-138, 2002. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  29. S. Madhyastha, S. N. Somayaji, M. S. Rao, K. Nalini y K. L. Bairy, "Aminas del cerebro del hipocampo en el aprendizaje inducido por metotrexato y el déficit de memoria", Revista Canadiense de Fisiología y Farmacología, vol. 80, no. 11, págs. 1076–1084, 2002. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  30. L. J. Pelligrino, A. S. Pelligrino y col., Atlas estereotáxico del cerebro de rata, Plenum Press, Nueva York, NY, EE. UU., 2da edición, 1981.
  31. G. P. A. C. Watson, El cerebro de rata en coordenadas estereotáxicas, Academic Press, 7ª edición, 2013, edición.
  32. S. A. Farr, H. F. Poon, D. Dogrukol-Ak et al., “Los antioxidantes α-ácido lipoico y N-acetilcisteína revierten el deterioro de la memoria y el estrés oxidativo cerebral en ratones SAMP8 de edad avanzada ”. Revista de neuroquímica, vol. 84, no. 5, págs. 1173–1183, 2003. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  33. J.-Q. Shi, W. Shen, J. Chen et al., “Anti-TNF-α reduce las placas amiloides y la fosforilación de tau e induce células similares a las dendríticas positivas para CD11c en los cerebros de ratones transgénicos APP / PS1 ”. Investigación del cerebro, vol. 1368, págs. 239–247, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  34. Q. Wang, J. Xu y G. E. Rottinghaus, "El resveratrol protege contra la lesión isquémica cerebral global en jerbos", Investigación del cerebro, vol. 958, no. 2, págs. 439–447, 2002. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  35. W. C. Leon, F. Canneva, V. Partridge et al., “Un modelo novedoso de rata transgénica con alzheimer completo, como patología amiloidea, muestra amiloide intracelular pre-placa.β- Deterioro cognitivo asociado ” Revista de la enfermedad de Alzheimer, vol. 20, no. 1, págs. 113–126, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  36. S. Sil et al., "Una comparación de la neurodegeneración relacionada con la neuroinflamación en diferentes áreas del cerebro de ratas después de la inyección de colchicina intracerebroventricular", Revista de inmunotoxicología, vol. 13, no. 2, págs. 181–190, 2016. Ver en: Google Scholar
  37. S. Sil, A. R. Goswami, G. Dutta y T. Ghosh, "Efectos del naproxeno en las respuestas inmunitarias en un modelo de rata inducida por colchicina de la enfermedad de Alzheimer", Neuroinmunomodulación, vol. 21, no. 6, págs. 304–321, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  38. A. Kumar, S. Dogra y A. Prakash, "Efectos neuroprotectores de Centella asiática contra el deterioro cognitivo y el estrés oxidativo inducidos por colchicina intracerebroventricular", Revista internacional de la enfermedad de Alzheimer, vol. 2009, ID de artículo 972178, 8 páginas, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  39. S. Khurana, S. Jain, P. K. Mediratta, B. D. Banerjee y K. K. Sharma, "El papel protector de la curcumina en la disfunción cognitiva inducida por colchicina y el estrés oxidativo en ratas", Toxicología humana y experimental, vol. 31, no. 7, págs. 686–697, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  40. M. Raghavendra et al., "Papel del extracto acuoso de hojas de Azadirachta indica en un modelo experimental de la enfermedad de Alzheimer en ratas", Revista Internacional de Investigación Médica Aplicada y Básica, vol. 3, no. 1, pág. 37, 2013. Ver en: Google Scholar
  41. I. Cantuti-Castelvetri, B. Shukitt-Hale y J. A. Joseph, "Aspectos neuroconductuales de los antioxidantes en el envejecimiento", Revista internacional de neurociencia del desarrollo, vol. 18, no. 4-5, págs. 367–381, 2000. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  42. K. Eakin et al., "Eficacia de la N-acetilcisteína en la lesión cerebral traumática", Más uno, vol. 9, no. 4, ID de artículo e90617, 2014. Ver en: Google Scholar
  43. M. Khan, B. Sekhon y M. Jatana, "La administración de N-acetilcisteína después de la isquemia cerebral focal protege el cerebro y reduce la inflamación en un modelo de rata de accidente cerebrovascular experimental", Revista de investigación en neurociencia, vol. 76, no. 4, págs. 519–527, 2004. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  44. K. Moussawi, A. Pacchioni, M. Moran et al., "N-Acetilcisteína invierte la metaplasticidad inducida por la cocaína", Neurociencia de la naturaleza, vol. 12, no. 2, págs. 182–189, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  45. ALABAMA. Fu, Z.-H. Dong y M.-J. Sun, “Efecto protector de la N-acetil-l-cisteína sobre el amiloide β-deficiencias en el aprendizaje y la memoria inducidas por péptidos en ratones ", Investigación del cerebro, vol. 1109, no. 1, págs. 201–206, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  46. R. Studer, G. Baysang y C. Brack, “N-Acetyl-L-Cystein downreglates β-transcripción del gen de la proteína precursora amiloide en células de neuroblastoma humano ”. Biogerontología, vol. 2, no. 1, págs. 55–60, 2001. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  47. W. Qin, L. Ho, P. N. Pompl et al., “Cyclooxigenase (COX) -2 and COX-1 potentiate β-generación de péptidos amiloides a través de mecanismos que involucran γ-actividad secretasa " La revista de química biológica, vol. 278, no. 51, págs. 50970–50977, 2003. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  48. G. Stuchbury y G. Münch, "Inflamación asociada a la enfermedad de Alzheimer, posibles dianas farmacológicas y terapias futuras", Diario de transmisión neuronal, vol. 112, no. 3, págs. 429–453, 2005. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  49. R. G. Nagele, M. R. D'Andrea, H. Lee, V. Venkataraman y H.-Y. Wang, "Los astrocitos acumulan Aβ42 y dan lugar a placas amiloides astrocíticas en los cerebros de la enfermedad de Alzheimer ”. Investigación del cerebro, vol. 971, no. 2, págs. 197–209, 2003. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  50. J. J. Rodríguez, M. Olabarria, A. Chvatal y A. Verkhratsky, "Astroglia in dementia and Alzheimer's disease", Muerte celular y diferenciación de amp, vol. 16, no. 3, págs. 378–385, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  51. L. Hertz, L. Peng y G. A. Dienel, "Metabolismo energético en los astrocitos: alta tasa de metabolismo oxidativo y dependencia espacio-temporal de la glucólisis / glucogenólisis", Revista de flujo sanguíneo cerebral y metabolismo amp, vol. 27, no. 2, págs. 219–249, 2007. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  52. R. E. González-Reyes, M. O. Nava-Mesa, K. Vargas-Sánchez, D. Ariza-Salamanca y L. Mora-Muñoz, "Implicación de los astrocitos en la enfermedad de Alzheimer desde una perspectiva neuroinflamatoria y del estrés oxidativo", Fronteras en neurociencia molecular, vol. 10, pág. 247, 2017. Ver en: Google Scholar
  53. A. Y. Abramov, L. Canevari y M. R. Duchen, “Calcium signs inducts by amyloid β péptido y sus consecuencias en neuronas y astrocitos en cultivo ", Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Investigación de células moleculares, vol. 1742, no. 1-3, págs. 81–87, 2004. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  54. T. Joy, M. Rao y S. Madhyastha, "El suplemento de N-acetilcisteína minimiza la expresión de tau y la pérdida neuronal en un modelo animal de la enfermedad de alzheimer" Ciencias del cerebro, vol. 8, no. 10, pág. 185, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  55. M. Ingelsson, H. Fukumoto, K. L. Newell et al., “Early Aβ acumulación y pérdida sináptica progresiva, gliosis y formación de enredos en el cerebro con EA " Neurología, vol. 62, no. 6, págs. 925–931, 2004. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  56. B. G. Perez-Nievas, T. D. Stein, H. Tai et al., "Disección de rasgos fenotípicos vinculados a la resiliencia humana a la patología de Alzheimer", Cerebro, vol. 136, no. 8, págs. 2510–2526, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  57. K. J. Bryan, H. Lee, G. Perry et al., "Modelos de ratones transgénicos de la enfermedad de Alzheimer: pruebas de comportamiento y consideraciones", en Métodos de análisis del comportamiento en neurociencia, J. J. Buccafusco, Ed., CRC Press / Taylor & amp Francis, Boca Raton (FL), 2ª edición, 2009. Ver en: Google Scholar
  58. F. Kametani y M. Hasegawa, "Reconsideración de la hipótesis amiloide y la hipótesis tau en la enfermedad de Alzheimer", Fronteras en neurociencia, vol. 12, pág. 25, 2018. Ver en: Google Scholar
  59. S. Gandhi y A. Y. Abramov, "Mecanismo del estrés oxidativo en la neurodegeneración", Medicina oxidativa y longevidad celular, vol. 2012, ID de artículo 428010, 11 páginas, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  60. F. Tchantchou, M. Graves, E. Rogers, D. Ortiz y T. B. Shea, "La N-acteil cisteína alivia el daño oxidativo en el sistema nervioso central de los ratones con deficiencia de ApoE después de la deficiencia de folato y vitamina E", Revista de la enfermedad de Alzheimer, vol. 7, no. 2, págs. 135-138, 2005. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  61. H. Kettenmann, U. K. Hanisch, M. Noda y A. Verkhratsky, "Physiology of microglia", Revisiones fisiológicas, vol. 91, no. 2, págs. 461–553, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  62. M. Gold y J. El Khoury, “β-amiloide, microglia y el inflamasoma en la enfermedad de Alzheimer ", en Seminarios de inmunopatología, vol. 37, págs. 607–611, Springer, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  63. K. Aoyama, W. S. Suh, A. M. Hamby et al., "Deficiencia de glutatión neuronal y neurodegeneración dependiente de la edad en el ratón deficiente de EAAC1", Neurociencia de la naturaleza, vol. 9, no. 1, págs. 119–126, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  64. C. Kerksick y D. Willoughby, "El papel antioxidante de los suplementos de glutatión y N-acetil-cisteína y el estrés oxidativo inducido por el ejercicio", Revista de la Sociedad Internacional de Nutrición Deportiva, vol. 2, no. 2, págs. 38–44, 2005. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  65. P. H. Reddy, "Radicales libres mediados por proteínas precursoras de amiloide y daño oxidativo: implicaciones para el desarrollo y la progresión de la enfermedad de Alzheimer", Revista de neuroquímica, vol. 96, no. 1, págs. 1 a 13, 2006. Ver en: Google Scholar
  66. A. Karalija, L. N. Novikova, P. J. Kingham, M. Wiberg y L. N. Novikov, "Efectos neuroprotectores de N-acetil-cisteína y acetil-L-carnitina después de una lesión de la médula espinal en ratas adultas", Más uno, vol. 7, no. 7, ID de artículo e41086, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico

Derechos de autor

Copyright & # xa9 2019 Teresa Joy et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo la licencia de atribución de Creative Commons, que permite el uso, distribución y reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que el trabajo original se cite correctamente.


GlyNAC mejora múltiples defectos en el envejecimiento para aumentar la fuerza y ​​la cognición en humanos mayores

Un ensayo clínico piloto en humanos realizado por investigadores del Baylor College of Medicine revela que la suplementación con GlyNAC, una combinación de glicina y N-acetilcisteína como precursores del antioxidante natural glutatión, podría mejorar muchos defectos asociados con la edad en humanos mayores para mejorar los músculos. fuerza y ​​cognición, y promueve un envejecimiento saludable.

Publicado en la revista Medicina clínica y traslacional, los resultados de este estudio muestran que los humanos mayores que tomaron GlyNAC durante 24 semanas vieron mejoras en muchos defectos característicos del envejecimiento, incluida la deficiencia de glutatión, el estrés oxidativo, la disfunción mitocondrial, la inflamación, la resistencia a la insulina, la disfunción endotelial, la grasa corporal, la toxicidad genómica, la fuerza muscular , velocidad de la marcha, capacidad de ejercicio y función cognitiva. Los beneficios disminuyeron después de suspender la suplementación durante 12 semanas. La suplementación con GlyNAC fue bien tolerada durante el período de estudio.

"Existe un conocimiento limitado de por qué estos defectos ocurren en humanos mayores, y las intervenciones efectivas para revertir estos defectos son actualmente limitadas o inexistentes", dijo el autor correspondiente endocrinólogo Dr. Rajagopal Sekhar, profesor asociado de medicina en la Sección de Endocrinología, Diabetes y Metabolismo en Baylor.

Durante los últimos 20 años, Sekhar y su equipo han estado estudiando el envejecimiento natural en humanos y ratones envejecidos. Su trabajo trae a la mesa las mitocondrias, conocidas como las baterías de la célula, así como los radicales libres y el glutatión en las discusiones sobre por qué envejecemos.

Disfunción mitocondrial y envejecimiento

Las mitocondrias generan la energía necesaria para apoyar las funciones celulares al quemar grasa y azúcar de los alimentos, por lo tanto, la salud mitocondrial es de vital importancia para la vida. Sekhar cree que mejorar la salud de las mitocondrias que funcionan mal durante el envejecimiento es la clave.

A medida que las mitocondrias generan energía, producen productos de desecho como los radicales libres. Estas moléculas altamente reactivas pueden dañar células, membranas, lípidos, proteínas y ADN. Las células dependen de antioxidantes, como el glutatión, el antioxidante más abundante en nuestras células, para neutralizar estos radicales libres tóxicos. No neutralizar los radicales libres conduce a un estrés oxidativo dañino y dañino que puede afectar la función mitocondrial.

Curiosamente, los niveles de glutatión en las personas mayores son mucho más bajos que los de las personas más jóvenes, y los niveles de estrés oxidativo son mucho más altos.

Los estudios en animales realizados en el laboratorio de Sekhar han demostrado que la restauración de los niveles de glutatión al proporcionar GlyNAC revierte la deficiencia de glutatión, reduce el estrés oxidativo y restaura completamente la función mitocondrial en ratones envejecidos.

"En trabajos anteriores demostramos que la suplementación de los pacientes con VIH con GlyNAC mejoró los múltiples déficits asociados con el envejecimiento prematuro observados en esos pacientes", dijo Sekhar. "En este estudio, queríamos comprender los efectos de la suplementación con GlyNAC en muchos defectos asociados con la edad en los adultos mayores".

GlyNAC mejora varios defectos característicos del envejecimiento

La población mundial de seres humanos mayores está aumentando rápidamente y con ella viene un aumento de muchas enfermedades relacionadas con la edad. Para comprender qué causa el envejecimiento no saludable, la investigación científica ha identificado nueve defectos característicos que se cree que contribuyen al proceso de envejecimiento.

"Se cree que corregir estas características del envejecimiento podría mejorar o revertir muchos trastornos relacionados con la edad y ayudar a las personas a envejecer de una manera más saludable", dijo Sekhar. "Sin embargo, no entendemos completamente por qué ocurren estos defectos característicos, y actualmente no existen soluciones para corregir ni siquiera un solo defecto característico del envejecimiento".

Aquí es donde los resultados del ensayo de Sekhar se vuelven alentadores, porque la suplementación con GlyNAC durante 24 semanas parece mejorar cuatro de los nueve defectos característicos del envejecimiento.

Para comprender mejor si GlyNAC tiene las claves para la recuperación mitocondrial y más, Sekhar y su equipo llevaron a cabo este ensayo clínico piloto.

"Trabajamos con ocho adultos mayores de 70 a 80 años de edad, comparándolos con adultos más jóvenes del mismo género entre 21 y 30 años", dijo Sekhar. "Medimos el glutatión en los glóbulos rojos, la oxidación del combustible mitocondrial, los biomarcadores plasmáticos de estrés oxidativo y daño oxidativo, inflamación, función endotelial, glucosa e insulina, velocidad de la marcha, fuerza muscular, capacidad de ejercicio, pruebas cognitivas, daño genético, la producción de glucosa y las tasas de degradación de las proteínas musculares y la composición corporal. Antes de tomar GlyNAC, todas estas mediciones eran anormales en los adultos mayores en comparación con las de las personas más jóvenes ".

Los participantes mayores tomaron GlyNAC durante 24 semanas y luego lo detuvieron durante 12 semanas. Sekhar y sus colegas repitieron las mediciones anteriores en el punto medio a las 12 semanas, después de 24 semanas de tomar GlyNAC y nuevamente después de suspender GlyNAC durante 12 semanas.

"Estamos muy entusiasmados con los resultados", dijo Sekhar. "Después de tomar GlyNAC durante 24 semanas, todos estos defectos en los adultos mayores mejoraron y algunos se revertieron a los niveles encontrados en los adultos jóvenes". Los investigadores también determinaron que los adultos mayores toleraron bien GlyNAC durante 24 semanas. Sin embargo, los beneficios disminuyeron después de suspender la suplementación con GlyNAC durante 12 semanas.

"Estoy particularmente animado por las mejoras en la cognición y la fuerza muscular", dijo Sekhar. "La enfermedad de Alzheimer y el deterioro cognitivo leve (DCL) son afecciones médicas graves que afectan la memoria en las personas mayores y conducen a la demencia, y no existen soluciones efectivas para estos trastornos. Estamos explorando la posibilidad de que GlyNAC pueda ayudar con estas afecciones mediante la realización de dos pruebas piloto ensayos clínicos aleatorios para probar si la suplementación con GlyNAC podría mejorar los defectos relacionados con el deterioro cognitivo en la enfermedad de Alzheimer y en el deterioro cognitivo leve, y posiblemente mejorar la función cognitiva ".

"Los hallazgos generales del estudio actual son muy alentadores", dijo Sekhar. "Sugieren que la suplementación con GlyNAC podría ser un método simple y viable para promover y mejorar el envejecimiento saludable en los adultos mayores. A esto lo llamamos el 'Poder de 3' porque creemos que se necesitan los beneficios combinados de la glicina, la NAC y el glutatión para alcanzar este nivel. Mejora generalizada y de gran alcance. También hemos completado un ensayo clínico aleatorizado sobre la suplementación de GlyNAC frente a placebo en adultos mayores y esos resultados se publicarán pronto ".


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