Efecto neuroprotector de moléculas orgánicas y nanopartículas de selenio en la enfermedad de Alzheimer

Resumen

Las enfermedades neurodegenerativas se caracterizan por un progresivo deterioro en las capacidades cognitivas y suponen un gran reto para la sociedad, ya que afectan a más de 50 millones de personas en todo el mundo. La enfermedad de Alzheimer (AD) es la demencia más prevalente y se caracteriza por el progresivo deterioro de la memoria y la disfunción cognitiva, debido a la pérdida masiva de neuronas del hipocampo, manifestándose histológicamente por la deposición extracelular de placas de la proteína beta-amiloide (AB42). La "hipótesis de la cascada amiloide" considera que la agregación de la proteína AB42 es el suceso primario que conduce a la pérdida masiva de neuronas. La "hipótesis del ion metálico", relacionada con la acumulación de metales en el cerebro, y el desequilibrio enantiomérico de ciertos aminoácidos, son algunos de los responsables de la agregación de la proteína AB42.En este sentido, la presente Tesis Doctoral ha tenido como objetivo principal la evaluación de las propiedades neuroprotectoras de cinco moléculas derivadas de la 7- aminofenantridin-6-ona (APH), de siete híbridos entre la rivastigmina y el hidroxifenilbenzimidazol (RIV-BIM) y de nanopartículas de selenio estabilizadas con quitosano (Ch-SeNPs). Como propiedades neuroprotectoras se ha evaluado la capacidad de quelación metálica, reducción del estrés oxidativo, inhibición de la agregación de la proteína AB42 y de las enzimas acetilcolinesterasa (AChE) y butirilcolinesterasa (BChE). Para determinar estas propiedades se han utilizado las técnicas de espectroscopía de fluorescencia y UV-Vis con su primera derivada y la microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se han realizado ensayos in vitro con líneas celulares de fenotipo neuronal (Neuro-2a, SH-SY5Y y SN56) y se ha utilizado la citometría de flujo, single cell-ICP-MS (SC-ICP-MS), la modelización computacional, herramientas de predicción in silico y quimiométricas.Las cinco moléculas APH demostraron capacidad de quelación metálica frente al Fe(II) y Cu(II), y en algunos casos también frente al Hg(II), siendo posible determinar la relación de concentración óptima de la interacción. Además, redujeron la citotoxicidad, el estrés oxidativo y la peroxidación lipídica inducida por los metales. Las moléculas APH inhibieron directamente la agregación amiloide, aumentaron la expresión de proteínas de choque térmico (HSP70) y proteosomas (P20S) encargadas de la degradación de la proteína AB42, y de disminuir la citotoxicidad y la actividad apoptótica inducidas por la AB42. Además, la predicción in silico de las propiedades farmacocinéticas demostró su idoneidad como potenciales candidatos a fármacos en la AD. Se sintetizaron, purificaron y caracterizaron siete moléculas híbridas RIV-BIM, que demostraron una elevada inhibición de las enzimas AChE y BChE, de la agregación y citotoxicidad de la proteína AB42, además de reducir el estrés oxidativo generado por el Fe(II). La predicción in silico de sus propiedades farmacocinéticas indicó su idoneidad como potenciales fármacos para ser administrados por vía oral, evidenciando las ventajas de la hibridación para contrarrestar la naturaleza multifactorial de la AD.Se sintetizaron y caracterizaron Ch-SeNPs empleando diversas técnicas analíticas, exhibiendo propiedades de quelación metálica, una elevada capacidad antioxidante, y una interacción enantioselectiva con aminoácidos amiloidogénicos. Las Ch-SeNPs inhibieron la agregación de la proteína AB42 inducida por metales y enantiómeros de aminoácidos, y desagregaron las fibras amiloides. Además, la concentración a la que ejercieron sus efectos neuroprotectores presentó una baja citotoxicidad. Se observó su presencia en lugares clave de las células SH-SY5Y, destacando su adhesión a la membrana extracelular, las mitocondrias, el interior del núcleo y el nucleolo y se cuantificó la masa de selenio acumulada por célula individual, siendo las Ch-SeNPs la especie de selenio más fácilmente asimiladas por las células.