Merișoare

Efecte celulare

Polifenolii de afine sunt antioxidanți intracelulari puternici la o concentrație scăzută (<1µg/l) în diferite celule de mamifere (Bornsek et al., 2012). Este probabil ca, dincolo de o activitate directă de curățare, polifenolii de afine să potențeze antioxidanții endogeni (Bornsek et al., 2012). În neuroni, s-a observat o cantitate crescută de glutation și acid ascorbic (Papandreou et al., 2009), precum și o activitate crescută a enzimelor antioxidante, cum ar fi catalază și superoxid dismutaza (Vuong et al., 2010), ca urmare a expunerii la afine. Activitatea antioxidantă a extractelor de afine este, de asemenea, asociată cu o reducere a producției de ROS (Jeong et al., 2013) și o reducere consecventă a efectelor acestora, inclusiv a peroxidării lipidelor (Papandreou et al., 2009). După cum s-a menționat, β-amiloidul este o proteină aberantă implicată în neurodegenerare. Suprimarea stresului oxidativ prin polifenoli de afine contracarează efectul citotoxic al β-amiloidului la șoareci (Jeong et al., 2013). Extractele de afine exercită efecte neuroprotectoare împotriva neurotoxicității β-amiloidului în culturile de celule hipocampale de șobolani, cu o rată mai mică de pierdere neuronală (Brewer et al., 2010). Toxicitatea β-amiloidului crește odată cu vârsta și este ridicată în cazul bolii Alzheimer. Efectul anticitotoxic al polifenolilor de afine ca răspuns la β-amiloid se bazează pe restabilirea unui răspuns celular normal la stres care implică, la rândul său, producerea de proteine, cum ar fi kinaza reglată extracelulară fosforilată (pERK) și proteina de legare a elementului de răspuns ciclic-AMP fosforilată (pCREB), care sunt supraexprimate în cazul stimulării β-amiloidului in vitro (Brewer et al., 2010). Extractele de afine inversează scăderea indusă de β-amiloid a glutationului intracelular prin inducerea unei creșteri tranzitorii a ROS, care duce la o creștere finală a sintezei de glutation (Brewer et al., 2010), un mecanism cunoscut sub numele de hormesis. Polifenolii de afine restabilesc disponibilitatea ATP și activitatea sinaptică în celulele hipocampale, ambele reduse de β-amiloid (Fuentealba et al., 2011). Flavonoidele din afine pot modifica, de asemenea, disponibilitatea β-amiloidului în două moduri. Acestea inhibă expresia β-secretazei, enzima limitatoare de viteză implicată în producerea peptidelor β-amiloide, iar acest lucru are loc prin reducerea mediată de afine a semnalizării factorului nuclear kappa B (NF-κB) (Paris et al., 2011). Polifenolii de afine îmbunătățesc clearance-ul microglial al β-amiloidului, inhibă agregarea acestuia în încurcături neurofibrilare (Fuentealba et al., 2011; Zhu et al., 2008) și suprimă activarea microglială la șoareci, efecte mediate de suprimarea semnalizării proteinei kinazei activate de mitogen (MAPK) p44/42 (Zhu et al., 2008).

Antocianinele din afine joacă, de asemenea, un rol-cheie împotriva neurodegenerării în ceea ce privește inflamația. După cum s-a menționat, celulele microgliale sunt activate de stresul oxidativ prin eliberarea de citokine proinflamatorii și ROS suplimentare, care amplifică daunele și induc un răspuns neuronal. Mai multe modele experimentale au fost utilizate pentru a studia neuroinflamarea. Lipopolizaharida (LPS) este un inductor puternic al inflamației. Celulele microgliale activate de LPS și pretratate cu antociani din afine reduc producția de citokine proinflamatorii, cum ar fi TNF-α, interleukina 1 β (IL-1β) și ROS (NO), și reduc expresia enzimelor implicate în inflamație, de exemplu, NO sintetaza (NOS) și ciclooxigenaza (COX) (Carey et al., 2013; Lau et al., 2007). S-a demonstrat că acest lucru are loc prin suprimarea activării NF-κB (Lau et al., 2009) și prin scăderea nivelurilor sale (Goyarzu et al., 2004), ambele cauzate de antocianii de afine. (NF-κB) este un factor de transcripție implicat în sinteza diferiților mediatori ai inflamației. Starea de activare a celulelor microgliale este apoi suprimată de antocianii de afine, așa cum se arată prin reducerea markerilor de activare (de exemplu, peroxiredoxinele; Miah et al., 2013). Neuronii pot răspunde, de asemenea, la LPS prin creșterea stresului oxidativ și a inflamației. Extractele de afine au cel puțin trei efecte pozitive asupra neuronilor stimulați de LPS: reducerea stresului oxidativ, îmbunătățirea homeostaziei calciului și creșterea viabilității celulare (Joseph et al., 2010b). Viabilitatea celulară se datorează hormesis (Joseph et al., 2010b), o creștere temporară a expresiei genelor care activează stresul oxidativ și care are ca scop îmbunătățirea supraviețuirii celulelor. Antocianinele din afine sporesc, de asemenea, neuroprotecția mediată de proteina de șoc termic 70 (HSP 70) în neuronii hipocampali stimulați de LPS (Galli et al., 2006). Un alt inductor al inflamației este acidul kainic; polifenolii de afine contracarează producția de citokine dependente de (NF-κB) și activează factorii de creștere, cum ar fi factorul de creștere asemănător insulinei 1 (IGF-1; Shukitt-Hale et al., 2008). Este posibil ca antocianii conținuți de afine să aibă împreună efecte sinergice în neuroprotecție, deoarece efectele lor sunt mai importante în prezența extractelor nefracționate (Carey et al., 2013; Joseph et al, 2010b).

Polifenolii din afine exercită o puternică activitate neuroprotectoare împotriva excitotoxicității glutamatergice, așa cum s-a demonstrat la neuronii de șobolan; culturile expuse la glutamat și la extracte din fructe și frunze de afine au prezentat semne de degenerare semnificativ mai mici decât cele bazale (Vyas et al., 2013).

După cum am menționat, îmbătrânirea scade sensibilitatea la mai mulți neurotransmițători. Printre aceștia, sistemul colinergic are o importanță deosebită, deoarece prezintă o sensibilitate ridicată la îmbătrânire, iar funcția sa influențează performanța cognitivă. Îmbătrânirea reduce sensibilitatea la acetilcolină ca o consecință a stresului oxidativ; aceasta induce o pierdere funcțională a receptorilor muscarinici striatali, receptorii reziduali devenind mai sensibili la stresul oxidativ în timp (Joseph et al., 2006). Extractele de afine pot restabili o sensibilitate normală la acetilcolină, îmbunătățind semnalizarea moleculară a stresului oxidativ și homeostazia calciului la baza răspunsului redus al receptorilor (Joseph et al., 2006; 2010a). Mai mult, polifenolii de afine îmbunătățesc funcția colinergică prin inhibarea activității acetilcolinesterazei (Papandreou et al., 2009).

Alte mecanisme de îmbunătățire a performanțelor cognitive de către polifenolii de afine implică plasticitatea sinaptică, memoria și îmbunătățirea supraviețuirii celulare. S-a observat că suplimentarea cu afine îmbunătățește funcționalitatea potențierii pe termen lung (LTP) la șobolanii îmbătrâniți, restabilind nivelul observat la șobolanii tineri; acest lucru are loc prin prevenirea declinului rezistenței sinaptice, iar acest lucru, la rândul său, compensează expresia redusă a receptorilor de glutamat implicați în LTP (Coultrap et al., 2008). Suplimentarea cu afine crește alți parametri legați de îmbunătățirea memoriei, cum ar fi neurogeneza hipocampală, activarea ERK și nivelurile de IGF-1 (Casadesus et al., 2004). Efectele benefice ale afinei asupra neurogenezei hipocampale implică, de asemenea, modificări ale homeostaziei calciului și ale semnalizării stresului legate de expresia genelor dependente de pCREB, proteina kinaza C γ (PKC γ) și pMAPK (Joseph et al., 2007). Aceste modificări moleculare cuprind, de asemenea, niveluri hipocampale crescute ale factorului neurotrofic derivat din creier (BDNF) și se corelează cu performanțele de memorie ale șobolanilor (Rendeiro et al., 2012). Creșterea BDNF implică o sinteză proteică susținută de calea ERK-CREB-BDNF în neuronii hipocampali (Williams et al., 2008). Neurogeneza hipocampală și performanțele de memorie aferente sunt sensibile la efectele stresului oxidativ. Stresul oxidativ reglează în sens ascendent genele legate de apoptoză, inclusiv genele legate de (NF-κB), și reglează în sens descendent genele legate de supraviețuirea celulară în hipocampus (Shukitt-Hale et al., 2012). În creierul șobolanilor suplimentați cu afine, s-a constatat că genele care promovează supraviețuirea celulară au fost suprareglementate (Shukitt-Hale et al., 2012). Mai mult, în culturile neuronale, s-a demonstrat că o formă de suc de afine modificat crește enzimele care protejează împotriva stresului oxidativ, promovează supraviețuirea celulară și inhibă apoptoza prin mecanisme moleculare care implică expresia genică (de exemplu, MAPK pentru supraviețuire și ERK pentru inhibarea apoptozei; Vuong et al., 2010).

Mecanismele de neuroprotecție mediate de afine sunt, de asemenea, demonstrate în unele modele experimentale de patologie, de exemplu, boala ischemică a creierului. Șobolanii suplimentați cu afine timp de șase săptămâni care au suferit un accident vascular cerebral indus prin ligatura arterei carotide comune stângi și în urma hipoxiei au avut o pierdere neuronală medie de 17% în hipocampul stâng; în comparație, șobolanii de control au avut o pierdere de 40% în aceeași zonă (Sweeney et al., 2002). În mod similar, o dietă îmbogățită cu afine timp de patru săptămâni a fost responsabilă de o scădere semnificativă, în comparație cu martorii, a volumului de leziuni de ischemie-reperfuzie în cortexul șobolanilor care au suferit o ligatură a arterei cerebrale medii drepte, precum și de o activitate apoptotică redusă (niveluri scăzute de caspază; Wang et al., 2005). Un alt studiu (Shin et al., 2006) confirmă aceste rezultate în același model și adaugă faptul că antocianii exercită o suprimare a apoptozei prin blocarea căilor de semnalizare c-Jun N-terminal kinase (JNK) și p53, deoarece s-a constatat că expresia acestora a fost semnificativ mai mică atât în zonele de infarct, cât și în penumbra ischemică. Conform celor discutate până acum, este posibil ca neuroprotecția cu afine la neuronii ischemici să implice inhibarea excitotoxicității, a stresului oxidativ, a inflamației și a homeostaziei ionice alterate, pe lângă apoptoză (Shin et al., 2006). Aceste mecanisme de neuroprotecție pot fi interconectate și integrate pentru a spori supraviețuirea celulară (a se vedea tabelul 2.1). Efectele neuroprotectoare ale antocianinelor din afine au fost, de asemenea, demonstrate în retină, reducând leziunile induse de lumină la nivel structural și funcțional (Liu et al., 2012; Tremblay et al., 2013). Efectele polifenolilor din afine legate de expresia genică și de mecanismele antioxidante ar putea explica, de asemenea, creșterea duratei de viață a animalelor cu o dietă suplimentată cu afine (Peng et al., 2012; Wilson et al., 2006).

.