Riassunto analitico
Il morbo di Parkinson (PD) è un disturbo cronico e progressivo del movimento la cui causa è sconosciuta. La PD comporta il malfunzionamento e la morte dei neuroni dopaminergici della Substantia Nigra nel SNC, che controllano il movimento e la coordinazione. Questa perdita neuronale è associata a una risposta gliale, che può mediare alcuni eventi deleteri legati alla produzione di specie reattive quali prostaglandine e citochine pro-infiammatorie.
I polifenoli alimentari, noti come potenti agenti antiossidanti e antinfiammatori, hanno mostrato interessanti azioni neuroprotettive contro le malattie neurodegenerative. Ciò è dovuto al fatto che lo stress ossidativo è uno dei processi chiave sottostante i tipi più comuni di malattie croniche. In questo contesto, il presente studio è focalizzato alla valutazione dell'attività neuroprotettiva dei composti bioattivi per la prevenzione dei disturbi neurodegenerativi (ND) mediante tecniche analitiche e biologiche. L'attenzione è focalizzata su un frutto locale: la ciliegia dolce "Moretta di Vignola", un prodotto di Indicazione Geografica Protetta (IGP) della zona circostante di Modena.
Le ciliegie sono frutti contenenti una varietà di sostanze fitochimiche, in particolare gli antociani che sono caratterizzati da un'elevata attività antiossidante e antinfiammatoria. Questi composti apportano potenziali benefici per la prevenzione della salute in relazione a malattie neurodegenerative oltre a patologie cardiovascolari, cancro, diabete e infiammazione.
Sono state ottimizzate tecniche idonee di estrazione per la preparazione di estratti ricchi di fenolici antiossidanti (APE) da sottoporre a saggi biologici. Il potenziale nutraceutico degli APE come agenti neuroprotettivi in (PD) è stato testato usando la tossicità indotta da Rotenone, un modello in vitro di morbo di Parkinson. A tale scopo, due linee cellulari (cellule di neuroblastoma SH–SY5Y e cellule microgliali BV–2) sono state trattate con la neurotossina Rotenone (ROT) (per sviluppare in vitro le condizioni sperimentali della neurodegenerazione) e successivamente esse sono state trattate con diverse concentrazioni di APE.
Al fine, inoltre, di comprendere la possibile azione neuroprotettiva esercitata dalle cellule microgliali sulle cellule nervose, abbiamo condotto degli esperimenti nei quali abbiamo aggiunto alle cellule neuronali SH–SY5Y i terreni di coltura condizionati (CM) delle cellule microgliali BV–2 precedentemente trattate.
La valutazione della vitalità delle cellule sottoposte ai vari trattamenti è stata effettuata mediante test di vitalità specifici (MTT e Alamar blue test).
Le cellule SH–SY5Y e BV-2 hanno mostrato una differente sensibilità al Rotenone a concentrazioni crescenti di APE.
In entrambe le linee cellulari, a concentrazioni efficaci di Rotenone, la co-somministrazione di APE è risultata in grado di riportare i livelli di vitalità a valori significativamente diversi dalla singola somministrazione di Rotenone.
Il trattamento con alcuni mezzi di coltura condizionati delle cellule BV–2 migliora la vitalità delle cellule SH–SY5Y indicando, in tal modo un cross-talk tra microglia e neuroni nel nostro modello di PD.
Esperimenti preliminari hanno, inoltre, messo in luce che il Rotenone è in grado di far produrre alle cellule BV–2 specie reattive dell’ossigeno (ROS) in modo concentrazione- e tempo- dipendente.
E’ di grande interesse, perciò la valutazione dell’effetto di concentrazioni crescenti di APE sulla produzione di ROS da parte delle cellule BV–2 e anche delle cellule SH–SY5Y dopo il trattamento con Rotenone da solo ed associato ai CM.
I nostri risultati consentiranno la valorizzazione della ciliegia dolce "Moretta di Vignola" per il suo alto contenuto di composti bioattivi e la definizione di un uso nutraceutico dei suoi derivati nella prevenzione della neuro-degenerazione con un impatto socioeconomico elevato.
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Abstract
Parkinson's disease (PD) is a chronic and progressive movement disorder whose cause is unknown. PD causes the malfunction and death of the dopamine neurons of Substantia Nigra in the CNS, which control movement and coordination. This neuronal loss is associated with a glial response, which can mediate some deleterious events related to the production of reactive species such as pro-inflammatory prostaglandins and cytokines.
Dietary polyphenols, known as powerful antioxidant and anti-inflammatory agents, have shown interesting neuroprotective actions against neurodegenerative diseases. This is due to the fact that oxidative stress is one of the key processes underlying the most common types of chronic diseases.
In this context, the present study is focused on the evaluation of the neuroprotective activity of bioactive compounds for the prevention of neurodegenerative disorders (ND) by means of analytical and biological techniques. Attention is focused on a local fruit: the sweet cherry "Moretta di Vignola", a product of Protected Geographical Indication (PGI) from the surrounding area of Modena.
Sweet cherries are fruits containing a variety of phytochemicals, in particular anthocyanins which are characterized by a high antioxidant and anti-inflammatory activity. These compounds bring potential health prevention benefits related to neurodegenerative diseases as well as to cardiovascular disease, cancer, diabetes and inflammation.
Suitable extraction techniques have been optimized for the preparation antioxidant phenolic rich extracts (APEs) to be submitted to biological tests. The nutraceutical potential of APEs as neuroprotective agents in PD was tested using toxicity induced by Rotenone in an in vitro model of Parkinson's disease. For this purpose, two cell lines (SH–SY5Y neuroblastoma cells and BV–2 microglial cells) were treated with Rotenone neurotoxin (ROT) (to develop the experimental conditions of in vitro neurodegeneration) and, subsequently, they were treated with different concentrations of APE.
In addition, in order to understand the possible neuroprotective action exerted by microglial cells on neuronal cells, we conducted experiments in which we added, to the SH-SY5Y neuronal cells, the conditioned culture media (CM) taken from the previously treated BV-2 microglial cells.
The viability of the cells subjected to the various treatments was assessed using specific viability tests (MTT and Alamar blue test).
SH–SY5Y cells and BV-2 cells showed different sensitivity to Rotenone at increasing concentrations of APE.
In both cell lines, at effective concentrations of Rotenone, the co-administration of APE was able to bring the viability levels back to values significantly different from those of the single administration of Rotenone.
Treatment with some conditioned culture media from BV-2 cells improves the viability of SH-SY5Y cells thus indicating a cross-talk between microglia and neurons in our PD model.
Preliminary experiments also revealed that Rotenone is capable of producing BV-2 reactive oxygen species (ROS) in concentration- and time-dependent manner.
The evaluation of the effect of increasing concentrations of APE on ROS production is, therefore, of great interest, both in BV-2 cells and in SH-SY5Y cells after treatment with Rotenone alone or associated with CM.
Our results will allow the valorization of the sweet cherry "Moretta di Vignola" for its high content of bioactive compounds and the definition of a nutraceutical use of its derivatives in the prevention of neuro-degeneration with a high socio-economic impact.
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