Riassunto analitico
I disturbi dello spettro autistico (ASD) sono un gruppo di disturbi dello sviluppo neurologico caratterizzato da menomazioni nella comunicazione e nel comportamento sociale.
È generalmente accettato che una varietà di fattori di rischio ambientali e fattori genetici in combinazione o da soli sono associati con l'eziologia dei disturbi dello spettro autistico.
Siccome la carenza di Zinco è stato collegata ad ASD, è necessario mantenere adeguati i livelli di Zinco, soprattutto durante la gravidanza. Tuttavia, la biodisponibilità di Zinco nella dieta è bassa e può essere sopperita dall’utilizzo di nuovi integratori.
In questa ricerca è studiata l'influenza del supplemento di complessi di Zinco ed aminoacidi in cellule Caco-2.
Per mantenere la concentrazione di Zinco stabile sono necessari meccanismi o fattori diversi che ne regolano l'assorbimento di Zinco. In questo progetto ci siamo concentrati su come curare la carenza di Zinco associata a malattie come l'autismo ed Acrodermatite enteropatica.
Lo scopo era quello di progettare composti nuovi di Zinco, in grado di bypassare fattori inibitori e di eludere le vie potenzialmente sature da Zinco, come i suoi trasportatori di Zinco classici.
In particolare, è stato esaminato Zip4, dal momento che è anche altamente associato con l’Acrodermatite enteropatica, una malattia genetica associata alla distribuzione di Zinco.
Di conseguenza, i composti di Zinco complessati ad aminoacidi e ZnCl2 potrebbero usare modi diversi di assorbimento, per questo motivo è stato di interesse individuare quale sia meglio assorbito.
Sono stati eseguiti studi sull’efficienza e la caratterizzazione dell’uptake di Zinco, proveniente da composti di Zinco complessato ad aminoacidi in Caco-2, cellule epiteliali del colon.
La biodisponibilità di Zinco negli integratori è influenzato da molteplici fattori che possono diminuire l'assorbimento di Zinco (Cousins, 2010).
Un ulteriore oggetto di studio è stata l'influenza degli inibitori come rame, calcio, acido fitico ed acido folico. Gli inibitori sono stati utilizzati in simultaneità con i composti Zinco.
È stato indagato l'assorbimento e il trasporto dei composti di Zinco in cellule Caco-2 utilizzando piastre transwell, stabilendo in seguito che i transwell utilizzati non sono adatti per ottenere risultati ottimali e significativi.
L'idea è quella di sviluppare composti di Zinco in grado di bypassare i normali trasportatori di Zinco utilizzando trasportatori di aminoacidi, senza causarne una down regolazione.
Inoltre, si è indagato sui possibili cambiamenti dell'espressione genica dei trasportatori di Zinco ed aminoacidi come meccanismo compensatorio in seguito a trattamenti con specifici composti.
In questo progetto ZIP4, ZIP2 e ZnT1 sono stati usati per esaminare le possibili alterazioni nell'espressione genica, dopo il trattamento di cellule Caco-2 con diversi composti di Zinco.
Si può concludere che uno dei vantaggi di questi nuovi composti di Zinco complessati con aminoacidi, è quello di poter essere utilizzati come supplemento di Zinco durante la terapia cronica senza modificare le normali reazioni fisiologiche.
Nel loro insieme questi esperimenti illustrano le caratteristiche e i meccanismi di distribuzione dei composti di Zinco complessati ad aminoacidi. La determinazione dell'importanza di curare la carenza di Zinco può essere utile per suggerire strategie terapeutiche per la prevenzione della ASD.
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Abstract
Autism Spectrum Disorders (ASD) are a group of neurodevelopmental disorders characterized by impairments in communication and social behavior. It is generally accepted that a variety of environmental risk factors and genetic factors in combination or alone are associated with the etiology of autism spectrum disorders.
As Zinc deficiency has been linked to ASD, it is necessary to keep adequate Zinc levels, exspecially during pregnancy. However, the bioavailability of Zinc in the diet is low and might be overcome by novel supplements.
In this study, the influence of Zinc supplementation with amino acid-Zinc compound in Caco-2 cells was investigated.
To maintain Zinc steady status different mechanism or factors to regulate Zinc absorption and efflux are necessary. In this project we focused on how to medicate Zn deficiency associated with diseases like autism and acrodermatitis enteropathica.
The purpose was to design novel Zn compounds, able to bypass inhibitory factors and to evade routes potentially saturated by Zn, such as classic Zn transporters. In particular, we explored Zip4, since it is also highly associated with Acrodermatitis enteropathica, a genetic disorder of Zinc delivery.
Accordingly, as Zinc compounds and ZnCl2 could use different way of absorption, we investigate which is better absorbed.
We prepared Zn linked to AAs, subsequently we studied the efficiency and characterization in Caco-2 cells of Zn uptake. We treated colon epithelial cells with different Zinc compounds and a Zinc solution to compare compounds or ZnCl2.
The bioavailability of Zn in supplements is influenced by multiple factors that can decrease Zinc absorption (Cousins, 2010).
We investigated the influence of inhibitors as Cu, Ca, phytic acids and folic acids. Inhibitors were utilized in simultaneity with Zn compounds.
After proving that Zinc is taken up, we examined the absorption and transport of Zinc compounds in Caco-2 cells using transwell plates, but we determined that the used transwell are not optimal for our studies.
The idea is to develop Zinc delivery compounds able to bypass normal Zinc transporters using AAs transporters without involving their down regulation.
Moreover, we studied if there are changes in gene expression of Zinc and AA transporters as compensatory mechanism specific to various substances.
In this project ZIP4, ZIP2 and ZnT1 were used to examine possible alterations in gene expression and protein translation, after treatment of Caco-2 cell with different Zinc compounds.
We concluded that one of the benefits of novel Zinc delivery compounds complexed with amino acids, are that they can be used as Zinc supplement during chronic therapy without modifying normal physiological reactions.
Taken together these experiments illustrate characteristics and mechanisms of Zinc supplementation with amino Zinc-acids compounds. The determination of the importance to medicate Zinc deficiency can be useful suggesting therapeutics strategies for prevention of ASD.
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