Une récente Nutriments étude évalue les propriétés neuroprotectrices de Ecklonia cave polyphénols (ECP) pour atténuer les dommages neuronaux causés par la roténone dans la maladie de Parkinson (MP).
Étude: Les polyphénols d'Ecklonia cava ont un effet préventif sur la maladie de Parkinson grâce à l'activation de la voie Nrf2-ARE. Crédit photo : C Levers / Shutterstock.com
Sommaire
PD et roténone
La MP est une maladie neurodégénérative courante qui se manifeste par des symptômes moteurs, notamment une rigidité, des tremblements et une laxité motrice, ainsi que par des symptômes non moteurs, tels que la dépression et des troubles cognitifs. Des études antérieures ont montré que le risque d'apparition de la MP augmente de trois fois tous les dix ans après l'âge de 60 ans.
En raison du vieillissement rapide de la population mondiale, on estime que les cas de MP atteindront 14,2 millions d’ici 2040. À ce jour, les scientifiques n’ont pas réussi à développer de traitement pour atténuer la progression de la MP.
Les mécanismes sous-jacents associés à la pathogenèse de la MP comprennent la mort neuronale dopaminergique, le dysfonctionnement mitochondrial, le stress oxydatif, la génération d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) intracellulaires, la neuroinflammation et l’accumulation anormale de la protéine α-synucléine.
La MP peut être classée en deux catégories : autosomique dominante/récessive ou sporadique. Environ 10 à 15 % des cas de MP sont génétiquement liés, tandis que les autres cas sont considérés comme sporadiques et peuvent survenir en raison de divers facteurs de risque. Par exemple, les facteurs environnementaux, comme l'exposition à des substances neurotoxiques comme les pesticides, augmentent le risque de développer une MP sporadique.
La roténone, dérivée des racines de légumineuses tropicales comme le couve, est couramment utilisée comme insecticide et pesticide. Des études antérieures ont montré que l'administration orale de roténone provoque un dysfonctionnement moteur et gastro-intestinal. Mécaniquement, la roténone déclenche un dysfonctionnement mitochondrial en inhibant le complexe de transport d'électrons de la chaîne respiratoire I, ce qui augmente ensuite la production de ROS et l'apoptose.
La voie Nrf2-ARE (Nuclear Factor Erythroid 2-related Factor 2) active une cascade de gènes cytoprotecteurs, dont de nombreux facteurs de transcription liés à la production d'enzymes antioxydantes, de protéasomes, de biogenèse mitochondriale et de médiateurs anti-inflammatoires. Plusieurs études ont mis en évidence que la voie Nrf2-ARE joue un rôle essentiel dans le déclenchement de réponses adaptatives au stress oxydatif.
Dans des conditions intracellulaires normales, Nrf2 se lie à la protéine 1 associée à l'ECH de type Kelch (Keap1), une protéine riche en cystéine, dans le cytoplasme pour favoriser l'ubiquitination de Keap1. En présence de stress oxydatif, Nrf2 se lie à l'ARE et améliore la production de protéines antioxydantes.
La voie Nrf2-ARE pourrait donc être ciblée pour protéger les neurones du stress oxydatif à l'aide d'antioxydants. Ce concept pourrait être exploité dans la prévention et le traitement de la maladie de Parkinson.
À propos de l'étude
L’étude actuelle examine les effets neuroprotecteurs de l’ECP contre les dommages neuronaux induits par la roténone. E. cava est une algue brune comestible enrichie en polyphénols et en phlorotanin, qui sont associés à des effets antioxydants, anti-inflammatoires et antibactériens. L'étude actuelle a utilisé des ECP disponibles dans le commerce avec une teneur totale en polyphénols de 99,4 %.
In vitro Des expériences ont été réalisées en utilisant la lignée cellulaire de neuroblastome humain SH-SY5Y. À cette fin, les cellules SH-SY5Y ont été traitées avec différentes concentrations d'ECP et de roténone, après quoi la viabilité cellulaire et les niveaux de ROS intracellulaires ont été évalués. Les niveaux d'expression de la nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH) déshydrogénase 1 (NQO1) et de Nrf2 ont également été mesurés.
Après avoir acclimaté les souris aux conditions de laboratoire, elles ont été réparties de manière aléatoire dans les groupes témoin, roténone, ECP(L) et ECP(H), chacun comprenant six souris. Dans le groupe ECP(L), les souris ont été traitées avec 20 mg/kg d'ECP, tandis que les souris du groupe ECP(H) ont été traitées avec 240 mg/kg d'ECP. Toutes les souris ont reçu de la roténone par voie orale quotidiennement pendant 30 jours, à l'exception du groupe témoin.
Toutes les souris ont été soumises à plusieurs tests de fonction motrice, notamment les tests de suspension sur un poteau et sur un fil, ainsi qu'à des évaluations de fonction non motrice. À la fin de la période d'étude, les tissus du côlon et du cerveau ont été extraits et soumis à une analyse histopathologique.
Résultats de l'étude
Le in vitro Les expériences ont démontré que la toxicité de la roténone était dose-dépendante, la dose de traitement choisie pour les expériences ultérieures d'efficacité de l'ECP étant de 200 nM. Après exposition à 200 nM de roténone, 12,5 µg/mL d'ECP ont suffisamment rétabli la viabilité cellulaire et l'expression des ROS aux niveaux de contrôle. Le traitement par ECP a également entraîné une plus grande translocation nucléaire de Nrf2 par rapport aux cellules traitées uniquement par la roténone, indiquant ainsi l'activation d'une réponse au stress oxydatif.
Nrf2 intervient dans l'induction du gène p62, qui favorise l'activation de Nrf2 par une boucle de rétroaction positive. Après traitement par ECP des cellules exposées à la roténone, une augmentation significative des niveaux d'acide ribonucléique messager (ARNm) de p62 a été observée.
Lors des tests de fonction motrice, les souris traitées à l'ECP ont exécuté des temps de course T plus courts et ont montré une force musculaire améliorée par rapport aux souris traitées à la roténone.
Le dysfonctionnement gastro-intestinal est un symptôme autonome fréquent signalé chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. Une analyse histopathologique des tissus du côlon a été réalisée pour déterminer si le traitement par ECP affectait également les symptômes non moteurs. À cette fin, le traitement par ECP a réussi à restaurer la fonction motrice intestinale par rapport aux effets observés dans le côlon des souris traitées uniquement par la rétonone.
La tyrosine hydroxylase (TH) est une enzyme limitant la vitesse de synthèse de la dopamine. Par conséquent, l'expression de la TH est souvent utilisée pour analyser la fonction des neurones dopaminergiques dans la substance noire du mésencéphale. Dans l'étude actuelle, l'analyse immunohistochimique des cerveaux de souris exposés à la roténone a indiqué une expression réduite de la TH par rapport aux souris témoins. Cependant, le traitement par ECP a conduit à une récupération significative de l'expression positive de la TH de manière dose-dépendante.
Conclusions
Le traitement par ECP entraîne une augmentation de la translocation nucléaire de Nrf2, de l'activité de NQO1 et de l'expression de l'ARNm de NQO1 après exposition à la roténone. De plus, les résultats de l'étude démontrent que l'ECP restaure les dommages neuronaux par la suppression des ROS et l'activation de la protéine kinase activée par l'adénosine monophosphate (AMP) 5' (AMPK), indiquant le potentiel thérapeutique de ce composé dans le traitement de la MP. Néanmoins, des études futures sont nécessaires pour déterminer les mécanismes précis impliqués dans l'activité de l'ECP afin d'accélérer son utilisation clinique.
