Inhibición de agregados de beta amiloide mediante vórtices de campos magnéticos en modelos in vitro - Maldonado Moreles, Martín Alejandro (Universidad Autónoma Metropolitana, 2021)
La enfermedad de Alzheimer (EA) se asocia con la acumulación anormal de dos proteínas en el cerebro formando lesiones microscópicas: marañas neurofibrilares y placas amiloides, constituidas por agregados de la proteína tau y del péptido beta amiloide (PβA) respectivamente. Debido a que el establecimiento de la EA comienza con la acumulación del PβA alrededor de las neuronas interrumpiendo las vías de señalización sináptica, se cree que la inhibición de la agregación podría ser la clave para detener el avance de la enfermedad. Los campos magnéticos (CM) han sido utilizados en experimentos in vitro e in vivo con fines diversos de investigación y terapias. Esta tesis se basa en el estudio del efecto inhibitorio de los campos magnéticos vorticiales (CMV) sobre la agregación del PβA. Dichos campos no son homogéneos ni paralelos como los que se usan comúnmente en la mayoría de los estudios reportados empleando bobinas de Helmholtz o solenoides; lo que representa una estimulación diferente, con gradientes (dirección y magnitud) en el CM. En el presente estudio se diseñó, elaboró y construyó una bobina tipo Rodin para generar CMV y se evaluó su capacidad para inhibir la agregación del PβA en dos modelos: i) en un modelo de polimerización in vitro utilizando únicamente el PβA recombinante que consistió en la agregación del PβA expuesto a CMV de ~ 1.5 mT por 24 h. ii). En el segundo modelo se sometieron células SHSY5Y a la citotoxicidad del PβA en presencia de CMV por 24 h con una intensidad de ~ 1.5 mT. El efecto inhibitorio se analizó mediante espectroscopia de fluorescencia y la técnica de Western blot, donde se identificó una inhibición del ~ 86 % en la agregación del PβA bajo la estimulación de CMV con respecto al control sin exposición. En el modelo celular, los CMV promovieron un incremento de la viabilidad celular, inhibieron la agregación del PβA y rescataron a las células de la toxicidad inducida por el péptido. De esta manera demostramos la efectividad del CM en la inhibición de la agregación del PβA, estableciendo las bases para próximos experimentos que involucren CMV y la inhibición de otras proteínas con capacidad de auto agregación anormal, como tau, también implicada en la EA. Bajo los alcances de nuestra metodología, los datos sugieren que los CMV podrían utilizarse en modelos in vivo y posteriormente proponerse como una posible estrategia terapéutica una vez descartado que no tengan algún efecto adverso en un sistema orgánico complejo como lo es el cerebro humano. Palabras clave: beta amiloide, campos magnéticos, célula SH-SY5Y, enfermedad de Alzheimer, campo magnético vorticial. ; Alzheimer's disease (AD) is associated with abnormal accumulation of two proteins in the brain, forming microscopic lesions: neurofibrillary tangles and amyloid plaques, formed by tau protein and amyloid beta peptide (AβP) aggregates respectively. Since of AD onset is triggered by amyloid beta accumulation around neurons disrupting synaptic signaling pathways, a proposed hypothesis suggests that the inhibition of its aggregation could be the mechanistic key to reduce the progression of the disease. Magnetic fields (MF) have been used in in vitro and in vivo experiments for different research and therapeutic purposes. Moreover, vortex magnetic fields (VMF) are not homogeneous nor parallel like those commonly reported employing Helmholtz or solenoids coils. By contrast, VMF represent a different stimulation forming gradients (direction and magnitude) along with the MF. In the present study, we aimed to evaluate whether VMF can inhibit in vitro AβP aggregation. This study was carried out in two models: i) employing a recombinant AβA in vitro polymerization assay, in which its fibrillation was evaluated after ~ 1.5 mT exposure to VMF for 24 h. and ii) a human neuroblastoma cell line model incubated with AβP, in which SH-SY5Y cells were subjected to AβP cytotoxicity in the presence of ~ 1.5 mT VMF stimulation for 24 h. For the first model, the inhibition of AβP aggregates was analyzed using fluorescence spectroscopy and Western blotting. Inhibition of ~ 86% of AβP fibril formation was obtained when samples were subjected to VMF, compared to those control samples with without exposure. In the cell model increase of cell viability was observed after exposure to VMF, and the lack of AβP induced cell toxicity, associated with the inhibition of AβP aggregation. This data demonstrated the efficacy of VMF in interfering with in vitro AβP aggregation, which may set the basis for future application on several other prone proteins to aggregate such those involved in distinct neurological disorders. Keywords: beta amyloid, magnetic fields, SH-SY5Y cell, Alzheimer's disease, vortex magnetic field.