Registro:
| Documento: | Tesis de Grado |
| Título: | Eritropoyetina en la neuroprotección frente a la toxicidad causada por el péptido beta amiloide y por la acumulación de hierro |
| Título alternativo: | Erythropoietin in Neuroprotection Against Toxicity Caused by Beta-Amyloid Peptide and Iron Presence |
| Autor: | Maciel Paccini, Juan Ignacio |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN)
|
| Fecha de defensa: | 2024-03-25 |
| Fecha en portada: | Marzo 2024 |
| Grado Obtenido: | Grado |
| Título Obtenido: | Licenciado en Ciencias Biológicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular |
| Director: | Vittori, Daniela Cecilia |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | PEPTIDO Β-AMILOIDE; HIERRO; APOPTOSIS; ERITROPOYETINA; ERITROPOYETINA CARBAMILADAΒ-AMYLOID PEPTIDE; IRON; APOPTOSIS; ERYTHROPOIETIN; CARBAMYLATED ERYTHROPOIETIN |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001711_MacielPaccini |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/seminario/seminario_nBIO001711_MacielPaccini.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/seminario/document/seminario_nBIO001711_MacielPaccini |
| Ubicación: | Dep.BIO 001711 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Maciel Paccini, Juan Ignacio. (2024). Eritropoyetina en la neuroprotección frente a la toxicidad causada por el péptido beta amiloide y por la acumulación de hierro. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001711_MacielPaccini |
Resumen:
Las enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer (EA), constituyen un desafío de salud pública. En la compleja etiología de la EA, se destaca la acumulación del péptido β-amiloide (Aβ) junto con la aparición de otros factores como la desregulación de la homeostasis del hierro (Fe). Estos eventos desencadenan una cascada de respuestas patológicas, incluyendo el estrés oxidativo y la neurodegeneración, que caracterizan la progresión de la enfermedad. La eritropoyetina (Epo), inicialmente reconocida por su rol central en la hematopoyesis, ha emergido como una molécula multifuncional con efectos más allá de su clásica función eritropoyética. Su capacidad para modular procesos celulares como la apoptosis, la inflamación y la autofagia la convierte en una molécula versátil con el potencial de contrarrestar varios aspectos patológicos asociados con la EA. Por contraparte, la administración prolongada de Epo puede generar contraindicaciones peligrosas para el paciente no anémico, como es la presencia de poliglobulia y trombosis, entre otras. Como una solución a esta problemática, surgió la eritropoyetina carbamilada, cEpo, una versión modificada de la Epo diseñada para conservar sus propiedades citoprotectoras mientras se neutraliza su acción eritropoyética. Así, la administración exógena de cEpo se presenta como una estrategia innovadora para maximizar los beneficios terapéuticos mientras se minimizan los efectos secundarios no deseados. El objetivo de este trabajo fue investigar un posible efecto protector tanto de Epo como de cEpo frente al daño neuronal en el contexto de acumulación de fibrillas amiloides y de estrés oxidativo causado por el Fe. Los agregados amiloides fueron generados por incubación del péptido Aβ1-42 a 37 °C por 72 h. La formación de estructuras beta repetitivas fue corroborada por un aumento en la intensidad de fluorescencia en el ensayo de Tioflavina T. El estudio de la modificación de la estructura de cEpo, por electroforesis y dicroísmo circular reveló cambios en la carga neta de la proteína debidos a la modificación de los residuos de lisina, sin alteración de su estructura secundaria o terciaria. Los estudios de proliferación de células UT-7 las cuales necesitan Epo para sobrevivir, demostraron que la cEpo perdió su capacidad eritropoyética, mientras que mantuvo su función antiapoptótica sobre células de neuroblastoma SH-SY5Y inducidas a muerte celular por estaurosporina (translocación de fosfatidilserina). A continuación, se evaluó la posible acción protectora de Epo y cEpo frente al daño inducido por agregados Aβ y Fe. El péptido Aβ generó un aumento significativo de la apoptosis de células SH-SY5. Tanto Epo, como el derivado carbamilado, previnieron la muerte celular programada, corroborando así, la hipótesis de que ambos factores tienen el potencial antiapoptótico frente a la toxicidad de los agregados amiloides. Teniendo en cuenta que hay acumulación de Fe en el cerebro de pacientes con EA y que se propuso que existe daño en estos pacientes por una disfunción oxidativa, el siguiente paso fue investigar cuál es la acción del Fe en estas células y el rol de las eritropoyetinas. Como era de esperar, la incubación de células SH-SY5Y con citrato férrico indujo un aumento significativo de especies reactivas de oxígeno, el cual no pudo ser prevenido por la preincubación con ninguna de las dos eritropoyetinas. Coincidentemente con este resultado, el Fe generó un aumento significativo de la apoptosis que no pudo ser prevenido ni por Epo, ni por cEpo. Una vez confirmado que la presencia de Aβ ejerce una acción tóxica en las células neuronales y que el Fe por su parte también genera apoptosis y ROS y, además, que ambos han sido encontrados en el cerebro de pacientes con EA, nos propusimos estudiar qué sucedía cuando las células SH-SY5Y eran incubadas con ambos compuestos simultáneamente y cuál era la acción de las eritropoyetinas en este modelo. Llamativamente, en las células incubadas con ambos compuestos disminuyó significativamente la apoptosis generada por los péptidos Aβ, mientras que la presencia de las Epos no modificó este resultado. Los estudios in vitro demostraron que la Epo y la cEpo funcionaron como moléculas antiapoptóticas ante el daño inducido por agregados amiloides, sin embargo tienen un rol más incierto cuando se genera al mismo tiempo estrés oxidativo, a causa de la presencia de Fe. Este es un punto de partida para el estudio de estas proteínas con alto potencial de protección neuronal, aunque aún falta más investigación para poder definir si serán útiles, en un futuro, para tratar enfermedades neurodegenerativas.
Abstract:
Neurodegenerative diseases, notably Alzheimer's disease (AD), represent a growing public health challenge. Among the complex etiology of AD, the accumulation of β-amyloid peptide (Aβ) and dysregulation of iron (Fe) homeostasis play significant roles. These events trigger a cascade of pathological responses, including oxidative stress and neurodegeneration, which characterize disease progression. Erythropoietin (Epo), originally acknowledged for its pivotal role in hematopoiesis, has emerged as a multifunctional molecule with effects beyond its classic erythropoietic function. Its capacity to modulate cellular processes such as apoptosis, inflammation, and autophagy renders it a versatile molecule with the potential to counteract several pathological aspects associated with AD. However, prolonged Epo administration may lead to hazardous contraindications in non-anemic patients, such as polyglobulia and thrombosis. As a solution, carbamylated erythropoietin (cEpo) has emerged as a modified version of Epo, designed to preserve its cytoprotective properties while neutralizing its erythropoietic action. Thus, exogenous administration of cEpo presents an innovative strategy to maximize therapeutic benefits while minimizing unwanted side effects. The aim of this study was to investigate the protective effects of both Epo and cEpo against neuronal damage induced by amyloid fibril accumulation and oxidative stress caused by Fe. Amyloid aggregates were generated by incubating the Aβ1-42 peptide at 37°C for 72 hours. The formation of repetitive beta structures was confirmed by increased fluorescence intensity in the Thioflavin T assay. The structural modification of cEpo was studied using electrophoresis and circular dichroism, revealing changes in the net charge of the protein due to lysine residue modification, without altering its secondary or tertiary structure. Proliferation studies of UT-7 cells, which depend on Epo for survival, demonstrated that cEpo lost its erythropoietic capacity while maintaining its antiapoptotic function in SH-SY5Y neuroblastoma cells induced to undergo cell death by staurosporine (phosphatidylserine translocation). Subsequently, the protective action of Epo and cEpo against damage induced by Aβ and Fe aggregates was evaluated. The Aβ peptide significantly increased apoptosis in SH-SY5 cells. Both Epo and its carbamylated derivative prevented programmed cell death, supporting the hypothesis that both factors possess antiapoptotic potential against amyloid aggregate toxicity. Given the accumulation of Fe in the brains of AD patients and proposed damage due to oxidative dysfunction, the next step was to investigate the action of Fe in these cells and the role of erythropoietins. As expected, incubation of SH-SY5Y cells with ferric citrate induced a significant increase in reactive oxygen species (ROS), which could not be prevented by preincubation with either of the two erythropoietin. Coinciding with this result, Fe generated a significant increase in apoptosis that could not be prevented by either Epo or cEpo. Having confirmed that the presence of Aβ exerts toxic effects on neuronal cells and that Fe also induces apoptosis and ROS, and furthermore, that both are found in the brains of AD patients, we aimed to study the interaction when SH-SY5Y cells were incubated with both compounds simultaneously and the action of erythropoietins in this model. Strikingly, in cells incubated with both compounds, the apoptosis generated by Aβ peptides significantly decreased, while the presence of Epo did not modify this result. In vitro studies demonstrated that Epo and cEpo function as antiapoptotic molecules against damage induced by amyloid aggregates. However, their role becomes more uncertain when oxidative stress is simultaneously generated due to the presence of Fe. This serves as a starting point for studying these molecules, which hold high potential for neuronal protection. Nevertheless, further research is required to determine their utility in future treatments for neurodegenerative diseases.
Citación:
---------- APA ----------
Maciel Paccini, Juan Ignacio. (2024). Eritropoyetina en la neuroprotección frente a la toxicidad causada por el péptido beta amiloide y por la acumulación de hierro. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001711_MacielPaccini
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Maciel Paccini, Juan Ignacio. "Eritropoyetina en la neuroprotección frente a la toxicidad causada por el péptido beta amiloide y por la acumulación de hierro". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001711_MacielPaccini
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