Los mecanismos del desarrollo del Alzheimer: visibles a la luz del sincrotrón ALBA.

Investigadores del Sincrotrón ALBA y de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) han analizado con luz de sincrotrón cómo son, dónde se localizan y qué efectos tienen diferentes agregados del Alzheimer en neuronas in vitro.

 

Interior de las instalaciones del Sincrotrón ALBA.

 

Sus descubrimientos muestran por primera vez la colocalización in situ de los agregados amorfos del péptido amiloide junto a lugares de mayor estrés oxidativo (con mayor cantidad de macromoléculas oxidadas), los cuales representan las principales causas iniciales del desarrollo de la enfermedad del Alzheimer.

Los resultados han sido publicados en la revista Analytical Chemistry en colaboración con científicos del sincrotrón europeo ERSF, y abren el camino para conocer mejor cómo se desarrolla esta enfermedad que afecta a más de 30 millones de personas en el mundo, según datos de la OMS.

Para llevar a cabo estos estudios los investigadores se han valido de la capacidad analítica de los Sincrotrones Alba (Barcelona,España) y ERSF (Grenoble, Francia), los cuales son infraestructuras de aceleradores de electrones que producen diferentes tipos de luz, con las que se permite visualizar la estructura atómica y molecular de los materiales y estudiar de este modo sus propiedades.

 

Representación de la estructura molecular. Fuente Pixabay.

 

Para este estudio han utilizado luz infrarroja, la cual es absorbida por los enlaces de las moléculas permitiendo conocer cuál es la composición química de una muestra. A su vez, este haz de luz es recogido  mediante un microscopio, permitiendo conocer la distribución de las moléculas en la misma.

 

Es gracias a la elevada brillantez de la luz de sincrotrón, que ésta distribución se puede medir a mayores resoluciones espaciales.

 

La técnica ha permitido analizar el efecto de dos tipos de agregados del péptido amiloide (fibrilares y amorfos) con los que fueron tratadas células neuronales cultivadas. Los resultados indican que los agregados amorfos provocan un grado de oxidación superior a los fibrilares.

Células neuronales. Fuente Pixabay.

Estos resultados son coherentes con investigaciones previas realizadas en muestras de cerebro de afectados, donde se veía que la oxidación era más alta en las regiones que rodeaban las placas amiloides y concuerdan con la hipótesis de que son los péptidos amiloides los causantes de la oxidación celular que está asociada a la enfermedad de Alzheimer.

Imágenes y mapas de luz infrarroja de los agregados analizados del péptido amiloide (fibrilares y amorfos) en células neuronales cultivadas. Las elipses marcan la posición de los agregados. El color de la escala (10 µm) se corresponde con la intensidad: azul baja intensidad, rojo alta intensidad.

 

El estudio, dirigido por Josep Cladera de la UAB, ha servido para dar un paso más en la caracterización de estos agregados amorfos y considerarlos como un agente potencial tóxico en el inicio y desarrollo de la enfermedad.

 

“Este trabajo ha ayudado a dar fuerza a la hipótesis de que los péptidos amiloides, especialmente en formas no fibrilares, son capaces de oxidar las células y que esto puede ser un punto clave para el desarrollo de la enfermedad. Gracias a la luz infrarroja, no solo hemos podido analizar los efectos de estos agregados sino que también hemos podido relacionarlos con la estructura que adoptan los péptidos cuando forman distintos agregados, lo que puede ser muy útil para identificar las formas tóxicas causantes de la enfermedad”, comenta Núria Benseny, investigadora de la línea de luz MIRAS del Sincrotrón ALBA.

 

Núria Benseny, investigadora de la línea de luz MIRAS del Sincrotrón ALBA.

El avance permite conocer mejor cómo funcionan los mecanismos mediante los cuales las proteínas y los péptidos amiloides se convierten en tóxicos en la enfermedad del Alzheimer, enfermedad que sufren en la actualidad  1,5 millones en España, según datos de la CEAFA (Confederación Española de Asociaciones de Familiares de Personas con Alzheimer y otras demencias).

 

Referencia: “Synchrotron-based µFTIR study on the effect of Alzheimer’s Aβ amorphous and fibrillar aggregates on PC12 cells” Nuria Benseny-Cases, Elena Álvarez-Marimon, Hiram A. Castillo-Michel, Marine Cotte, Carlos Falcon, and Josep Cladera. DOI: 10.1021/acs.analchem.7b04818 

 

¿Quieres saber más sobre el Sincrotrón ALBA?

 

Esquema del sincrotrón ALBA.

Es una infraestructura científica de tercera generación situada en Cerdanyola del Vallès (Barcelona).

Tiene un perímetro de 270 metros y 17 tramos rectos disponibles para la instalación de dispositivos de inserción.

La energía del haz de electrones que se genera en el ALBA es de 3 GeV y se consigue mediante la combinación de un acelerador lineal (LINAC) y un propulsor de baja emitancia y máxima potencia colocado en el mismo túnel que el anillo de almacenamiento.

Laboratorio de Biociencias, fuente Pixabay.

Actualmente, el ALBA dispone de ocho líneas de luz operativas, que comprenden tanto los rayos X blandos como los rayos X duros, y que se destinan principalmente a las biociencias, la materia condensada (nanociencia y propiedades magnéticas y electrónicas) y la ciencia de los materiales.

Se encuentran en construcción dos líneas de luz más (fotoemisión de baja energía y alta resolución angular para materiales complejos y microfocus para cristalografía de proteínas).

 

 

David Valero Torresano

David Valero Torresano, fundador de Inspira Biotech. Graduado en Biología y máster en Oncología Farmacéutica, ha trabajado como Especialista de producto para una Multinacional Japonesa del sector Biomédico líder mundial en hematología, y ha desarrollado estancias y colaboraciones de investigación en diferentes Hospitales y Centros de Investigación de España. De marcado espíritu emprendedor y creativo ha participado en el programa YUZZ para jóvenes emprendedores presentándose con el proyecto Dreamalife, consistente en el desarrollo y la introducción en el mercado de nuevos sistemas de diagnóstico in vitro basados en la tecnología CRISPR-Cas9 para el desarrollo de la medicina personalizada. Contacta a través de: dvalero@inspirabiotech.com

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