Ο ρόλος των ισομορφών της απολιποπρωτεΐνης Ε στη ρύθμιση της εκροής χοληστερόλης και στην παραγωγή του αμυλοειδούς πεπτιδίου β

Η νόσος Alzheimer (AD) είναι μια νευροεκφυλιστική ασθένεια που πλήττει εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Η διερεύνηση των μηχανισμών παθογένεσης της νόσου είναι απαραίτητη για το σχεδιασμό καινοτόμων προσεγγίσεων για την έγκαιρη διάγνωση και θεραπεία της ασθένειας. Η παραγωγή, ο ολιγομερισμός και η συσσώρευση του αμυλοειδούς πεπτιδίου β (Αβ), έχουν σημαντικό ρόλο στην παθολογία της AD. Το ένζυμο BACE-1 (b-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1) ξεκινάει την παραγωγή του Αβ. Οι αλλαγές στην ομοιόσταση της χοληστερόλης στον εγκέφαλο θεωρούνται ότι επηρεάζουν το μεταβολισμό του Αβ. Η κύρια πρωτεΐνη μεταφοράς λιπιδίων που διατηρεί την ομοιόσταση της χοληστερόλης στον εγκέφαλο είναι η απολιποπρωτεΐνη Ε (αποE). Η αποE έχει τρεις κοινές ισομορφές στον άνθρωπο, τις αποE2, αποE3 και αποE4. Η αποE4 είναι ο κύριος παράγοντας κινδύνου για τη σποραδική μορφή της AD, ενώ η αποE2 έχει προταθεί ότι είναι προστατευτική έναντι της νόσου. Στην παρούσα μελέτη, διερευνήσαμε την επίδραση των ισομορφών της αποE στην ομοιόσταση της χοληστερόλης, καθώς και στα επίπεδα της BACE-1 και την παραγωγή του Αβ σε νευρωνικά κύτταρα. Οι αναλύσεις μας έδειξαν ότι λιποπρωτεϊνικά σωματίδια που περιέχουν οποιαδήποτε από τις τρεις ισομορφές της αποE εμφάνισαν παρόμοια ικανότητα να επάγουν εκροή χοληστερόλης μέσω των μεταφορέων χοληστερόλης ABCG1 ή ABCG4 σε κύτταρα νευροβλαστώματος ανθρώπου SK-N-SH. Επώαση των κυττάρων SK-N-SH με λιποπρωτεϊνικά σωματίδια που περιέχουν αποΕ έδειξε ότι οι αποE4 και αποΕ3 είχαν παρόμοια επίδραση στην αύξηση των επιπέδων της BACE-1 σε SK-N-SH κύτταρα, καθώς και στην παραγωγή του Aβ, γεγονός που οδηγεί σε εξωκυτταρική συσσώρευση των ολιγομερών του Αβ, ενώ η αποE2 οδήγησε σε μικρότερη αύξηση των επιπέδων της BACE-1 και του Aβ. Συνολικά, τα ευρήματά μας υποδεικνύουν ότι η αποE επηρεάζει την παραγωγή και τον ολιγομερισμό του νευρωνικού Αβ. Μεταξύ των τριών ισομορφών, η αποE2 οδηγεί σε χαμηλότερα επίπεδα των BACE-1 και Aβ. Η αύξηση των επιπέδων της BACE-1 και της παραγωγής του Aβ από τις τρεις ισομορφές της αποE φαίνεται να είναι ανεξάρτητη από την ικανότητά τους να επάγουν κυτταρική εκροή χοληστερόλης. Τα δεδομένα της μελέτης μας υποστηρίζουν ότι η αποΕ μπορεί άμεσα να επηρεάσει πορείες παθογένεσης της AD και ανεξάρτητα από το ρόλο της στη ρύθμιση της ομοιόστασης χοληστερόλης.Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease affecting millions of people worldwide. Elucidation of the mechanisms of AD pathogenesis is necessary for the design of novel approaches for the early diagnosis and treatment of this disease. The amyloid-beta peptide (Aβ) production, oligomerization and accumulation play central roles in AD pathology. The β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE-1) initiates Aβ generation. Changes in brain cholesterol homeostasis are increasingly recognized to affect Aβ metabolism. The major lipid transport protein that maintains cholesterol homeostasis in brain is apolipoprotein E (apoE). ApoE has three common isoforms, the apoE2, apoE3 and apoE4, in humans. The apoE4 isoform is the major risk factor for late onset AD, while apoE2 has been proposed to be protective against AD. In the present study, we investigated the effect of apoE isoforms on cholesterol homeostasis, as well as on BACE-1 levels and Aβ generation in neuronal cells. Our analyses showed that all three lipoprotein-associated apoE isoforms displayed similar capacity to promote cholesterol efflux mediated by the cholesterol transporter ABCG1 or ABCG4 in SK-N-SH human neuroblastoma cells. Incubation of SK-N-SH cells with lipoprotein-associated apoE showed that apoE4, similarly to apoE3, increased the levels of BACE-1 in SK-N-SH cells, as well as the production of Aβ and led to extracellular accumulation of Aβ oligomeric species, while apoE2 resulted in lower increase of BACE-1 and Aβ species levels. Overall, our findings suggest that apoE affects the generation and oligomerization of neuronal Aβ. Among the three isoforms, apoE2 leads to lower BACE-1 and Aβ levels. The increase in BACE-1 levels and Aβ generation by apoE isoforms seems to be independent of their capacity to stimulate cholesterol efflux. Our data indicate that apoE can have a direct effect on AD pathogenetic processes independently of its participation in cholesterol homeostasis regulation

The role of apolipoprotein E in the pathogenesis of Alzheimer's disease: naturally occurring molecules in apoE structure and function

The major risk factor for Alzheimer’s disease (AD) is apolipoprotein E4 (apoE4). Various forms of apoE4 (apoE4[L28P], apoE4[Δ(166-299)]) have been shown to affect disease-related processes such as neuronal uptake of Aβ42 and induction of oxidative stress. Polar phenols found in plant foods have been suggested to act protectively against pathogenic processes underlying AD, such as oxidative stress. In this study, we examined the effect of Corinthian currant polar phenolic extract as well as individual polyphenolic components of currants on AD-related functions of apoE4 forms. The results showed that polar phenolic extract as well as the individual polar phenols prevented changes in cellular redox status induced by Aβ42 uptake by SK-N-SH cells in the presence of pathological apoE4 forms. Furthermore, specific compounds were found to have distinct mechanisms of protective action, involving changes in cell membrane fluidity and modulation of apoE4 forms structure. In addition, in the current study we examined whether apoE4 forms affect TAU phosphorylation levels, promote neuroinflammatory responses in brain cells and affect the phagocytic activity of microglial cells, processes that play an important role in AD pathogenesis. Our results showed that apoE4 and its various forms have distinct effects in the inflammatory responses and hyperphosphorylation of TAU protein in brain cells contributing to AD. Overall, apoE4 as well as its various forms are involved in events related to the pathogenesis of AD. Natural compounds could modify the structure of apoE4 forms ameliorating the pathogenic effects of these forms.Kύριος παράγοντας κινδύνου για τη νόσο Alzheimer (AD) είναι η απολιποπρωτεΐνη Ε4 (αποE4). Έχει δειχθεί ότι διάφορες μορφές της αποΕ4 (αποE4[L28P], αποΕ4[Δ(166-299)]) επηρεάζουν διαδικασίες σχετιζόμενες με τη νόσο, όπως η νευρωνική πρόσληψη του Αβ42 και η επαγωγή του οξειδωτικού στρες. Πολικές φαινόλες από φυτικά τρόφιμα υποστηρίζεται ότι δρουν προστατευτικά έναντι παθογόνων διεργασιών της AD, όπως το οξειδωτικό στρες. Στην παρούσα μελέτη, αξιολογήθηκε η επίδραση του πολυφαινολικού εκχυλίσματος Κορινθιακής σταφίδας καθώς και μεμονομένων πολυφαινολικών συστατικών της σταφίδας στις λειτουργίες μορφών της αποE4 που σχετίζονται με την AD. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τόσο το πολυφαινολικό εκχύλισμα όσο και τα μεμονωμένα πολυφαινολικά συστατικά της σταφίδας αποτρέπουν τις αλλαγές στην οξειδωτική κατάσταση που προκαλούνται από την πρόσληψη του Αβ42 σε κύτταρα SK-N-SH παρουσία παθολογικών μορφών της αποΕ4. Ακόμη, συγκεκριμένες ενώσεις εμφανίζουν διακριτούς μηχανισμούς προστατευτικής δράσης που περιλαμβάνουν αλλαγές της ρευστότητας της μεμβράνης των κυττάρων αλλά και της δομής μορφών της αποΕ4. Επιπλέον, στην παρούσα μελέτη εξετάστηκε αν μορφές της αποΕ4 επηρεάζουν τα επίπεδα φωσφορυλίωσης της TAU, προάγουν νευροφλεγμονώδεις αποκρίσεις σε κύτταρα εγκεφάλου και επιδρούν στη φαγοκυτταρική δραστηριότητα μικρογλοιακών κυττάρων, διαδικασίες που παίζουν σημαντικό ρόλο στην παθογένεση της AD. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η αποΕ4 και διάφορες μορφές της επηρεάζουν σε διαφορετικό βαθμό την κατάσταση φλεγμονής και την υπερφωσφορυλίωση της TAU σε κύτταρα του εγκεφάλου συνεισφέροντας στην AD. Συγκεντρωτικά, τόσο η αποΕ4 όσο και οι διάφορες μορφές της εμπλέκονται σε γεγονότα που σχετίζονται με την παθογένεση της AD. Φυσικές ενώσεις θα μπορούσαν να τροποποιήσουν τη δομή μορφών της αποE4 βελτιώνοντας τις παθογόνες δράσεις τους

Ο ρόλος της απολιποπρωτεΐνης Ε στην παθογένεση της νόσου Alzheimer: επίδραση φυσικά απαντώμενων μορίων στη δομή και λειτουργία της αποΕ

Kύριος παράγοντας κινδύνου για τη νόσο Alzheimer (AD) είναι η απολιποπρωτεΐνη Ε4 (αποE4). Έχει δειχθεί ότι διάφορες μορφές της αποΕ4 (αποE4[L28P], αποΕ4[Δ(166-299)]) επηρεάζουν διαδικασίες σχετιζόμενες με τη νόσο, όπως η νευρωνική πρόσληψη του Αβ42 και η επαγωγή του οξειδωτικού στρες. Πολικές φαινόλες από φυτικά τρόφιμα υποστηρίζεται ότι δρουν προστατευτικά έναντι παθογόνων διεργασιών της AD, όπως το οξειδωτικό στρες. Στην παρούσα μελέτη, αξιολογήθηκε η επίδραση του πολυφαινολικού εκχυλίσματος Κορινθιακής σταφίδας καθώς και μεμονομένων πολυφαινολικών συστατικών της σταφίδας στις λειτουργίες μορφών της αποE4 που σχετίζονται με την AD. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τόσο το πολυφαινολικό εκχύλισμα όσο και τα μεμονωμένα πολυφαινολικά συστατικά της σταφίδας αποτρέπουν τις αλλαγές στην οξειδωτική κατάσταση που προκαλούνται από την πρόσληψη του Αβ42 σε κύτταρα SK-N-SH παρουσία παθολογικών μορφών της αποΕ4. Ακόμη, συγκεκριμένες ενώσεις εμφανίζουν διακριτούς μηχανισμούς προστατευτικής δράσης που περιλαμβάνουν αλλαγές της ρευστότητας της μεμβράνης των κυττάρων αλλά και της δομής μορφών της αποΕ4. Επιπλέον, στην παρούσα μελέτη εξετάστηκε αν μορφές της αποΕ4 επηρεάζουν τα επίπεδα φωσφορυλίωσης της TAU, προάγουν νευροφλεγμονώδεις αποκρίσεις σε κύτταρα εγκεφάλου και επιδρούν στη φαγοκυτταρική δραστηριότητα μικρογλοιακών κυττάρων, διαδικασίες που παίζουν σημαντικό ρόλο στην παθογένεση της AD. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η αποΕ4 και διάφορες μορφές της επηρεάζουν σε διαφορετικό βαθμό την κατάσταση φλεγμονής και την υπερφωσφορυλίωση της TAU σε κύτταρα του εγκεφάλου συνεισφέροντας στην AD. Συγκεντρωτικά, τόσο η αποΕ4 όσο και οι διάφορες μορφές της εμπλέκονται σε γεγονότα που σχετίζονται με την παθογένεση της AD. Φυσικές ενώσεις θα μπορούσαν να τροποποιήσουν τη δομή μορφών της αποE4 βελτιώνοντας τις παθογόνες δράσεις τους.The major risk factor for Alzheimer’s disease (AD) is apolipoprotein E4 (apoE4). Various forms of apoE4 (apoE4[L28P], apoE4[Δ(166-299)]) have been shown to affect disease-related processes such as neuronal uptake of Aβ42 and induction of oxidative stress. Polar phenols found in plant foods have been suggested to act protectively against pathogenic processes underlying AD, such as oxidative stress. In this study, we examined the effect of Corinthian currant polar phenolic extract as well as individual polyphenolic components of currants on AD-related functions of apoE4 forms. The results showed that polar phenolic extract as well as the individual polar phenols prevented changes in cellular redox status induced by Aβ42 uptake by SK-N-SH cells in the presence of pathological apoE4 forms. Furthermore, specific compounds were found to have distinct mechanisms of protective action, involving changes in cell membrane fluidity and modulation of apoE4 forms structure. In addition, in the current study we examined whether apoE4 forms affect TAU phosphorylation levels, promote neuroinflammatory responses in brain cells and affect the phagocytic activity of microglial cells, processes that play an important role in AD pathogenesis. Our results showed that apoE4 and its various forms have distinct effects in the inflammatory responses and hyperphosphorylation of TAU protein in brain cells contributing to AD. Overall, apoE4 as well as its various forms are involved in events related to the pathogenesis of AD. Natural compounds could modify the structure of apoE4 forms ameliorating the pathogenic effects of these forms