A Diet Containing Rutin Ameliorates Brain Intracellular Redox Homeostasis in a Mouse Model of Alzheimer’s Disease

Quercetin has been studied extensively for its anti-Alzheimer’s disease (AD) and anti-aging effects. Our previous studies have found that quercetin and in its glycoside form, rutin, can modulate the proteasome function in neuroblastoma cells. We aimed to explore the effects of quercetin and rutin on intracellular redox homeostasis of the brain (reduced glutathione/oxidized glutathione, GSH/GSSG), its correlation with β-site APP cleaving enzyme 1 (BACE1) activity, and amyloid precursor protein (APP) expression in transgenic TgAPP mice (bearing human Swedish mutation APP transgene, APPswe). On the basis that BACE1 protein and APP processing are regulated by the ubiquitin–proteasome pathway and that supplementation with GSH protects neurons from proteasome inhibition, we investigated whether a diet containing quercetin or rutin (30 mg/kg/day, 4 weeks) diminishes several early signs of AD. Genotyping analyses of animals were carried out by PCR. In order to determine intracellular redox homeostasis, spectrofluorometric methods were adopted to quantify GSH and GSSG levels using o-phthalaldehyde and the GSH/GSSG ratio was ascertained. Levels of TBARS were determined as a marker of lipid peroxidation. Enzyme activities of SOD, CAT, GR, and GPx were determined in the cortex and hippocampus. ΒACE1 activity was measured by a secretase-specific substrate conjugated to two reporter molecules (EDANS and DABCYL). Gene expression of the main antioxidant enzymes: APP, BACE1, a Disintegrin and metalloproteinase domain-containing protein 10 (ADAM10), caspase-3, caspase-6, and inflammatory cytokines were determined by RT-PCR. First, overexpression of APPswe in TgAPP mice decreased GSH/GSSG ratio, increased malonaldehyde (MDA) levels, and, overall, decreased the main antioxidant enzyme activities in comparison to wild-type (WT) mice. Treatment of TgAPP mice with quercetin or rutin increased GSH/GSSG, diminished MDA levels, and favored the enzyme antioxidant capacity, particularly with rutin. Secondly, both APP expression and BACE1 activity were diminished with quercetin or rutin in TgAPP mice. Regarding ADAM10, it tended to increase in TgAPP mice with rutin treatment. As for caspase-3 expression, TgAPP displayed an increase which was the opposite with rutin. Finally, the increase in expression of the inflammatory markers IL-1β and IFN-γ in TgAPP mice was lowered by both quercetin and rutin. Collectively, these findings suggest that, of the two flavonoids, rutin may be included in a day-to-day diet as a form of adjuvant therapy in AD.Medical Research Foundation «Mutua Madrileña» (Fourth edition of Grants for Medical Research Projects)Spanish Ministry of Education and ScienceSpanish Ministry of Science and InnovationDepto. de Farmacología, Farmacognosia y BotánicaFac. de FarmaciaTRUEpu

Fracciones peptídicas de semillas de Lupinus mutabilis (tarwi) con propiedades antioxidantes e inhibidoras de la enzima dipeptidil peptidasa IV (DPPIV)

Resumen del trabajo presentado al XII Congreso Internacional Nutrición, Alimentación y Dietética, celebrado en Madrid el 11 y 12 de abril de 2018.[Introducción] La diabetes mellitus tipo 2 (DM2) constituye una epidemia de ámbito mundial y es uno de los mayores desafíos médicos en la actualidad. Una de las dianas terapéuticas de interés es la enzima dipeptidil peptidasa IV (DPPIV), responsable de degradar las incretinas, hormonas intestinales secretadas tras la ingesta de comida y que estimulan la secreción de insulina. En los últimos años, la investigación se ha centrado en demostrar la actividad inhibidora de esta enzima en péptidos derivados de fuentes proteicas alimentarias, como alternativa en el tratamiento de la DM2. Además, debido al incremento de radicales libres producido durante el progreso de esta enfermedad, demostrar la actividad antioxidante de los péptidos inhibidores de la DPPIV supondría un avance adicional en su prevención y/o tratamiento de la DM2. Las proteínas de leguminosas han sido objeto de numerosos estudios en los últimos años como fuente de péptidos bioactivos. Lupinus mutabilis (tarwi) es una leguminosa oriunda de la región andina con potencial antidiabético debido a que ayuda a regular los niveles de glucosa en pacientes con DM2. Sin embargo, los compuestos responsables de este efecto no han sido todavía investigados. Las semillas de tarwi contienen un alto porcentaje de proteínas (50%), que podrían servir como fuente de péptidos con actividad antioxidante e inhibidora de DPPIV.[Objetivos] Evaluar el potencial de las proteínas de tarwi como fuente de péptidos antioxidantes e inhibidores de la DPPIV tras procesos de hidrólisis enzimática.[Métodos] Las semillas de tarwi fueron sometidas a un proceso de eliminación de los alcaloides y un posterior desengrasado con etanol previamente a la obtención del concentrado proteico. Dicho concentrado fue hidrolizado de manera secuencial con pepsina, pancreatina y alcalasa, durante 30, 60 y 138 min, respectivamente. Se determinó el Grado de Hidrólisis por el método del ortoftaldialdehido. El hidrolizado fue sometido a ultrafiltración empleando membranas de corte molecular de 10 y 3 kDa. En el hidrolizado y las fracciones peptídicas se determinó la actividad neutralizante de radicales peroxilo mediante el método ORAC y la actividad inhibidora de la DPPIV.[Resultados] El concentrado proteico presentó un 80,17% de proteínas. Tras la hidrólisis, los valores del grado de hidrólisis fueron del 3.88% (sin hidrolizar), 10.00% (hidrolizado con pepsina), 17.99% (hidrolizado con pepsina y pancreatina) y 46.12% (hidrolizado con pepsina, pancreatina y alcalasa durante 138 minutos). A partir del hidrolizado obtenido tras la acción de las tres enzimas, se separaron las fracciones peptídicas de tamaño > 10 kDa, 3-10 kDa y < a 3 kDa, cuya actividad antioxidante como fue de 1.86, 2.94 y 7.62 μmol equivalente de Trolox (ET)/mg proteína, respectivamente. La actividad inhibidora de la DPPIV, expresada como IC50 o concentración proteica necesaria para inhibir el 50% de la actividad enzimática fue de 0.180, 0.140 y 0.060 mg/mL, respectivamente.[Discusión] Los péptidos de pequeño tamaño de proteínas de tarwi fueron los principales responsables de la actividad como se ha descrito para otras fuentes proteicas. Las actividades antioxidante e inhibidora de la DPPIV fueron mayores a las reportadas para otros péptidos.[Conclusiones] Se ha demostrado la actividad antioxidante e inhibidora de la DPPIV de hidrolizados de proteína de tarwi con un modelo secuencial secuencial con pepsina, pancreatina y alcalasa. Los péptidos de pequeño tamaño fueron los principales responsables de los efectos observados, por lo que podrían emplearse como nuevos ingredientes de alimentos funcionales destinados a la prevención y/o tratamiento de la diabetes.Peer reviewe

Synthesis and evaluation of arylquinones as BACE1 inhibitors, b-amyloid peptide aggregation inhibitors, and destabilizers of preformed b-amyloid fibrils

BACE1 activity, inhibition of Ab aggregation, and disaggregation of preformed Ab fibrils constitute the three major targets in the development of small-molecule lipophilic new drugs for the treatment of Alzheimer’s disease (AD). Quinones are widely distributed among natural products and possess relevant and varied biological activities including antitumor and antibiotic, inhibition of HIV-1 reverse transcriptase, antidiabetic, or COX-inhibition, among others. We report herein the interaction of several arylquinones and their derivatives with the amyloidogenic pathway of the amyloid precursor protein processing. Our studies put forward that these compounds are promising candidates in the development of new drugs which are effective simultaneously towards the three major targets of ADAndrea Ortega (PhD fellow) thanks the government of Chile and the ‘Universidad Católica del Norte’ (Antofagasta, Chile) for a grant (MECESUP program, UCN0604). Projects CTQ2009-14124-C02-01, CTQ2010-16170 and SAF2009-10399 from the Spanish government are gratefully acknowledged for financial supportPeer reviewe