Koffiedik kan de sleutel zijn tot het voorkomen van neurodegeneratieve ziekten

Neurodegeneratieve aandoeningen, waaronder de ziekte van Alzheimer, Parkinson en Huntington, treffen miljoenen mensen in de Verenigde Staten, en de kosten van de zorg voor mensen die met deze aandoeningen leven, bedragen jaarlijks honderden miljarden dollars.

Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Texas in El Paso mogelijk een oplossing gevonden in gebruikt koffiedik, een materiaal dat elke dag door huizen en bedrijven over de hele wereld wordt weggegooid.

Een team onder leiding van Jyotish Kumar, een promovendus bij de afdeling Scheikunde en Biochemie, en onder toezicht van Mahesh Narayan, Ph.D., professor en fellow van de Royal Society of Chemistry op dezelfde afdeling, ontdekte dat op cafeïnezuur gebaseerde koolstof Quantum Dots (CACQD’s), die kunnen worden afgeleid van gebruikt koffiedik, hebben het potentieel om hersencellen te beschermen tegen schade veroorzaakt door verschillende neurodegeneratieve ziekten, als de aandoening wordt veroorzaakt door factoren zoals obesitas, leeftijd en blootstelling aan pesticiden en andere factoren. giftige milieuchemicaliën.

Hun werk wordt beschreven in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Milieuonderzoek.

“Op cafeïnezuur gebaseerde koolstofkwantumdots hebben het potentieel om transformatief te zijn bij de behandeling van neurodegeneratieve aandoeningen”, aldus Kumar. “Dit komt omdat geen van de huidige behandelingen ziekten geneest; ze helpen alleen de symptomen onder controle te houden. Ons doel is om een ​​geneesmiddel te vinden door de atomaire en moleculaire basis aan te pakken die deze aandoeningen veroorzaakt.”

Neurodegeneratieve ziekten worden voornamelijk gekenmerkt door het verlies van neuronen of hersencellen. Ze belemmeren het vermogen van een persoon om basisfuncties zoals beweging en spraak uit te voeren, evenals meer gecompliceerde taken, waaronder blaas- en darmfuncties en cognitieve vaardigheden.

Wanneer de stoornissen zich in een vroeg stadium bevinden en worden veroorzaakt door levensstijl of omgevingsfactoren, hebben ze verschillende kenmerken gemeen. Deze omvatten verhoogde niveaus van vrije radicalen (schadelijke moleculen waarvan bekend is dat ze bijdragen aan andere ziekten zoals kanker, hartziekten en verlies van gezichtsvermogen) in de hersenen en de aggregatie van amyloïdvormende eiwitfragmenten die kunnen leiden tot de vorming van plaques of fibrillen in de hersenen. brein. de hersenen.

Kumar en zijn collega’s ontdekten dat CACQD’s neuroprotectief waren in reageerbuisexperimenten, in cellijnen en in andere modellen van de ziekte van Parkinson, toen de aandoening werd veroorzaakt door een pesticide genaamd paraquat. CACQD’s, zo merkte het team op, waren in staat vrije radicalen op te vangen of te voorkomen dat ze schade aanrichtten, en remden de aggregatie van amyloïde eiwitfragmenten zonder significante bijwerkingen te veroorzaken.

Het team veronderstelt dat bij mensen, in het vroege stadium van een aandoening zoals de ziekte van Alzheimer of Parkinson, een behandeling op basis van CACQD’s effectief zou kunnen zijn bij het volledig voorkomen van de ziekte.

“Het is van cruciaal belang om deze aandoeningen aan te pakken voordat ze het klinische stadium bereiken,” zei Narayan. “Tegen die tijd zal het waarschijnlijk te laat zijn. Elke huidige behandeling die de gevorderde symptomen van de neurodegeneratieve ziekte kan aanpakken, ligt eenvoudigweg buiten de mogelijkheden van de meeste mensen. Ons doel is om een ​​oplossing te vinden die de meerderheid van de gevallen van deze aandoeningen kan voorkomen. in één klap de kosten beheersbaar voor zoveel mogelijk patiënten.”

Cafeïnezuur behoort tot een familie van verbindingen die polyfenolen worden genoemd. Dit zijn plantaardige verbindingen die bekend staan ​​om hun antioxiderende of vrije radicalen wegvangende eigenschappen. Cafeïnezuur is uniek omdat het de bloed-hersenbarrière kan binnendringen en daardoor zijn effecten kan uitoefenen op cellen in de hersenen, zei Narayan.

Het proces dat het team gebruikt om CACQD’s uit gebruikt koffiedik te extraheren, wordt beschouwd als ‘groene chemie’, wat betekent dat het milieuvriendelijk is. In hun laboratorium “kookt” het team monsters van koffiedik gedurende vier uur bij 200°C om de koolstofstructuur van cafeïnezuur te heroriënteren en CACQD te vormen. De overvloed aan koffiedik maakt het proces economisch en duurzaam, zei Narayan.

Naast Kumar werkten tientallen UTEP-studenten en studenten aan dit project met Narayan, waaronder Sofia Delgado, een voormalige UTEP-student die nu promoveert. aan de Yale-universiteit.

Narayan en Kumar zeiden allebei dat ze weten dat de finish nog ver weg is. Maar voorlopig gaan ze verder op een reis die uiteindelijk zou kunnen leiden tot een medicijn – een pil misschien – dat de overgrote meerderheid van neurodegeneratieve aandoeningen zou kunnen voorkomen die door andere factoren dan genetica worden veroorzaakt.