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Gli studi sul pesce zebra offrono spunti sui trattamenti per l'epilessia

La ricerca con i pesci zebra esplora composti naturali per ridurre le crisi epilettiche.

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L'epilessia è una condizione cerebrale diffusa in cui le persone vivono Crisi ripetute senza un motivo chiaro. Circa 50 milioni di persone nel mondo convivono con questo disturbo. In alcuni posti dove l'assistenza sanitaria è migliore, i farmaci per fermare queste crisi funzionano per circa due terzi dei pazienti. Tuttavia, più del 30% di chi ha l'epilessia scopre che i trattamenti standard non li aiutano. Questo li rende più difficili da trattare, portando a rischi come infortuni, problemi di salute mentale e una vita più breve. A causa di questi pericoli, c'è un forte bisogno di trovare nuovi trattamenti per l'epilessia.

L'importanza degli studi sugli animali

Prima che nuovi farmaci possano essere testati sugli esseri umani, i ricercatori devono testare la loro sicurezza ed efficacia usando animali. Questi test iniziali possono essere fatti in vari modi, coinvolgendo animali vivi, campioni di tessuto o cellule in laboratorio. Un animale popolare per questi studi è il Pesce zebra. I pesci zebra sono piccoli e facili da curare, si riproducono rapidamente e i loro embrioni in crescita sono abbastanza chiari perché gli scienziati possano vedere cosa sta succedendo dentro di loro. Inoltre, circa il 70% dei geni nei pesci zebra è simile a quelli negli esseri umani, il che significa che possono mostrare come certe malattie, inclusa l'epilessia, colpiscono gli esseri viventi. Negli ultimi anni, sono state create tecnologie per raccogliere e analizzare rapidamente i dati dagli studi sui pesci zebra. Questa velocità ed efficienza rendono i pesci zebra un'ottima scelta per studiare potenziali nuovi farmaci.

Perché i pesci zebra per la ricerca sull'epilessia

I pesci zebra sono particolarmente utili per studiare l'epilessia perché possono mostrare comportamenti simili a crisi sia da adulti sia da larve. In studi precedenti, i ricercatori hanno indotto crisi nelle larve di pesce zebra usando una sostanza chimica chiamata pentylenetetrazol (PTZ). Hanno osservato che dopo l'esposizione al PTZ, i pesci zebra mostravano attività specifiche di crisi che potevano essere ridotte con farmaci comuni per le crisi. Questo indica che i pesci zebra si comportano in modo simile a animali da ricerca più tradizionali come i ratti.

Rimedi naturali

Nel corso della storia, le persone hanno usato sostanze naturali da piante e animali per creare medicinali. Questo è ancora vero oggi, poiché molti farmaci moderni derivano da questi prodotti naturali. Tra il 1981 e il 2019, una parte significativa dei nuovi farmaci elencati si basava su sostanze naturali.

Dato i vantaggi di usare i pesci zebra per testare nuovi farmaci e l'urgenza di trattamenti migliori per l'epilessia, i ricercatori hanno pianificato di esaminare come certi composti naturali potessero aiutare a ridurre le crisi nei pesci zebra.

Cura dei pesci zebra e impostazione degli esperimenti

I pesci zebra adulti di tipo selvatico sono stati tenuti in serbatoi speciali pieni d'acqua, dove le loro condizioni di vita sono state monitorate attentamente. Sono stati nutriti con una dieta specifica per garantire la loro salute. I ricercatori hanno raccolto embrioni di pesce zebra quando gli adulti si sono riprodotti naturalmente, e questi embrioni sono stati curati in condizioni simili.

Il primo composto esaminato è stato un tripeptide noto come p-BTX-I, prodotto in laboratorio. Questo composto è stato conservato e diluito per un uso successivo. Il secondo composto, CX2, è stato preparato in modo simile. Entrambi i composti sono stati testati per vedere se potevano aiutare a ridurre le crisi indotte dal PTZ.

Test dei composti

Una volta che le larve di pesce zebra avevano pochi giorni, sono state messe in piatti con concentrazioni specifiche dei composti per un giorno prima che i ricercatori inducessero le crisi. Dopo il trattamento, le larve di pesce zebra sono state esposte al PTZ per indurre le crisi. I ricercatori hanno quindi osservato attentamente i pesci zebra per segni di attività di crisi e hanno registrato quanto tempo ci è voluto perché le crisi iniziassero.

Valutazione degli effetti sulle crisi

I ricercatori hanno monitorato quanto tempo ci è voluto perché iniziassero le crisi e quante crisi ogni pesce ha vissuto. Hanno scoperto che uno dei composti, CX2, ha significativamente aumentato il tempo che ci voleva perché le crisi iniziassero e ha diminuito il numero complessivo di crisi. L'altro composto, il tripeptide, non ha mostrato alcun aiuto nell'aumentare il tempo o nel ridurre il numero di crisi.

Analisi dell'Espressione genica

Dopo aver osservato le crisi nei pesci zebra, i ricercatori hanno prelevato campioni dai pesci per capire come i composti influenzassero l'espressione di geni specifici. Volevano vedere se questi composti naturali influenzassero le vie di Infiammazione e morte cellulare collegate alle crisi.

I risultati hanno mostrato che il tripeptide riduceva l'espressione di alcuni geni infiammatori, suggerendo che potrebbe aiutare con l'infiammazione causata dalle crisi. Allo stesso modo, CX2 ha mostrato effetti significativi nel down-regolare certi geni legati all'infiammazione e ha anche cambiato i livelli di geni legati alla morte cellulare.

In termini più semplici, quando i pesci zebra avevano crisi, alcuni geni legati all'infiammazione e alla morte cellulare diventavano più attivi. I composti naturali testati sembravano ridurre l'attività di questi geni, il che potrebbe essere un passo verso lo sviluppo di migliori trattamenti per l'epilessia.

Tracciamento dei composti nel corpo

Per vedere come i composti si diffondevano all'interno del corpo dei pesci zebra, sono stati etichettati e esaminati in diversi momenti dopo il trattamento. Il composto CX2 è stato trovato nel cervello relativamente rapidamente ed era anche presente in tutto il corpo. Al contrario, il tripeptide è rimasto per lo più nell'intestino e non è riuscito a raggiungere il cervello in modo efficace.

Conclusione

Questa ricerca ha evidenziato i potenziali benefici dell'uso dei pesci zebra nella continua ricerca di nuovi trattamenti per l'epilessia. I composti naturali testati hanno avuto effetti variabili sull'attività delle crisi e sull'espressione genica. Mentre CX2 ha mostrato promesse nel ridurre le crisi influenzando le vie infiammatorie e raggiungendo il cervello, il tripeptide non ha dimostrato la stessa efficacia.

I risultati suggeriscono che questi composti potrebbero un giorno portare a nuovi farmaci per l'epilessia, anche se saranno necessari ulteriori studi per confermare questi risultati in altri animali e, alla fine, negli esseri umani. Il lavoro sottolinea l'importanza della ricerca continua nella comprensione e nel trattamento di questa condizione difficile.

Fonte originale

Titolo: Effects of two different compounds on seizure suppression using the zebrafish PTZ-seizure model

Estratto: Epilepsies are a common and severe neurological condition characterized by spontaneous and recurrent seizures. Although anti-seizure medications are effective for most patients, about 30% remain pharmacoresistant. Moreover, uncontrolled seizures are associated with risk factors and shortened life expectancy for individuals with refractory epilepsy. Preclinical studies are an essential step for drug discovery and the zebrafish (Danio rerio) has been successfully employed for this purpose. In this study, we applied the zebrafish PTZ-seizure model to investigate the effect of two compounds on seizure suppression, Tripeptide (p-BTX-I) and the Cx43 peptide CX2. Zebrafish larvae at 6 days post-fertilization (dpf) were exposed to both compounds, according to their group, 24h prior to PTZ-seizure induction. We quantified the compounds effect on seizure latency, number of seizures and transcript levels of genes related to inflammation, oxidative stress, and apoptosis (il1b, tnfa, cox1, cox2a, il6, casp3a, casp9, baxa, bcl2a, nox1, sod1 and cat). Our results showed that CX2 at a concentration of 0.1 M/mL yielded the best outcome for seizure suppression as it reduced the number of seizures and increased the seizure latency. Additionally, CX2 treatment before PTZ-induced seizures decreased the transcript of il1b, il6, tnfa and cox1 genes, all related to inflammation. A bio-distribution study showed that the CX2 reached the zebrafish brain at both times investigated, 1h and 6h. Similarly, the tripeptide exhibited anti-inflammatory and anti-apoptotic action, reducing mRNA expression of the il1b and casp9 genes. Our findings suggest that both Tripeptide and CX2 hold translational potential for seizure suppression.

Autori: Claudia Vianna Maurer-Morelli, J. A. A. Fernandez, T. C. de Moura, S. F. Vila, J. A. R. Gaytan, I. Lopez-Diaz, S. Learte-Aymami, M. E. Vazquez, M. D. Mayan, L. Sanchez

Ultimo aggiornamento: 2024-07-31 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.29.605666

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.29.605666.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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