Efecto neuroprotector del ácido lipoico y la biotina en Caenorhabditis elegans

Abstract

Neurodegenerative diseases are a group of conditions that affect the central nervous system, degrading the patient's quality of life in various areas (social, health, and economic). For this reason, non-pharmacological treatments, such as nutraceuticals like lipoic acid and biotin, have been proposed. At pharmacological concentrations, these substances show therapeutic effects in several chronic degenerative diseases. The selection of the nematode C. elegans as a biological model allows biochemical, morphological, and behavioral studies at both the population and individual levels. Therefore, the objective of this study is to evaluate the neuroprotective effect of the combination of lipoic acid (0.1 mM, equivalent to 613.5 mg in humans) and biotin (150 nM, equivalent to 168 μg in humans) in a neurodegeneration model in C. elegans. The nematodes were subjected to artificial oxidative stress with hydrogen peroxide (20 mM), and survival rates were evaluated over 6 hours with the use of nutraceuticals. Subsequently, they were exposed to metabolic oxidative stress with glucose (80 mM), where morphological parameters (volume, total protein content, and triglyceride content), biochemical parameters (SOD and CAT activity, total glutathione levels, and ROS content), and behavioral parameters (short-term memory assessment via a chemotaxis test and motility) were evaluated. An increase in the lifespan of C. elegans was observed, with 95.05% survival and a 5-day increase in longevity. Additionally, there was a reduction in volume (0.05 mm³) and total protein content (0.71 mg/mL), along with the normalization of SOD and CAT activity relative to the control. Regarding total glutathione levels, normalization was observed, along with a reduction in ROS levels in the presence of damage. In motility studies, a similar behavior was observed in the control and damage groups treated with the combination of nutraceuticals, showing a distinct pattern compared to the group subjected to damage only.

Las enfermedades neurodegenerativas son un conjunto de padecimientos que afectan al sistema nervioso central, lo que degrada la calidad de vida del paciente en diversos ámbitos (social, salud y económico). Por esta razón, se han propuesto tratamientos no farmacológicos entre los que destacan los nutracéuticos como el ácido lipoico y la biotina, los cuales, a concentraciones farmacológicas, presentan efectos terapéuticos en varias enfermedades crónico degenerativas. La selección del modelo biológico del nematodo C. elegans permite realizar estudios bioquímicos, morfológicos y comportamentales tanto a nivel poblacional como individual. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es evaluar el efecto neuroprotector de la combinación de ácido lipoico (0.1 mM, equivalente a 613.5 mg en humanos) y biotina (150 nM, equivalente a 168 μg en humanos) en un modelo de neurodegeneración en C. elegans. Los nematodos se sometieron a un estrés oxidativo artificial con peróxido de hidrógeno (20 mM), evaluando el porcentaje de sobrevivencia durante 6 horas al utilizar los nutracéuticos. Posteriormente, se sometieron a un estrés oxidativo de tipo metabólico con glucosa (80 mM), donde se evaluaron parámetros morfológicos (volumen, contenido total de proteína y contenido de triglicéridos), bioquímicos (actividad de SOD, CAT, glutatión total y contenido de ROS) y comportamentales (evaluación de la memoria a corto plazo mediante una prueba de quimiotaxis y la motilidad). Se observó un aumento en la esperanza de vida de C. elegans con un 95.05 % de supervivencia y un incremento de 5 días en la longevidad. También se registró una disminución en el volumen (0.05 mm³) y el contenido de proteína total (0.71 mg/mL), además de la normalización en la actividad de SOD y CAT respecto al control, respecto a los niveles de glutatión total se observa una normalización de dichos niveles y una reducción en los niveles de ROS respecto al control en presencia de daño.