Identificazione di potenziali agenti terapeutici per la malattia di Alzheimer attraverso l’apprendimento automatico: esplorazione del ruolo dei fitochimici dell’olio extra vergine di oliva

0
149

La malattia di Alzheimer (AD) è una malattia neurodegenerativa progressiva caratterizzata da perdita di memoria, declino cognitivo e cambiamenti comportamentali.

Con l’invecchiamento della popolazione in tutto il mondo, l’AD è diventata una preoccupazione significativa per la salute pubblica. Nonostante decenni di ricerca, i trattamenti efficaci per l’AD rimangono sfuggenti.

Negli ultimi anni, i progressi nelle tecniche di apprendimento automatico hanno aperto nuove strade per la scoperta di farmaci e l’identificazione del bersaglio. Sfruttando questi strumenti, il presente studio mirava a identificare farmaci e sostanze fitochimiche approvati dalla FDA presenti nell’olio extravergine di oliva (EVOO) che potrebbero interagire con i geni e le proteine ​​associate alla fisiopatologia dell’AD.

Fitochimici EVOO e loro effetti neuroprotettivi
Quercetina
La quercetina, un flavonoide abbondante in EVOO, è stata ampiamente studiata per le sue proprietà neuroprotettive. Possiede attività antiossidanti e antinfiammatorie, che possono aiutare a combattere lo stress ossidativo e la neuroinfiammazione, entrambi implicati nella patogenesi dell’AD. Studi preclinici hanno dimostrato la capacità della quercetina di inibire l’aggregazione dell’amiloide-beta e promuovere l’eliminazione degli aggregati proteici tossici. Le indagini cliniche hanno mostrato risultati promettenti, giustificando un’ulteriore esplorazione della quercetina come potenziale terapeutico dell’AD.

Genistein
Genistein, un isoflavone trovato in EVOO, è stato studiato per i suoi effetti neuroprotettivi contro l’AD. Gli studi suggeriscono che la genisteina può modulare diversi percorsi molecolari coinvolti nella patogenesi dell’AD, tra cui il metabolismo dell’amiloide-beta, la fosforilazione della tau e la neuroinfiammazione. Inoltre, le proprietà estrogeniche della genisteina possono contribuire al suo potenziale neuroprotettivo nell’AD. Le prove precliniche hanno dimostrato la sua capacità di migliorare la funzione cognitiva e ridurre il carico di amiloide-beta nei modelli animali di AD.

Apigenina
L’apigenina, un flavone presente in EVOO, ha attirato l’attenzione per i suoi effetti neuroprotettivi contro l’AD. Esercita attività antiossidanti, antinfiammatorie e anti-apoptotiche, che contribuiscono collettivamente al suo potenziale nel contrastare la neurodegenerazione correlata all’AD. È stato dimostrato che l’apigenina inibisce l’aggregazione dell’amiloide-beta e riduce la neurotossicità in studi sperimentali. Tuttavia, sono necessarie ulteriori indagini per stabilirne l’efficacia e la sicurezza in ambito clinico.

Catechina
La catechina, un flavanolo abbondante in EVOO, è stata studiata per le sue proprietà neuroprotettive nell’AD. Le sue azioni antiossidanti e antinfiammatorie sono state collegate al miglioramento della funzione cognitiva e alla riduzione della patologia AD nei modelli animali. La capacità della catechina di modulare l’iperfosforilazione della tau e la disfunzione sinaptica suggerisce un potenziale ruolo nell’arrestare la progressione dell’AD. Gli studi clinici che esplorano gli effetti della catechina sui pazienti con AD sono limitati ma meritano considerazione.

Kaempferol
Kaempferol, un flavonolo presente in EVOO, ha mostrato risultati promettenti come agente neuroprotettivo contro l’AD. Le sue attività antiossidanti e antinfiammatorie contribuiscono al suo potenziale nel mitigare la neurodegenerazione correlata all’AD. È stato riportato che Kaempferol inibisce l’aggregazione dell’amiloide-beta e migliora la funzione cognitiva negli studi preclinici. Le indagini cliniche sono essenziali per convalidare i suoi effetti neuroprotettivi nei soggetti umani.

Meccanismi di azione e bersagli molecolari
Gli effetti neuroprotettivi di questi fitochimici EVOO sono attribuiti alle loro interazioni con vari bersagli molecolari coinvolti nella fisiopatologia dell’AD. Questi includono la modulazione dello stress ossidativo, l’infiammazione, il metabolismo dell’amiloide-beta e della tau, la funzione sinaptica e l’apoptosi. È stato scoperto che quercetina, genisteina, apigenina, catechina e kaempferolo influenzano molteplici percorsi critici per lo sviluppo e la progressione dell’AD.

Studi preclinici e clinici
Mentre gli studi preclinici hanno fornito prove promettenti degli effetti neuroprotettivi di questi fitochimici EVOO, gli studi clinici sono scarsi e limitati nella dimensione del campione. La traduzione dei risultati preclinici nella pratica clinica rimane una sfida significativa. Sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare la sicurezza, l’efficacia e i dosaggi ottimali di queste sostanze fitochimiche negli studi sull’uomo.

L’approccio dell’apprendimento automatico

Lo studio ha utilizzato un modello di apprendimento automatico inizialmente addestrato per distinguere tra farmaci approvati dalla FDA nelle fasi 3 o 4 per il trattamento dell’AD (classe positiva) e quelli approvati per altre malattie (classe negativa). Questo modello è stato quindi utilizzato per prevedere i fitochimici EVOO che potrebbero potenzialmente influire sullo sviluppo e sulla progressione dell’AD.

I punteggi di probabilità di correlazione ottenuti per i fitochimici EVOO previsti dal modello sono risultati paragonabili a quelli per i farmaci di fase 3 o 4 approvati dalla FDA, suggerendo che entrambi interagiscono con percorsi simili associati all’AD.

La validità dell’approccio

Usando la propagazione in rete (camminata casuale con riavvii), lo studio ha convalidato il suo approccio, che ha comportato l’utilizzo di database esistenti per l’identificazione di bersagli farmacologici. Pur riconoscendo che questo campo è ancora agli inizi, lo studio ha dimostrato l’accuratezza delle sue previsioni basate sulla qualità dei database utilizzati.

Diverse sostanze fitochimiche EVOO identificate dal modello, tra cui quercetina, genisteina, apigenina, catechina e kaempferolo, sono state precedentemente studiate per i loro potenziali effetti neuroprotettivi contro l’AD. La quercetina, in particolare, è stata evidenziata come avente una forte probabilità di correlazione con l’AD grazie alla sua capacità di ridurre lo stress ossidativo, modulare le citochine, inibire l’aggregazione dell’amiloide-beta e diminuire la fosforilazione della tau.

Percorsi mirati da sostanze fitochimiche EVOO

Lo studio ha identificato undici diversi percorsi KEGG che sono stati presi di mira dai dieci fitochimici EVOO più probabili per interagire con l’AD.

In particolare, percorsi come la trasduzione olfattiva, il morbo di Alzheimer, la segnalazione dell’insulina, il sistema di segnalazione del fosfatidilinositolo e la contrazione della muscolatura liscia vascolare erano tra i più importanti.

Mentre la trasduzione olfattiva potrebbe non essere direttamente correlata all’AD, i cambiamenti nella funzione olfattiva sono stati associati alla malattia e l’accumulo di amiloide-beta è stato implicato nell’interruzione del percorso di trasduzione olfattiva. La via di segnalazione dell’insulina, il sistema di segnalazione del fosfatidilinositolo e le vie di contrazione della muscolatura liscia vascolare svolgono un ruolo essenziale nella patogenesi dell’AD, influenzando vari aspetti come il metabolismo dell’amiloide-beta e della tau, la neuroinfiammazione e la disfunzione sinaptica.

Limiti e direzioni future

L’approccio analitico utilizzato nello studio presenta alcune limitazioni, principalmente derivanti dalla natura dei set di dati sottostanti. Poiché l’esatta patogenesi dell’AD rimane sconosciuta, nello studio potrebbero non essere presi in considerazione proteine ​​e geni non scoperti con impatti significativi sullo sviluppo dell’AD

. Inoltre, la completezza di database come STITCH e STRING, che forniscono informazioni sulle interazioni proteiche, sulle interazioni fitochimiche-proteine ​​e sulle interazioni proteina-proteina, può influire sull’accuratezza del modello. Inoltre, lo studio ha analizzato solo un sottoinsieme di geni selezionati da esperti associati all’AD, che potrebbero non caratterizzare completamente il processo patologico.

Conclusione

Nonostante i suoi limiti, il presente studio in silico dimostra il potenziale dell’apprendimento automatico nell’identificazione di bersagli farmacologici e nell’esplorazione degli effetti delle sostanze fitochimiche EVOO sui percorsi associati all’AD.

I risultati evidenziano la promessa di composti derivati ​​da EVOO, in particolare quercetina, genisteina, apigenina, catechina e kaempferol, come potenziali agenti terapeutici per l’AD.

Lo studio fa anche luce su vari percorsi presi di mira da queste sostanze fitochimiche, offrendo preziose informazioni sui loro potenziali meccanismi d’azione. Andando avanti, sono necessari studi sperimentali per convalidare completamente queste previsioni e valutare il ruolo di EVOO nella prevenzione e nel trattamento dell’AD.

Con i progressi nella disponibilità dei dati e miglioramenti negli algoritmi di apprendimento automatico, questo approccio è molto promettente per accelerare la scoperta e lo sviluppo di farmaci per malattie neurodegenerative come l’AD.


reference link : https://humgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40246-023-00503-6#Sec9

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.