DOI: 10.1016/j.envres.2023.116932

Gli agenti ambientali come pesticidi, diserbanti ed erbicidi sono associati all’insorgenza e alla patogenesi di disturbi neurodegenerativi come il Parkinson (PD) e l’Alzheimer.

Lo sviluppo di candidati terapeutici in grado di penetrare la barriera emato-encefalica per prevenire e trattare i suddetti disturbi neurodegenerativi indotti da xenotossici rimane ancora una necessità irrisolta.

Quando sono in fase iniziale, questi disturbi – almeno quelli fortemente associati a fattori ambientali o di stile di vita – condividono diverse caratteristiche, come gli elevati livelli di radicali liberi nel cervello e l’aggregazione di frammenti di proteine amiloidi che possono portare alla formazione di placche.

Uno studio recente, pubblicato sulla rivista Environmental Research, ha valutato, attraverso esperimenti in provetta, linee cellulari e altri modelli di malattia di Parkinson, se i Carbon Quantum Dots (CACQD) a base di acido caffeico possano intervenire nell’insorgenza e nella progressione del fenotipo PD associato ai pesticidi.

I CACQD sono nanoparticelle di dimensioni ridotte (2-10 nm secondo alcuni standard, fino a 20 nms secondo altri) sintetizzate da precursori contenenti carbonio, come bucce di frutta, carta straccia e persino salmone.

Per ottenere gli acidi caffeici, il team ha cotto campioni di fondi di caffè a 230 °C per 4 ore per riorientare la struttura del carbonio dell’acido caffeico in CACQD. In laboratorio, l’erbicida paraquat è comunemente usato per simulare l’insorgenza e la progressione del PD. L’esposizione dei neuroni dopaminergici al paraquat neurotossico porta a stress ossidativo, aggregazione amiloide, lesioni neuronali dopaminergiche, morte neuronale e patologia PD.

Gli autori hanno studiato l’efficacia neuroprotettiva dei CACQD contro l’aggregazione solubile-tossica delle proteine amiloidi e contro l’aumento dei ROS indotto dal paraquat.  Le analisi di fluorescenza pulse-chase hanno rivelato che i CACQD intervengono nella trasformazione da solubile a tossica della proteina amiloide e sono in grado di eliminare i radicali liberi. In vitro, le CACQD introdotte in una linea cellulare di neuroblastoma umano (SH-SY5Y) hanno dimostrato una citotossicità trascurabile fino a 5 mg/mL e hanno protetto la linea cellulare dal danno neuronale indotto dallo stress ossidativo causato dal paraquat.

È importante notare che le CACQD sono in grado di penetrare la barriera emato-encefalica e agire sulle cellule all’interno del cervello. 

I risultati suggeriscono che i CACQD derivati dall’acido caffeico sembrano essere promettenti per attenuare i disturbi neurodegenerativi associati ai pesticidi ambientali e ai neurotossici xenobiotici. È importante notare che i CACQD ricavati dal caffè, combinati con la loro facile sintesi, rappresentano una piattaforma sostenibile di chimica verde per ottenere potenziali candidati terapeutici da utilizzare nella neurodegenerazione.