L’idrossitirosolo dell’olio di oliva previene la neuroinfiammazione indotta dagli ossisteroli nella malattia di Alzheimer

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease characterized by memory loss and cognitive dysfunction. The brains of AD patients exhibit lesions such as senile plaques of β-amyloid and intraneuronal neurofibrillary tangles. The brain’s high lipid content makes neurons particularly susceptible to lipid peroxidation, while the continuous activation of microglia and astrocytes leads to a chronic inflammatory state. The link between AD and altered brain cholesterol metabolism is also largely well-known. Several studies have, in fact, demonstrated the involvement of cholesterol oxidation products, known as oxysterols, in neuronal degeneration processes and, in particular, in neuroinflammation. Because of the complex and multifactorial pathogenesis, AD does not currently have a definitive cure. Recently, olive oil, an important ingredient of the Mediterranean diet, has attracted considerable interest because of its numerous beneficial effects, mainly due to its composition rich in polyphenols. Among them, hydroxytyrosol (HXT) has been elected as a potential nutraceutical capable of counteracting the development of AD. Although its antioxidant and neuroprotective properties are now known, the anti-neuroinflammatory activity of HXT in the context of AD has been little studied. The aim of this research was to investigate, in SK-N-BE human neuroblastoma cells, the role of HXT in preventing neuroinflammation induced by a mixture of oxysterols whose composition exactly reflects that dosed in autopsy samples of brain obtained by severe AD patients. We also attempted to highlight the molecular mechanisms involved, with particular attention to the neuroprotective deacetylase sirtuin-1 (SIRT1) and the modulation of the Toll-like receptor 4 (TLR4)/NF-κB pathway involved in the inflammatory response. From the data obtained we can observe that the pretreatment of cells with HXT (10 µM) is able to significantly prevent the increase in expression and protein levels of inflammatory molecules (IL-1β, IL-6, IFNγ, MCP1 , IL-8 and TNFα), induced by the mixture of oxysterols (20 µM). The protective effect of HXT against inflammation occurs thanks to the induction of SIRT1 levels, as demonstrated by the use of its main inhibitor, the sirtinol; in contrast, oxysterols reduce, although not particularly significantly, SIRT1 levels. We also demonstrated that the mixture of oxysterols induces inflammation by stimulating the levels of TLR4 and, consequently, the translocation of the NF-κB p65 subunit into the nucleus of SK-N-BE cells, as demonstrated by cell cotreatment with an anti-TLR4 antibody. Pretreatment of cells with HXT is instead able to reduce TLR4 levels and nuclear translocation of NF-κB p65. Also in this case, it has been demonstrated that the anti-inflammatory action of HXT, i.e. the inhibition of the TLR4/NF-κB pathway, occurs through the induction of SIRT1. In conclusion, the data obtained suggest that HXT exerts a neuroprotective role through the activation of SIRT1, thus inhibiting the proinflammatory TLR4/NF-κB pathway induced by oxysterols. Although a more in-depth study is necessary, these data suggest that the administration of appropriate doses of HXT could represent a new therapeutic strategy potentially able to counteract neurodegeneration and therefore the progression of AD.

La malattia di Alzheimer (MA) è una patologia neurodegenerativa caratterizzata da perdita di memoria e disfunzioni cognitive. I cervelli di pazienti affetti da MA presentano lesioni come le placche di β-amiloide a livello extracellulare e i grovigli neurofibrillari intraneuronali. L’alto contenuto lipidico rende i neuroni particolarmente suscettibili alla perossidazione lipidica, mentre la continua attivazione della microglia e degli astrociti porta ad uno stato di infiammazione cronica. È ormai comprovata anche la stretta associazione tra la MA e l’alterato metabolismo del colesterolo cerebrale. Numerosi studi hanno infatti dimostrato il coinvolgimento dei prodotti di ossidazione del colesterolo, noti come ossisteroli, nei processi di degenerazione neuronale e, in particolare, nella neuroinfiammazione. A causa della sua complessa e multifattoriale patogenesi, per la MA non vi è attualmente una cura definitiva. Di recente, l’olio di oliva, importante ingrediente della dieta mediterranea, ha suscitato un notevole interesse per via dei suoi numerosi effetti benefici, dovuti principalmente alla sua composizione ricca in polifenoli. Di questi, l’idrossitirosolo (HXT) è stato eletto come potenziale nutraceutico in grado di contrastare lo sviluppo della MA. Sebbene siano note le sue proprietà antiossidanti e neuroprotettive, l’attività anti-neuroinfiammatoria dell’HXT è stata poco studiata. L’obiettivo di questa ricerca è stato quello di investigare, in cellule di neuroblastoma umano SK-N-BE, il ruolo dell’HXT nel prevenire la neuroinfiammazione indotta da una miscela di ossisteroli la cui composizione riflette esattamente quella dosata in campioni autoptici di cervello di pazienti affetti da MA allo stadio avanzato. Si è cercato, inoltre, di evidenziare quali siano i meccanismi molecolari coinvolti, ponendo particolare attenzione alla deacetilasi neuroprotettiva sirtuina-1 (SIRT1) e alla modulazione della via Toll-like receptor 4 (TLR4)/NF-κB coinvolta nella risposta infiammatoria. Dai dati ottenuti si osserva che il pretrattamento delle cellule con l’HXT (10 µM) è in grado di prevenire significativamente l’aumento di espressione e dei livelli proteici di alcune molecole infiammatorie (IL-1β, IL-6, IFNγ, MCP1, IL-8 e TNFα) indotto dalla miscela di ossisteroli (20 µM). L’effetto protettivo di HXT nei confronti dell’infiammazione avviene grazie all’induzione dei livelli di SIRT1, come dimostrato mediante l’utilizzo del suo principale inibitore, il sirtinolo; in contrasto, gli ossisteroli riducono, sebbene in maniera non particolarmente significativa, i livelli di SIRT1. Si è inoltre osservato che la miscela di ossisteroli induce infiammazione stimolando i livelli di TLR4 e, conseguentemente, la traslocazione nel nucleo delle cellule SK-N-BE della subunità NF-κB p65, come dimostrato mediante il cotrattamento delle cellule con un anticorpo anti-TLR4. Il pretrattamento delle cellule con l’HXT è invece in grado di ridurre i livelli di TLR4 e la traslocazione nucleare di NF-κB p65. Anche in questo caso, è stato dimostrato che l’azione antiinfiammatoria dell’HXT, ovvero l’inibizione della via TLR4/NF-κB, avviene tramite l’induzione di SIRT1. In conclusione, i dati ottenuti lasciano presupporre che l’HXT eserciti un ruolo neuroprotettivo tramite l’attivazione di SIRT1, inibendo in questo modo la via proinfiammatoria mediata da TLR4/NF-κB indotta dagli ossisteroli. Sebbene uno studio più approfondito sia necessario, questi dati suggeriscono che la somministrazione di dosi opportune di HXT potrebbe rappresentare una nuova strategia terapeutica potenzialmente in grado di contrastare la neurodegenerazione e quindi la progressione della MA.