Los trastornos neurodegenerativos, incluidos el Alzheimer, el Parkinson y el Huntington, afectan a millones de personas en los Estados Unidos, y el costo de cuidar a las personas que viven con estas afecciones asciende a cientos de miles de millones de dólares cada año.

Ahora, investigadores de la Universidad de Texas en El Paso podrían haber encontrado una solución en los posos de café usados, un material que se desecha cada día en hogares y negocios de todo el mundo.

Un equipo dirigido por Jyotish Kumar, estudiante de doctorado en el Departamento de Química y Bioquímica, y supervisado por Mahesh Narayan, Ph.D., profesor y miembro de la Royal Society of Chemistry en el mismo departamento, encontró que la base de ácido cafeico Los puntos cuánticos de carbono (CACQD), que pueden derivarse de posos de café, tienen el potencial de proteger las células cerebrales del daño causado por varias enfermedades neurodegenerativas, si la afección es provocada por factores como la obesidad, la edad y la exposición a pesticidas y otros. productos químicos tóxicos para el medio ambiente.

Su trabajo se describe en un artículo publicado en la revista Environmental Research. .

"Los Carbon Quantum Dots a base de ácido cafeico tienen el potencial de ser transformadores en el tratamiento de trastornos neurodegenerativos", dijo Kumar. "Esto se debe a que ninguno de los tratamientos actuales resuelve las enfermedades; solo ayudan a controlar los síntomas. Nuestro objetivo es encontrar una cura abordando los fundamentos atómicos y moleculares que impulsan estas afecciones".

Las enfermedades neurodegenerativas se caracterizan principalmente por la pérdida de neuronas o células cerebrales. Inhiben la capacidad de una persona para realizar funciones básicas como el movimiento y el habla, así como tareas más complicadas como las funciones de la vejiga y los intestinos y las capacidades cognitivas.

Los trastornos, cuando se encuentran en sus primeras etapas y son causados ​​por el estilo de vida o factores ambientales, comparten varios rasgos. Estos incluyen niveles elevados de radicales libres (moléculas dañinas que se sabe que contribuyen a otras enfermedades como el cáncer, las enfermedades cardíacas y la pérdida de la visión) en el cerebro, y la agregación de fragmentos de proteínas formadoras de amiloide que pueden dar lugar a placas o fibrillas en el cerebro. el cerebro.

Kumar y sus colegas descubrieron que los CACQD eran neuroprotectores en experimentos de probeta, líneas celulares y otros modelos de la enfermedad de Parkinson cuando el trastorno era causado por un pesticida llamado paraquat. El equipo observó que los CACQD podían eliminar los radicales libres o evitar que causaran daños e inhibían la agregación de fragmentos de proteína amiloides sin causar ningún efecto secundario significativo.

El equipo plantea la hipótesis de que en humanos, en la etapa muy temprana de una enfermedad como el Alzheimer o el Parkinson, un tratamiento basado en CACQD puede ser eficaz para prevenir la enfermedad en su totalidad.

"Es fundamental abordar estos trastornos antes de que alcancen la etapa clínica", afirmó Narayan. "En ese momento, probablemente sea demasiado tarde. Cualquier tratamiento actual que pueda abordar los síntomas avanzados de la enfermedad neurodegenerativa simplemente está fuera del alcance de la mayoría de las personas. Nuestro objetivo es encontrar una solución que pueda prevenir la mayoría de los casos de estas enfermedades a un precio razonable. costo que sea manejable para la mayor cantidad de pacientes posible."

El ácido cafeico pertenece a una familia de compuestos llamados polifenoles, que son compuestos de origen vegetal conocidos por sus propiedades antioxidantes o eliminadoras de radicales libres. El ácido cafeico es único porque puede atravesar la barrera hematoencefálica y, por tanto, puede ejercer sus efectos sobre las células del interior del cerebro, afirmó Narayan.

El proceso que utiliza el equipo para extraer CACQD de los posos de café usados ​​se considera "química verde", lo que significa que es respetuoso con el medio ambiente. En su laboratorio, el equipo "cocina" muestras de café molido a 200° durante cuatro horas para reorientar la estructura de carbono del ácido cafeico y formar CACQD. La gran abundancia de posos de café es lo que hace que el proceso sea económico y sostenible, afirmó Narayan.

Además de Kumar, docenas de estudiantes universitarios y de posgrado de UTEP han trabajado en este proyecto con Narayan, incluida Sofia Delgado, una ex estudiante universitaria de UTEP que ahora está cursando su doctorado. en la Universidad de Yale.

Narayan y Kumar dijeron que saben que la meta aún está lejos. Pero, por ahora, están avanzando en un viaje que en última instancia podría conducir a un medicamento (una pastilla, tal vez) que pueda prevenir la gran mayoría de los trastornos neurodegenerativos causados ​​por factores distintos a los genéticos.

Más información: Jyotish Kumar et al, Recarbonización del ácido cafeico:una química verde, una plataforma de nanomateriales de carbono sostenible para intervenir en la neurodegeneración inducida por contaminantes emergentes, Investigación ambiental (2023). DOI:10.1016/j.envres.2023.116932

Información de la revista: Investigación Ambiental

Proporcionado por la Universidad de Texas en El Paso