Published May 21, 2015
| Version v1
Publication
Open
Gelsolin Amyloidogenesis Is Effectively Modulated by Curcumin and Emetine Conjugated PLGA Nanoparticles
- 1. Indian Institute of Technology Delhi
- 2. Institute of Microbial Technology
Description
Small molecule based therapeutic intervention of amyloids has been limited by their low solubility and poor pharmacokinetic characteristics. We report here, the use of water soluble poly lactic-co-glycolic acid (PLGA)-encapsulated curcumin and emetine nanoparticles (Cm-NPs and Em-NPs, respectively), as potential modulators of gelsolin amyloidogenesis. Using the amyloid-specific dye Thioflavin T (ThT) as an indicator along with electron microscopic imaging we show that the presence of Cm-NPs augmented amyloid formation in gelsolin by skipping the pre-fibrillar assemblies, while Em-NPs induced non-fibrillar aggregates. These two types of aggregates differed in their morphologies, surface hydrophobicity and secondary structural signatures, confirming that they followed distinct pathways. In spite of differences, both these aggregates displayed reduced toxicity against SH-SY5Y human neuroblastoma cells as compared to control gelsolin amyloids. We conclude that the cytotoxicity of gelsolin amyloids can be reduced by either stalling or accelerating its fibrillation process. In addition, Cm-NPs increased the fibrillar bulk while Em-NPs defibrillated the pre-formed gelsolin amyloids. Moreover, amyloid modulation happened at a much lower concentration and at a faster rate by the PLGA encapsulated compounds as compared to their free forms. Thus, besides improving pharmacokinetic and biocompatible properties of curcumin and emetine, PLGA conjugation elevates the therapeutic potential of both small molecules against amyloid fibrillation and toxicity.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
كان التدخل العلاجي القائم على الجزيئات الصغيرة من الأميلويدات محدودًا بسبب قابليتها للذوبان المنخفضة وضعف خصائص الحرائك الدوائية. نبلغ هنا عن استخدام الكركمين المغلف بحمض بولي لاكتيك- كو- جليكوليك (PLGA) القابل للذوبان في الماء وجسيمات إميتين النانوية (Cm - NPs و Em - NPs، على التوالي)، كمعدلات محتملة لتكوين الأميلويد الهلامي. باستخدام الصبغة الخاصة بالنشوانية Thioflavin T (ThT) كمؤشر جنبًا إلى جنب مع التصوير المجهري الإلكتروني، نظهر أن وجود Cm - NPs زاد من تكوين الأميلويد في الجلولين عن طريق تخطي مجموعات ما قبل اللييفات، في حين أن Em - NPs تسبب في تجمعات غير لييفية. اختلف هذان النوعان من الركام في مورفولوجيتهما، وكره الماء السطحي والتواقيع الهيكلية الثانوية، مما يؤكد أنهما يتبعان مسارات متميزة. على الرغم من الاختلافات، أظهرت كلتا المجموعتين انخفاضًا في السمية ضد خلايا الورم الأرومي العصبي البشري SH - SY5Y مقارنةً بالأميلويدات الهلامية المتحكمة. نستنتج أنه يمكن تقليل السمية الخلوية للأميلويدات الهلامية إما عن طريق المماطلة أو تسريع عملية الرجفان. بالإضافة إلى ذلك، زادت Cm - NPs من كتلة الليف بينما قامت Em - NPs بإزالة الرجفان من أميلويدات الجلولين المشكلة مسبقًا. علاوة على ذلك، حدث تعديل الأميلويد بتركيز أقل بكثير وبمعدل أسرع بواسطة المركبات المغلفة بـ PLGA مقارنة بأشكالها الحرة. وبالتالي، إلى جانب تحسين خصائص الحرائك الدوائية والمتوافقة حيوياً مع الكركمين والإميتين، فإن اقتران PLGA يرفع الإمكانات العلاجية لكل من الجزيئات الصغيرة ضد رجفان الأميلويد والسمية.Translated Description (French)
L'intervention thérapeutique des amyloïdes à base de petites molécules a été limitée par leur faible solubilité et leurs caractéristiques pharmacocinétiques médiocres. Nous rapportons ici l'utilisation de nanoparticules de curcumine et d'émétine encapsulées dans de l'acide poly lactique-co-glycolique (PLGA) hydrosolubles (Cm-NPs et Em-NPs, respectivement), comme modulateurs potentiels de l'amyloïdogenèse de la gelsoline. En utilisant le colorant spécifique à l'amyloïde Thioflavine T (ThT) comme indicateur ainsi que l'imagerie microscopique électronique, nous montrons que la présence de Cm-NPs augmente la formation d'amyloïde dans la gelsoline en sautant les assemblages pré-fibrillaires, tandis que les Em-NPs induisent des agrégats non fibrillaires. Ces deux types d'agrégats différaient par leurs morphologies, leur hydrophobicité de surface et leurs signatures structurales secondaires, confirmant qu'ils suivaient des voies distinctes. Malgré les différences, ces deux agrégats ont montré une toxicité réduite contre les cellules de neuroblastome humain SH-SY5Y par rapport aux amyloïdes de gelsoline témoins. Nous concluons que la cytotoxicité des amyloïdes de la gelsoline peut être réduite en retardant ou en accélérant son processus de fibrillation. De plus, les Cm-NPs ont augmenté le volume fibrillaire tandis que les Em-NPs ont défibrillé les amyloïdes de gelsoline préformés. De plus, la modulation amyloïde s'est produite à une concentration beaucoup plus faible et à un rythme plus rapide par les composés encapsulés dans le PLGA par rapport à leurs formes libres. Ainsi, en plus d'améliorer les propriétés pharmacocinétiques et biocompatibles de la curcumine et de l'émétine, la conjugaison PLGA élève le potentiel thérapeutique des deux petites molécules contre la fibrillation amyloïde et la toxicité.Translated Description (Spanish)
La intervención terapéutica de amiloides basada en moléculas pequeñas se ha visto limitada por su baja solubilidad y malas características farmacocinéticas. Aquí informamos sobre el uso de nanopartículas de curcumina y emetina encapsuladas en ácido poliláctico-co-glicólico (PLGA) solubles en agua (Cm-NP y Em-NP, respectivamente), como posibles moduladores de la amiloidogénesis de la gelsolina. Usando el tinte específico de amiloide Tioflavina T (ThT) como indicador junto con imágenes de microscopio electrónico, mostramos que la presencia de Cm-NP aumentó la formación de amiloide en la gelsolina al omitir los ensamblajes prefibrilares, mientras que los Em-NP indujeron agregados no fibrilares. Estos dos tipos de agregados difirieron en sus morfologías, hidrofobicidad superficial y firmas estructurales secundarias, lo que confirma que siguieron vías distintas. A pesar de las diferencias, ambos agregados mostraron una toxicidad reducida contra las células de neuroblastoma humano SH-SY5Y en comparación con los amiloides de gelsolina de control. Concluimos que la citotoxicidad de los amiloides de gelsolina se puede reducir estancando o acelerando su proceso de fibrilación. Además, los Cm-NP aumentaron el volumen fibrilar, mientras que los Em-NP desfibrilaron los amiloides de gelsolina preformados. Además, la modulación amiloide ocurrió a una concentración mucho menor y a una velocidad más rápida por los compuestos encapsulados en PLGA en comparación con sus formas libres. Por lo tanto, además de mejorar las propiedades farmacocinéticas y biocompatibles de la curcumina y la emetina, la conjugación de PLGA eleva el potencial terapéutico de ambas moléculas pequeñas contra la fibrilación amiloide y la toxicidad.Files
journal.pone.0127011&type=printable.pdf
Files
(5.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ededd79db2e8e1ca7dc7b2e69e1912eb
|
5.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يتم تعديل تكوين الأميلويد الهلامي بشكل فعال بواسطة جسيمات PLGA النانوية المترافقة مع الكركمين والإميتين
- Translated title (French)
- L'amyloïdogenèse de la gelsoline est efficacement modulée par des nanoparticules de PLGA conjuguées à la curcumine et à l'émétine
- Translated title (Spanish)
- La amiloidogénesis de la gelsolina está modulada eficazmente por nanopartículas de PLGA conjugadas con curcumina y emetina
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W417862967
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0127011
References
- https://openalex.org/W1602910611
- https://openalex.org/W1605885548
- https://openalex.org/W1976194786
- https://openalex.org/W1977443669
- https://openalex.org/W1977609960
- https://openalex.org/W1977649269
- https://openalex.org/W1984998234
- https://openalex.org/W1986428054
- https://openalex.org/W1988583668
- https://openalex.org/W1990311125
- https://openalex.org/W1993760429
- https://openalex.org/W2000404641
- https://openalex.org/W2004750142
- https://openalex.org/W2005496363
- https://openalex.org/W2007236469
- https://openalex.org/W2009827441
- https://openalex.org/W2013780909
- https://openalex.org/W2018421404
- https://openalex.org/W2020069228
- https://openalex.org/W2020398834
- https://openalex.org/W2020854903
- https://openalex.org/W2026199492
- https://openalex.org/W2026274661
- https://openalex.org/W2029967497
- https://openalex.org/W2031043237
- https://openalex.org/W2033468145
- https://openalex.org/W2033876560
- https://openalex.org/W2038149917
- https://openalex.org/W2039706105
- https://openalex.org/W2041037209
- https://openalex.org/W2056442686
- https://openalex.org/W2064305315
- https://openalex.org/W2064367582
- https://openalex.org/W2065388862
- https://openalex.org/W2067380846
- https://openalex.org/W2069869463
- https://openalex.org/W2070213522
- https://openalex.org/W2089155556
- https://openalex.org/W2093861673
- https://openalex.org/W2094991927
- https://openalex.org/W2097912476
- https://openalex.org/W2098152464
- https://openalex.org/W2101155550
- https://openalex.org/W2111812410
- https://openalex.org/W2135007733
- https://openalex.org/W2139835982
- https://openalex.org/W2140389587
- https://openalex.org/W2142073291
- https://openalex.org/W2144535585
- https://openalex.org/W2145124130
- https://openalex.org/W2148936002
- https://openalex.org/W2154761807
- https://openalex.org/W2160667334
- https://openalex.org/W2165186407
- https://openalex.org/W2165931032
- https://openalex.org/W2323495489
- https://openalex.org/W2332171541