La neurotossicità del clioquinolo potrebbe derivare dalla distruzione ossidativa della forma attiva della vitamina B1

Il clioquinolo (CQ) è stato ampiamente utilizzato come antiparassitario orale fino agli anni '70, quando è stato ritirato dal commercio dopo essere stato collegato alla neuropatia mielo-ottica subacuta (SMON) in Giappone. In seguito ha suscitato interesse come candidato per l'Alzheimer perché chela i metalli e può ridurre l'amiloide, ma uno studio di fase II non ha mostrato alcun beneficio cognitivo e ha riportato sintomi neurologici, tra cui disturbi della vista e della percezione dei colori. Si sospettava che la carenza di tiamina contribuisse alla neurotossicità del CQ, ma il meccanismo non era chiaro.

I ricercatori hanno utilizzato cellule umane di neuroblastoma SH-SY5Y (IC50 del CQ circa 15 μM) e topi APP/PS1, un modello di Alzheimer. La metabolomica mirata ha individuato la tiamina pirofosfato (TPP), la forma coenzimatica attiva della vitamina B1, come uno dei metaboliti più colpiti dal CQ. Hanno poi misurato tiamina e TPP tramite HPLC, esaminato i geni e le proteine dei trasportatori e della sintesi, testato l'attività dell'enzima TPK1 e valutato i marcatori di stress ossidativo. La funzione mitocondriale è stata analizzata con JC-1, test dell'ATP e analisi Seahorse. I topi hanno ricevuto 90 mg/kg/die di CQ per gavage per 30 giorni, con o senza 150 mg/kg/die di NAC o TPP (n = 6 per gruppo).

Nelle cellule, 15 μM di CQ hanno ridotto in modo significativo la TPP e la tiamina totale (tiamina + TPP), senza una variazione significativa della tiamina libera. L'integrazione con tiamina o TPP (1 mM) ha ridotto la citotossicità del CQ, con una maggiore efficacia della TPP. Il CQ non ha soppresso i meccanismi di trasporto o di sintesi della tiamina. L'espressione dei trasportatori e di TPK1 è aumentata, cosa che gli autori interpretano come un feedback alla carenza di TPP. Il CQ non ha inoltre inibito direttamente la TPK1 ricombinante, ma i prodotti di ossidazione della tiamina (tiamina disolfuro e tiocromo) l'hanno inibita. Il CQ ha aumentato ROS e MDA, ridotto l'attività di SOD e CAT, aumentato il tiocromo nel terreno di coltura e ridotto la tiamina nel terreno. Negli estratti cellulari, il CQ ha inibito l'attività di TPK1 e la NAC l'ha ripristinata. L'estratto riporta che la carenza di TPP indotta dal CQ ha ridotto la fosforilazione ossidativa mitocondriale, potenziato la glicolisi e causato un danno mitocondriale dipendente dalla TPP.

Nei topi APP/PS1, secondo l'abstract, il CQ ha aumentato lo stress ossidativo cerebrale, ridotto la TPP nel cervello e causato danno neuronale. TPP o NAC hanno attenuato questa neurotossicità e potenziato la rimozione delle placche di amiloide mediata dal CQ. Nel complesso, i dati supportano un modello in cui lo stress ossidativo indotto dal CQ ossida le specie di tiamina e inibisce TPK1, riducendo la TPP e determinando disfunzione mitocondriale e riprogrammazione metabolica.

Il lavoro suggerisce che la somministrazione concomitante di antiossidanti o TPP, oppure la progettazione di derivati del CQ con minore attività pro-ossidante, potrebbe preservarne i benefici limitandone la neurotossicità. Tra i limiti: le evidenze sono precliniche, si basano su una linea cellulare di origine tumorale e su una piccola coorte di topi, e il testo completo fornito era troncato, quindi alcuni dettagli in vivo e mitocondriali si basano sull'abstract. La rilevanza per l'uomo delle dosi e del legame con la SMON resta non dimostrata.