Induction of DNA Damage and Cell Death by Beta Amyloid Peptide and Its Modification by Tocotrienol Rich Fraction (TRF)

Vol. 4 No. 1 : 2009 (8-15)

Musalmah M Musalmah M
Rusdiah RJ Rusdiah RJ
Noor Aini AH Noor Aini AH

Abstract
Alzheimer’s disease (AD) is associated with increase neuron cell death and decline in cognitive function. This disease is characterized by plaque formation in the brain. It is believed that accumulation of beta amyloid peptide (Aβ) is an early sequence in the pathophysiology of AD. However, the mechanism of Aβ toxicity is unknown but may involve increase oxidative stress. This study was thus undertaken to determine the toxic effect of Aβ on DNA - an important biomolecule which is oxidized by free radicals, and cell apoptosis and its modulation by tocotrienol rich fraction (TRF). Neuroblastoma SH-SY5Y cell lines were treated either with 10μM Aß peptide; 5mg/ml TRF followed by 10μM Aß peptide or 10μM Aß peptide followed by 5mg/ml TRF. Untreated cells served as control. DNA damage was evaluated by the alkaline comet assay, cell viability by the 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-5-(3-karboksimetoksifenil)2-(4-sulfofenil)-2H-tetrazolium (MTS) and the propidium iodide & calcein-AM staining to determine the number of viable and apoptotic cells. Results showed that Aß peptide induced a significantly higher DNA damage compared to control (p<0.05) and higher number of cell death. However treatment with TRF resulted in significantly less DNA damage, higher cell survival and decreased number of apoptotic cells as compared to Aß peptide treated cells (p<0.05,). Thus this study showed that Aß peptide causes DNA damage and ultimately cell death via apoptosis probably by inducing oxidative DNA damage. This is further supported by the fact that TRF is able to prevent the DNA damage and apoptosis.
Keywords : Alzheimers disease, apoptosis, beta amyloid peptide, DNA damage, neurodegeneration, TRF,
Abstrak
Penyakit Alzheimer berkait dengan peningkatan kematian sel neuron dan gangguan fungsi kognitif. Penyakit ini dicirikan oleh pembentukan plak di otak. Pengumpulan peptida beta amiloid (Aβ) dipercayai merupakan penanda awal kepada patofisiologi penyakit Alzheimer. Walau bagaimanapun, mekanisma toksisiti Aβ masih tidak diketa­hui tetapi mungkin melibatkan peningkatan tekanan oksidatif. Oleh itu, kajian ini dija­lankan untuk menentukan kesan toksik Aβ terhadap DNA - biomolekul penting yang dioksidakan oleh radikal bebas, dan apoptosis sel serta modulasinya oleh fraksi kaya tokotrienol (TRF), sejenis antioksidan. Sel titian neuroblastoma diperlakukan sama ada dengan 10μM peptida Aß, 5mg/ml TRF diikuti dengan 10μM peptida Aß atau 10μM peptida Aß peptide diikuti dengan  5mg/ml TRF. Sel yang tidak dperlakukan dengan Aß atau TRF dijadikan sebagai kawalan. Kerosakan DNA ditentukan dengan menggu­na­kan asai komet, viabiliti sel ditentukan menggunakan asai 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-5-(3-karboksimetoksifenil)2-(4-sulfofenil)-2H-tetrazolium (MTS) dan pewarnaan propi­dium iodida dan calcein-AM dijalankan untuk menentukan bilangan sel yang hidup dan sel yang mengalami apoptosis. Keputusan menunjukkan bahawa peptida Aß mening­katkan kerosakan DNA secara signifikan berbanding kawalan (p<0.05) dan mening­katkan kematian sel. Walau bagaimanapun, perlakuan dengan TRF mengurangkan kerosakan DNA secara signifikan, meningkatkan bilangan sel hidup dan mengurang­kan jumlah sel yang mengalami apoptosis berbanding kumpulan yang diaruh oleh peptida Aß sahaja (p<0.05). Oleh itu, kajian ini menujukkan peptida Aß menyebabkan kerosakan DNA dan kematian sel melalui apoptosis kemungkinan disebabkan oleh aruhan kerosakan oksidatif pada DNA. Ini disokong oleh fakta di mana TRF, suatu an­tioksidan, berupaya melindungi kerosakan DNA dan apoptosis.
Kata Kunci : apoptosis, Kerosakan DNA, neurodegenerasi, penyakit Alzheimer, peptida beta amiloid, TRF,

Correspondance Address
Prof. Dr. Musalmah Mazlan, Department of Biochemistry, Faculty of Medicine, Universiti Kebangsaan Malaysia, Jalan Raja Muda Abd. Aziz, 50300 Kuala Lumpur. Tel: 603-92897222. Fax : 603-26938037. Email: musalmah@medic.ukm