Preclinical evaluation of the therapeutic potential of Vaccinium corymbosum L. (blueberry) leaf biomass in experimental Multiple Sclerosis

Abstract

Multiple Sclerosis (MS) is a demyelinating autoimmune disease displaying neurological disability, for which there are still no available therapies targeting the core of the disease: demyelination and remyelination. Nutritional patterns compose one of the risk factors for MS development. These are modifiable lifestyle components that can inspire the creation of nutraceutical strategies of complementary nature.Several plants’ leaves have been revealing to be important sources of bioactive compounds, blueberry bushes’ leaves composing a great example, standing out because of its expressive beneficial properties which arise from an elevated phenolic compounds’ and dietary fiber contents. Nevertheless, typical processing techniques restrict the organism’s access to a large portion of these components. Hence, our group developed an innovative biotechnological methodology for sustainable leaves’ processing, resulting in a blueberries’ leaves biomass (BB) with increased health-promoting potential.After a thorough evaluation of the BB’s safety profile in mice, a dose of 500 mg/kg was selected. To assess BB’s nutraceutical potential in experimental MS, the cuprizone intoxication model was employed. The obtained results suggest a marked central/systemic antioxidant activity upon BB biomass intake, which reflected as modulated expression/activity of SOD, one key enzyme composing the biological antioxidant system. Moreover, BB biomass was able to counteract intestinal Treg/Th17 imbalance paralleling the peak of demyelination, clearly highlighting BB’ immunomodulatory profile. Remyelinating properties were likewise evidenced by the increased expression of myelin-associated genes in whole brain (MBP, PLP) as well as a more intense myelin staining (KB histology) in cerebellum samples. Collectively, data presented herein points to BB biomass efficacy to modulate active gut-to brain communications in experimental MS, particularly in the remyelination phase of the disease. The BB biomass features highlighted in this work open new avenues for its use as non-pharmacological therapy in MS, potentially through its integration as a high-added value ingredient in functional foods and/or nutraceuticals with prebiotic activity.

A Esclerose Múltipla (EM) consiste numa doença autoimune desmielinizante associada a incapacidade neurológica, para a qual não existem atualmente estratégias terapêuticas que visem o foco fisiopatológico: desmielinização e remielinização.Os padrões nutricionais constituem um fator de risco para a doença e, sendo modificáveis, podem estar na base de estratégias nutracêuticas de natureza complementar.As folhas de várias plantas são importantes fontes de compostos bioativos. É o caso das folhas senescentes dos arbustos do mirtilo, que se destacam pelas suas propriedades benéficas resultantes do seu elevado conteúdo em compostos fenólicos e fibra. No entanto, através das técnicas de processamento tradicionais, o organismo não consegue aceder a uma porção significativa destes compostos. Assim, o nosso grupo desenvolveu uma metodologia inovadora para o processamento sustentável deste tipo de folhas, dando origem a uma biomassa de folhas de mirtilo (BB) com potencial benefício para a saúde.Após uma afincada avaliação do perfil de segurança da BB, selecionou-se uma dose de 500 mg/kg. Pretendendo-se avaliar o potencial nutracêutico da BB em EM experimental, recorreu-se ao modelo de intoxicação por cuprizona. Os resultados obtidos permitiram observar uma atividade antioxidante sistémica e central demarcada da biomassa que se refletiu numa modulação da enzima superóxido dismutase (SOD). Notavelmente, a biomassa reverteu o desequilíbrio Treg/Th17 intestinal, antecipando as suas propriedades imunomoduladoras. Adicionalmente, observou-se uma aparente promoção de mecanismos remielinizantes, evidenciada pela promoção da expressão de genes associados à mielina (MBP e PLP) bem como uma maior marcação histológica desta no cerebelo. Em suma, estes resultados evidenciam a eficácia da biomassa em modular comunicações entre o binómio intestino/cérebro que ocorrem neste modelo experimental, em particular na fase de remielinização.As características evidenciadas neste trabalho abrem novas perspetivas para o uso da biomassa como terapia não farmacológica em EM, potencialmente através da sua integração como ingrediente de valor acrescentado em alimentos funcionais e/ou nutracêuticos com atividade prebiótica.