Новое исследование показывает, что наноцветы — тип металлических наночастиц в форме цветка — могут защищать и восстанавливать клетки мозга, улучшая здоровье и обновление митохондрий.
Митохондрии — это молекулярные машины, ответственные за производство большей части энергии наших клеток.
Эти результаты указывают на перспективный новый подход в нейротерапии, который нацелен на основные механизмы таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера, а не просто на управление симптомами.
Исследование было проведено Чарльзом Митчеллом, докторантом кафедры биохимии и биофизики Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни Техасского университета A&M, и научным специалистом Михаилом Матвейенкой. Оба они работают в лаборатории Дмитрия Куроусского, доцента и исследователя Института здоровья через сельское хозяйство Техасского A&M AgriLife, который руководил проектом.
«Эти наноцветы выглядят красиво под микроскопом, но то, что они делают внутри клетки, впечатляет ещё больше», — говорит Куроуский. «Улучшая здоровье клеток мозга, они помогают устранить одну из ключевых причин нейродегенеративных заболеваний, которые долгое время сопротивлялись терапевтическим прорывам».
Митохондрии, которые часто называют «электростанциями клетки», отвечают за превращение пищи в энергию, которую может использовать организм. Однако, как и любая энергетическая система, они производят некоторые отходы в процессе, включая повышенные уровни активных форм кислорода — нестабильных молекул, которые могут повреждать клетки, если их не контролировать должным образом.
Чтобы оценить терапевтический потенциал наноцветов, команда Куроусского, специализирующаяся на нейродегенеративных заболеваниях, проверила, как два вида наноцветов влияют на нейроны и поддерживающие клетки мозга, называемые астроцитами. В течение 24 часов после лечения они наблюдали резкое снижение уровня активных форм кислорода, а также признаки улучшения целостности и количества митохондрий.
«Даже в здоровых клетках ожидается некоторый окислительный стресс», — говорит Куроуский. «Но наноцветы, по-видимому, оптимизируют работу митохондрий, в конечном итоге снижая уровень их токсичных побочных продуктов практически до нуля».
Поскольку здоровье мозга и работа митохондрий тесно связаны, Куроуский считает, что защита митохондрий в клетках мозга может привести к значительному улучшению функций мозга после повреждения, вызванного болезнью, особенно такими, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.
«Если мы сможем защитить или восстановить здоровье митохондрий, то мы не просто будем лечить симптомы — мы устраним первопричину повреждения», — говорит Куроуский.
После изучения воздействия на отдельные клетки исследователи оценили эффективность наноцветов на Caenorhabditis elegans — хорошо изученном модельном организме, используемом в неврологических исследованиях, чтобы проверить воздействие на целые организмы.
Черви, обработанные одним из наноцветов, выживали на несколько дней дольше, чем их необработанные собратья, которые обычно живут около 18 дней. У обработанных особей также была более низкая смертность на ранних стадиях жизни, что является ещё одним свидетельством нейропротекторного потенциала наноцветов.
В будущем Куроуский планирует провести исследования токсичности и распределения на более сложных животных моделях — это ключевой шаг перед клиническими испытаниями.
Несмотря на десятилетия исследований, эффективные нейропротекторные препараты остаются неуловимыми. Большинство методов лечения нейродегенеративных заболеваний направлены на управление симптомами без устранения основного повреждения клеток. Однако Куроуский считает, что, напрямую воздействуя на здоровье митохондрий и окислительный стресс, наноцветы могут предложить инновационный новый подход к лечению.
Его команда недавно работала с Texas A&M Innovation над подачей заявки на патент для использования наноцветов в нейропротективной терапии и планирует сотрудничать с Медицинским колледжем Техасского университета A&M, чтобы изучить влияние наноцветов на лечение инсульта, травм спинного мозга и нейродегенеративных заболеваний.
«Мы думаем, что это может стать новым классом терапевтических средств», — говорит Куроуский. «Мы хотим убедиться, что они безопасны, эффективны и имеют чёткий механизм действия. Но, судя по тому, что мы видели, у наноцветов невероятный потенциал».
Исследование опубликовано в Journal of Biological Chemistry.
Источник: Техасский университет A&M.