تعزز المادة الحيوية النانوية نمو الخلايا العصبية في الفئران المصابة بإصابات في النخاع الشوكي

نجح باحثون من قسم جراحة العظام في مستشفى تونغجي بجامعة تونغجي في شنغهاي في استخدام مادة حيوية نانوية تسمى هيدروكسيد مزدوج الطبقات (LDH) لتثبيط البيئة الالتهابية المحيطة بإصابات الحبل الشوكي في الفئران، مما أدى إلى تسريع تجديد الخلايا العصبية وإعادة بناء الدائرة العصبية في الفئران. العمود الفقري.

وتمكن الباحثون أيضًا من تحديد الآلية الجينية الأساسية التي يعمل بها LDH. يجب أن يسمح هذا الفهم بإجراء المزيد من التعديلات على العلاج، والذي، بالاشتراك مع عناصر أخرى، يمكن أن ينتج أخيرًا نظامًا شاملاً وقابلاً للتطبيق سريريًا لتخفيف إصابات النخاع الشوكي لدى البشر.

ظهر البحث في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ACS Nano في 2 فبراير.

لا يوجد علاج فعال لإصابات النخاع الشوكي، والتي تكون مصحوبة دائمًا بموت الخلايا العصبية، وكسر المحاور أو الألياف العصبية، والالتهاب.

على الرغم من أن الجسم يستمر في إنتاج خلايا جذعية عصبية جديدة، فإن هذه البيئة الالتهابية الدقيقة (الظروف المباشرة والصغيرة الحجم في موقع الإصابة) تعيق بشدة تجديد الخلايا العصبية والمحاور العصبية. والأسوأ من ذلك هو أن التنشيط المطول للخلايا المناعية في هذه المنطقة يؤدي أيضًا إلى آفات ثانوية في الجهاز العصبي، وبالتالي يمنع الخلايا الجذعية من التمايز إلى أنواع خلايا جديدة.

إذا أمكن تخفيف هذه الاستجابة المناعية العدوانية في موقع الإصابة، فهناك احتمال أن تبدأ الخلايا الجذعية العصبية في التمايز، ويمكن أن يحدث التجدد العصبي.

في السنوات الأخيرة، تم تصميم مجموعة كبيرة من المواد الحيوية النانوية الجديدة - وهي مواد طبيعية أو اصطناعية تتفاعل مع الأنظمة البيولوجية - للمساعدة في تنشيط الخلايا الجذعية العصبية، إلى جانب تعبئتها وتمايزها. بعض هذه "المركبات النانوية" قادرة على إيصال الأدوية إلى موقع الإصابة وتسريع عملية تجديد الخلايا العصبية.

تعتبر هذه المركبات النانوية جذابة بشكل خاص لعلاج النخاع الشوكي بسبب سميتها المنخفضة. ومع ذلك، قليلون لديهم أي قدرة على تثبيط أو تخفيف رد الفعل المناعي في الموقع، وبالتالي لا يعالجون المشكلة الأساسية. علاوة على ذلك، فإن الآليات الأساسية لكيفية عملها لا تزال غير واضحة.

هيدروكسيد مزدوج الطبقات النانوية (LDH) هو نوع من الطين له العديد من الخصائص البيولوجية المثيرة للاهتمام المتعلقة بإصابات النخاع الشوكي، بما في ذلك التوافق الحيوي الجيد (القدرة على تجنب رفض الجسم)، والتحلل البيولوجي الآمن (انهيار وإزالة الجزيئات بعد التطبيق)، وخصائص ممتازة. القدرة المضادة للالتهابات.

لقد تم بالفعل استكشاف LDH على نطاق واسع في الهندسة الطبية الحيوية فيما يتعلق بتنظيم الاستجابة المناعية، ولكن بشكل رئيسي في مجال العلاج المضاد للورم.

يقول رونجرونج تشو من قسم جراحة العظام في مستشفى تونججي، المؤلف الأول للدراسة: "هذه الخصائص جعلت من LDH مرشحًا واعدًا حقًا لإنشاء بيئة دقيقة أكثر فائدة بكثير للتعافي من إصابات النخاع الشوكي".

تحت قيادة ليمينغ تشينج، المؤلف المقابل للدراسة، قام فريق البحث بزراعة LDH في موقع إصابة الفئران ووجدوا أن المادة الحيوية النانوية ساهمت بشكل كبير في تسريع هجرة الخلايا الجذعية العصبية، والتمايز العصبي، وتنشيط قنوات إثارة الخلايا العصبية، والحث. تفعيل إمكانات العمل (النبض العصبي).

أظهرت الفئران أيضًا تحسنًا ملحوظًا في سلوك قاطرة الفئران مقارنة بالمجموعة الضابطة من الفئران. بالإضافة إلى ذلك، عندما تم دمج LDH مع Neurotropin-3 (NT3)، وهو بروتين يشجع نمو وتمايز الخلايا العصبية الجديدة، تمتعت الفئران بتأثيرات تعافي أفضل من LDH بمفرده. في جوهر الأمر، يعزز NT3 نمو الخلايا العصبية بينما يخلق LDH بيئة تسمح لهذا التطور بالازدهار.

بعد ذلك، من خلال التنميط النسخي، أو تحليل التعبير الجيني لآلاف الجينات في وقت واحد، تمكن الباحثون من تحديد كيفية قيام LDH بمساعدته.

ووجدوا أنه بمجرد ارتباط LDH بأغشية الخلايا، فإنه يؤدي إلى تنشيط أكبر لجين "مستقبل عامل النمو المتحول 2" (TGFBR2)، مما يقلل إنتاج خلايا الدم البيضاء التي تعزز الالتهاب وزيادة إنتاج خلايا الدم البيضاء. التي تمنع الالتهاب.

عند تطبيق مادة كيميائية تمنع TGFBR2، وجدوا أن التأثيرات المفيدة قد تم عكسها.

إن فهم كيفية أداء LDH لهذه التأثيرات يجب أن يسمح الآن للباحثين بتعديل العلاج لتحسين أدائه وإنشاء نظام علاجي شامل لإصابات النخاع الشوكي - يجمع بين هذه المواد الحيوية وعوامل التغذية العصبية مثل NT3 - والتي يمكن استخدامها في التطبيق السريري. على الناس.

مصدر

المصدر: https://genesisnanotech.wordpress.com/2021/03/24/nanobiomaterial-boosts-neuronal-growth-in-mice-with-spinal-cord-injuries/