Nanobiomaterial aumenta o crescimento neuronal em camundongos com lesões na medula espinhal

Pesquisadores do Departamento de Ortopedia do Hospital Tongji da Universidade de Tongji, em Xangai, usaram com sucesso um nanobiomaterial chamado hidróxido duplo em camadas (LDH) para inibir o ambiente inflamatório que envolve lesões na medula espinhal em camundongos, acelerando a regeneração de neurônios e a reconstrução do circuito neural em a coluna.

Os pesquisadores também foram capazes de identificar o mecanismo genético subjacente pelo qual o LDH funciona. Esse entendimento deve permitir modificações adicionais na terapia, que, em combinação com outros elementos, poderia finalmente produzir um sistema abrangente e clinicamente aplicável para alívio de lesões na medula espinhal em humanos.

A pesquisa apareceu na revista ACS Nano da American Chemical Society em 2 de fevereiro.

Não há tratamento eficaz para as lesões da medula espinhal, que sempre são acompanhadas de morte de neurônios, quebra de axônios ou fibras nervosas e inflamação.

Embora o corpo continue a gerar novas células-tronco neurais, esse microambiente inflamatório (as condições imediatas e de pequena escala no local da lesão) dificulta gravemente a regeneração de neurônios e axônios. Pior ainda, a ativação prolongada de células imunes nessa área também resulta em lesões secundárias do sistema nervoso, impedindo, por sua vez, que as células-tronco se diferenciem em novos tipos celulares.

Se essa resposta imune agressiva no local da lesão puder ser moderada, existe a possibilidade de que as células-tronco neurais possam começar a diferenciação e a regeneração neural possa ocorrer.

Nos últimos anos, uma série de novos biomateriais em nanoescala - materiais naturais ou sintéticos que interagem com sistemas biológicos - foram projetados para auxiliar a ativação de células-tronco neurais, juntamente com sua mobilização e diferenciação. Alguns desses “nanocompósitos” são capazes de levar drogas ao local da lesão e acelerar a regeneração neuronal.

Esses nanocompósitos são especialmente atraentes para o tratamento da medula espinhal devido à sua baixa toxicidade. No entanto, poucos têm a capacidade de inibir ou moderar a reação imunológica no local e, portanto, não atacam o problema subjacente. Além disso, os mecanismos subjacentes de como eles funcionam permanecem obscuros.

O hidróxido duplo de nanocamadas (LDH) é um tipo de argila com muitas propriedades biológicas interessantes relevantes para lesões da medula espinhal, incluindo boa biocompatibilidade (capacidade de evitar a rejeição pelo corpo), biodegradação segura (quebra e remoção das moléculas após a aplicação) e excelente capacidade antiinflamatória.

A LDH já foi amplamente explorada na engenharia biomédica no que diz respeito à regulação da resposta imune, mas principalmente no campo da terapia antitumoral.

“Essas propriedades tornaram o LDH um candidato realmente promissor para a criação de um microambiente muito mais benéfico para a recuperação de lesões na medula espinhal”, diz Rongrong Zhu, do Departamento de Ortopedia do Hospital Tongji, primeiro autor do estudo.

Sob a liderança de Liming Cheng, autor correspondente do estudo, a equipe de pesquisa transplantou o LDH para o local da lesão de camundongos e descobriu que o nanobiomaterial acelerou significativamente a migração de células-tronco neurais, diferenciação neural, ativação de canais para excitação de neurônios e indução de ativação do potencial de ação (impulso nervoso).

Os camundongos também exibiram um comportamento locomotor significativamente melhorado em comparação com o grupo de controle de camundongos. Além disso, quando o LDH foi combinado com a neurotrofina-3 (NT3), uma proteína que estimula o crescimento e a diferenciação de novos neurônios, os camundongos tiveram efeitos de recuperação ainda melhores do que o LDH sozinho. Em essência, o NT3 estimula o desenvolvimento neuronal, enquanto o LDH cria um ambiente onde esse desenvolvimento pode prosperar.

Então, por meio de perfis transcricionais ou análise da expressão gênica de milhares de genes de uma só vez, os pesquisadores conseguiram identificar como o LDH realiza sua assistência.

Eles descobriram que, uma vez que o LDH está ligado às membranas celulares, provoca maior ativação do gene “receptor 2 do fator de crescimento transformador 2” (TGFBRXNUMX), diminuindo a produção de glóbulos brancos que aumentam a inflamação e aumentando a produção de glóbulos brancos que inibem a inflamação.

Após a aplicação de um produto químico que inibe o TGFBR2, eles descobriram que os efeitos benéficos foram revertidos.

A compreensão de como o LDH realiza esses efeitos deve agora permitir que os pesquisadores ajustem a terapia para melhorar seu desempenho e, finalmente, criar um sistema terapêutico abrangente para lesões da medula espinhal - combinando esses biomateriais com fatores neurotróficos como o NT3 - que podem ser usados ​​em aplicações clínicas nas pessoas.

fonte

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