Нанобіоматеріал стимулює ріст нейронів у мишей з травмами спинного мозку

Дослідники з відділу ортопедії лікарні Тунцзі Університету Тонцзі в Шанхаї успішно використали нанобіоматеріал під назвою шаруватий подвійний гідроксид (LDH) для інгібування запального середовища, що оточує травми спинного мозку у мишей, прискорюючи регенерацію нейронів і реконструкцію нейронного ланцюга в хребта.

Дослідники також змогли визначити основний генетичний механізм, за допомогою якого працює LDH. Це розуміння має дозволити подальшу модифікацію терапії, яка в поєднанні з іншими елементами може нарешті створити комплексну, клінічно застосовну систему для полегшення травми спинного мозку у людей.

Дослідження опубліковано в журналі Американського хімічного товариства ACS Nano 2 лютого.

Немає ефективного лікування травм спинного мозку, які завжди супроводжуються загибеллю нейронів, розривом аксонів або нервових волокон, запаленням.

Незважаючи на те, що організм продовжує генерувати нові нервові стовбурові клітини, це запальне мікрооточення (безпосередні невеликі стани в місці пошкодження) серйозно перешкоджає регенерації нейронів і аксонів. Що ще гірше, тривала активація імунних клітин у цій області також призводить до вторинних уражень нервової системи, у свою чергу перешкоджаючи диференціюванню стовбурових клітин у нові типи клітин.

Якщо цю агресивну імунну відповідь у місці пошкодження можна було б пом’якшити, існує ймовірність того, що нервові стовбурові клітини можуть почати диференціюватися, і може відбутися нервова регенерація.

Останніми роками було створено низку нових нанорозмірних біоматеріалів — природних або синтетичних матеріалів, які взаємодіють з біологічними системами — для сприяння активації нейронних стовбурових клітин, а також їх мобілізації та диференціації. Деякі з цих «нанокомпозитів» здатні доставляти ліки до місця пошкодження та прискорювати регенерацію нейронів.

Ці нанокомпозити особливо привабливі для лікування спинного мозку завдяки своїй низькій токсичності. Однак лише деякі з них мають будь-яку здатність пригнічувати або пом’якшувати імунну реакцію на місці, тому не вирішують основну проблему. Крім того, основні механізми їх роботи залишаються незрозумілими.

Наношаровий подвійний гідроксид (LDH) — це різновид глини з багатьма цікавими біологічними властивостями, пов’язаними з травмами спинного мозку, включаючи хорошу біосумісність (здатність уникати відторгнення організмом), безпечне біологічне розкладання (розпад і видалення молекул після нанесення) і відмінну протизапальну здатність.

LDH вже широко досліджувався в біомедичній інженерії щодо регуляції імунної відповіді, але головним чином у сфері протипухлинної терапії.

«Ці властивості зробили LDH дійсно багатообіцяючим кандидатом для створення набагато більш сприятливого мікросередовища для відновлення після травми спинного мозку», — говорить Жунжун Чжу з відділення ортопедії лікарні Тунцзі, перший автор дослідження.

Під керівництвом Liming Cheng, автора-кореспондента дослідження, дослідницька група трансплантувала ЛДГ у місце пошкодження мишей і виявила, що нанобіоматеріал значно прискорює міграцію нервових стовбурових клітин, нейронну диференціацію, активацію каналів для збудження нейронів та індукцію активації потенціалу дії (нервового імпульсу).

Миші також продемонстрували значно покращену рухову поведінку порівняно з контрольною групою мишей. Крім того, коли LDH поєднали з нейротрофіном-3 (NT3), білком, який стимулює ріст і диференціацію нових нейронів, миші насолоджувалися навіть кращими ефектами відновлення, ніж LDH окремо. По суті, NT3 прискорює розвиток нейронів, тоді як LDH створює середовище, в якому цей розвиток може процвітати.

Потім за допомогою транскрипційного профілювання або аналізу генної експресії тисяч генів одночасно дослідники змогли визначити, як LDH виконує свою допомогу.

Вони виявили, що як тільки ЛДГ прикріплюється до клітинних мембран, він провокує більшу активацію гена «трансформуючого фактора росту-рецептор 2» (TGFBR2), зменшуючи виробництво білих кров’яних тілець, які посилюють запалення, і збільшуючи виробництво білих кров’яних тілець. які пригнічують запалення.

Після застосування хімічної речовини, яка пригнічує TGFBR2, вони виявили, що позитивні ефекти були зворотними.

Розуміння того, як ЛДГ виконує ці ефекти, тепер має дозволити дослідникам налаштувати терапію, щоб підвищити її ефективність і, нарешті, створити комплексну терапевтичну систему для травм спинного мозку, поєднуючи ці біоматеріали з нейротрофічними факторами, такими як NT3, які можна використовувати в клінічних цілях. на людях.

Source

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