Автор AZoNano Mar 24 2021

Исследователи из отделения ортопедии больницы Тунцзи при университете Тунцзи в Шанхае успешно использовали нанобиоматериал, называемый слоистым двойным гидроксидом (ЛДГ), для подавления воспалительной среды, окружающей травмы спинного мозга у мышей, ускоряя регенерацию нейронов и реконструкцию. нервной цепи в позвоночнике.

Исследователи также смогли идентифицировать лежащий в основе генетический механизм, с помощью которого работает ЛДГ. Это понимание должно позволить дальнейшую модификацию терапии, которая в сочетании с другими элементами могла бы, наконец, создать всеобъемлющую, клинически применимую систему для облегчения травм спинного мозга у людей.

Исследование опубликовано в журнале Американского химического общества ACS Nano 2 февраля.

Не существует эффективного лечения травм спинного мозга, которые всегда сопровождаются гибелью нейронов, разрывом аксонов или нервных волокон и воспалением. Несмотря на то, что новые нервные стволовые клетки продолжают генерироваться организмом, это воспалительное микросредство (непосредственные мелкомасштабные состояния в месте повреждения) серьезно препятствует регенерации нейронов и аксонов.

Что еще хуже, длительная активация иммунных клеток в этой области также приводит к вторичным повреждениям нервной системы, в свою очередь, не позволяя стволовым клеткам дифференцироваться в новые типы клеток.

Если бы этот агрессивный иммунный ответ в месте повреждения можно было смягчить, существует вероятность того, что нервные стволовые клетки могут начать дифференцировку и может произойти регенерация нервов.

Название изображения: Нанобиоматериал ускоряет рост нейронов у мышей

Подпись к изображению: Исследователи из отделения ортопедии больницы Тунцзи успешно использовали нанобиоматериал, называемый слоистым двойным гидроксидом (ЛДГ), для подавления воспалительной среды, окружающей травмы спинного мозга у мышей, ускорения регенерации нейронов и восстановления нервной цепи у мышей. позвоночник.

Изображение предоставлено: Лиминг Ченг, Жунжун Чжу, отделение ортопедии, больница Тунцзи университета Тунцзи

Ограничения на использование изображения: новостные организации могут использовать или распространять это изображение с надлежащей атрибуцией только в рамках освещения этой газеты в новостях.

В последние годы было разработано множество новых наноразмерных биоматериалов – природных или синтетических материалов, которые взаимодействуют с биологическими системами – для содействия активации нервных стволовых клеток, а также их мобилизации и дифференциации. Некоторые из этих «нанокомпозитов» способны доставлять лекарства к месту повреждения и ускорять регенерацию нейронов.

Эти нанокомпозиты особенно привлекательны для лечения спинного мозга из-за их низкой токсичности. Однако немногие из них обладают способностью подавлять или смягчать иммунную реакцию в этом месте, и поэтому не решают основную проблему. Более того, механизмы, лежащие в основе их работы, остаются неясными.

Нанослойный двойной гидроксид (LDH) – это разновидность глины со многими интересными биологическими свойствами, связанными с повреждениями спинного мозга, включая хорошую биосовместимость (способность избегать отторжения организмом), безопасное биоразложение (разрушение и удаление молекул после нанесения) и отличные противовоспалительные свойства. ЛДГ уже широко использовался в биомедицинской инженерии в отношении регуляции иммунного ответа, но в основном в области противоопухолевой терапии.

«Эти свойства сделали ЛДГ действительно многообещающим кандидатом для создания гораздо более благоприятной микросреды для восстановления после травм спинного мозга», – говорит Жунжун Чжу из отделения ортопедии больницы Тунцзи, первый автор. исследования.

Под руководством Лиминга Ченга, автора-корреспондента исследования, группа исследователей трансплантировала ЛДГ в место повреждения мышей и обнаружила, что нанобиоматериал значительно ускоряет миграцию нервных стволовых клеток, нейронную дифференциацию, активацию. каналов возбуждения нейронов и индукции активации потенциала действия (нервного импульса)

Было также обнаружено, что у мышей значительно улучшилось двигательное поведение по сравнению с контрольной группой мышей. Кроме того, когда LDH был объединен с нейротрофином-3 (NT3), белком, который стимулирует рост и дифференцировку новых нейронов, у мышей наблюдался даже лучший эффект восстановления, чем LDH сам по себе. По сути, NT3 ускоряет развитие нейронов, в то время как LDH создает среду, в которой это развитие может развиваться.

Затем, с помощью транскрипционного профилирования или анализа экспрессии тысяч генов одновременно, исследователи смогли определить, как LDH выполняет свою помощь.

Они обнаружили, что как только ЛДГ прикрепляется к клеточным мембранам, он вызывает большую активацию гена «рецептора 2 трансформирующего фактора роста-β» (TGFBR2), снижая выработку белых кровяных телец, усиливающих воспаление. и увеличение производства лейкоцитов, подавляющих воспаление. После применения химического вещества, ингибирующего TGFBR2, они обнаружили, что положительные эффекты были обращены вспять.

Понимание того, как ЛДГ выполняет эти эффекты, теперь должно позволить исследователям настроить терапию для повышения ее эффективности и, наконец, создать комплексную терапевтическую систему для травм спинного мозга, сочетающую эти биоматериалы с нейротрофическими факторами, такими как NT3, которые могут быть используется в клинической практике на людях.

Источник: https://www.tongji.edu.cn/