scienceline.ru

Вторник, Авг 21st

Last updateПн, 30 Июль 2018 8am

Наночастицы могут вызвать повреждение ДНК клеток головного мозга сквозь клеточный барьер.

1101a

Новые исследования ученых показывают, что когда клеточные барьеры подвергаются воздействию металлических наночастиц, ослабевают клеточные связи, что может нанести ущерб ДНК развивающихся клеток мозга. Это открытие может иметь последствия для разработки потенциальных лекарственных препаратов для лечения нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Исследование было проведено учеными в Тринити-колледже и Бристольском университете и опубликовано онлайн на этой неделе в Nature Nanotechnology.

Наночастицы представляют собой очень мелкие частицы размером от 1 до 100 нанометров. Они все чаще используются в доставке лекарств, химиотерапии, визуализации и диагностике из-за их способности перемещаться внутри организма, используя клеточные связи. Во время их взаимодействия с клеточными мембранами и проникновения в клетки изменяются ключевые сигнальные пути и процессы. В дополнение к влиянию на здоровье непосредственно облученных клеток проникновение наночастиц может также негативно влиять на соседние клетки подобно радиационно-индуцированному побочному эффекту.

Для этого конкретного исследования ученые выращивали слой клеток BeWo, тип клеток, широко используемый для моделирования плацентарного барьера, в лаборатории на пористой мембране. Затем этот клеточный барьер подвергали воздействию наночастиц кобальтового хрома, а среда под барьером затем собиралась и переносилась на культуры клеток человеческого мозга, что приводило к повреждению ДНК. Также были проведены подтверждающие воздействия на беременных мышей во время эмбрионального развития, которые также выявили, что данные воздействия привели к повреждению ДНК в гиппокампе (части мозга, участвующего в обучении и памяти) новорожденного потомства.

Ученые установили, что клетки в барьерах, вызванных наночастицами естественным клеточным путем, известные как аутофагия, приводят к тому, что клетки генерируют сигнальные молекулы. Эти сигнальные молекулы вызывали повреждение ДНК астроцитов и нейронов клеток головного мозга; это было подтверждено, когда была заблокирована либо аутофагия, либо IL-6 (идентификатор основной ячейки), количество повреждений ДНК было уменьшено. Эти результаты подтверждают идею о том, что косвенное воздействие наночастиц на клетки, которые имеют место в этом исследовании, могут быть столь же важны, как и их прямое воздействие при оценке их безопасности.

Важно отметить, что повреждение ДНК нейронами зависело от присутствия астроцитов. Астроциты являются наиболее распространенным типом клеток в головном мозге, которые в течение многих лет, как полагают, играют важную роль в качестве опорной клетки, однако, в настоящее время известно, что они имеют несколько ролей в головном мозге и могут иметь как положительные, так и отрицательные воздействия на соседние нейроны.

Мейв Колдуэлл, профессор в области нейробиологии в Тринити-колледже в Дублине, ведущий автор исследования, сообщил: «Астроциты являются наиболее распространенным типом клеток в мозге, которые в течение многих лет считались играющими вспомогательную роль для нейронов. Однако тот факт, что среда из клеточных барьеров, подверженных воздействию наночастиц, повреждала нейроны только при наличии астроцитов, дает дополнительные доказательства того, что роль астроцитов в мозге выходит за рамки поддержки нейронов. Когда астроциты усиливаются (в наших экспериментальных условиях), они способны разрушать соседние нейроны. Это может иметь значение для развития нашего понимания того, как поведение астроцитов может влиять на здоровье нейронов во многих нейродегенеративных состояниях, включая болезнь Альцгеймера и Паркинсона, и, следовательно, гарантирует их дальнейшее развитие в качестве потенциальных мишеней для наркотиков».

Эти открытия показывают, что повреждение наночастиц клетками головного мозга может вызвать повреждение ДНК, которое зависит от астроцитов. Это имеет значение для дальнейших исследований, направленных на развитие астроцитов в качестве потенциальных лекарственных препаратов для нейродегенеративных состояний.