Когда мозг умирает, на помощь приходят «цветы»: нанооружие против Альцгеймера

Учёные из Texas A&M AgriLife Research представили инновационный подход к защите и поддержанию целостности нейронов — с помощью крошечных наночастиц , по форме напоминающих цветы. Они помогают нормализовать работу митохондрий — источников энергии внутри нейронов, сбои в которых связаны с болезнями Паркинсона, Альцгеймера и другими нарушениями мозговой активности.

«Под микроскопом они выглядят красиво, но куда важнее то, что они делают внутри клетки», — отметил в интервью Дмитрий Куровский, доцент Texas A&M и руководитель проекта.

Работой занимались аспирант Чарльз Митчелл и научный специалист Михаил Матвеенко в исследовательской группе под руководством Куровского, работающей при Институте агроинноваций для здоровья Texas A&M.

Митохондрии — это энергетические станции клетки. Они перерабатывают питательные вещества в молекулы АТФ — универсальное «топливо» для всех биологических процессов. Но эта работа связана с побочным эффектом: митохондрии производят так называемые реактивные формы кислорода (ROS) — агрессивные молекулы, которые могут повреждать ДНК, белки и клеточные мембраны. В норме клетки справляются с ROS, но с возрастом или при заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера или Паркинсона, эта система даёт сбой. Уровень ROS растёт, митохондрии начинают разрушаться, и запускается цепная реакция, которая приводит к гибели клеток мозга. Это и есть одна из главных причин нейродегенерации — постепенной потери нейронов и когнитивных функций.

Чтобы понять, могут ли «наноцветы» вмешаться в этот процесс, исследователи протестировали их на двух типах мозговых клеток — нейронах, отвечающих за передачу сигналов, и астроцитах, которые обеспечивают их питание и защиту. Каждую группу клеток обработали разными видами наноцветов и проанализировали изменения через 24 часа. Оказалось, что наночастицы не только восстанавливали структуру митохондрий и увеличивали их количество, но и значительно снижали уровень окислительного стресса — то есть уменьшали избыток ROS.

«Даже в нормальных условиях в клетках сохраняется небольшой окислительный фон. Однако "наноцветы", по-видимому, тонко регулируют работу митохондрий, практически сводя к нулю образование вредных побочных соединений», — пояснил Куровский.

Как отмечает учёный, этот подход позволяет влиять не только на проявления болезни, но и на её первопричину — нарушения в работе клеточного энергетического аппарата.

Далее эксперименты провели на живых организмах — червях Caenorhabditis elegans, широко применяемых в нейробиологии. После обработки «наноцветами» черви жили на несколько дней дольше по сравнению с контрольной группой и реже погибали в раннем возрасте. Эти результаты ещё больше укрепили позицию наночастиц как потенциальных нейропротекторов.

Теперь учёные планируют проверить, насколько безопасен подход и как он сработает в организме более сложных животных. Это позволит понять, можно ли использовать его в терапии на практике — не только на клетках или червях, но и на млекопитающих. Параллельно исследователи планируют сотрудничать с Медицинским колледжем Texas A&M, чтобы проверить эффективность технологии при инсультах и повреждениях спинного мозга.