Наночастицы графена помогают справляться с посттравматическими стрессовыми расстройствами

Эффективный, специфичный, с обратимым и безвредным действием — фоторобот идеального биоматериала, которому по всей видимости, соответствуют хлопья графена, являющиеся предметом нового исследования, проведённого SISSA — Международной школой передовых исследований, Каталонским институтом нанонаук и нанотехнологий (ICN2) в Барселоне, а также Национальным графеновым институтом Манчестерского университета, как часть европейской программы «European Graphene Flagship». Этот наноматериал продемонстрировал способность взаимодействовать с функциями нервной системы у позвоночных весьма своеобразным способом, прерывая нарастание патологического процесса, приводящего к тревожному поведению.

Synapses

«Прежде мы уже показали, что когда графеновые хлопья доставляются к нейронам, они самопроизвольно внедряются в возбуждающие синапсы, временно предотвращая высвобождение глутамата из пресинаптических терминалов», — сказала Лаура Валлерини из SISSA, лидер команды, которая провела исследование «Graphene oxide prevents lateral amygdala dysfunctional synaptic plasticity and reverts long lasting anxiety behavior in rats», недавно опубликованное в журнале Biomaterials.

Исследователи изучали, является ли это снижение активности синапсов достаточным для смены связанных с ним моделей поведения, в частности патологических состояний, которые развиваются благодаря преходящей и локализованной гиперфункции возбуждающих синапсов. Этот подход укрепил бы стратегию селективного и преходящего таргетирования синапсов для предотвращения развития патологий мозга с помощью точечного введения лекарств.

Чтобы проверить эту гипотезу, команда сконцентрировалась на посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и провела эксперименты в двух фазах: in vivo и in vitro.

«Мы проанализировали защитное поведение крыс, вызванное присутствием хищника, используя запах кошек, чтобы вызвать отвращающую память, — объясняет Одри Франчески Биаджони из SISSA, ведущий автор исследования. — Если крыса чувствует запах хищника, у неё появляется защитная реакция, она прячется, и этот опыт настолько крепко остаётся в памяти, что когда животное помещается в то же место через шесть дней, оно вспоминает запах хищника и демонстрирует то же поведение. Это хорошо известная общая модель, которую мы использовали для воспроизведения стрессового поведения. Воздействие хищника может изменить нейронные связи — феномен, известный как пластичность, — и увеличивать синаптическую активность в определённой области миндалевидного тела, которое как раз являлось целью нашего исследования для проверки эффектов наноматериалов».  

Лаура Баллерини добавляет: «мы предполагаем, что хлопья графена, которые, как мы продемонстрировали, временно ингибируют возбуждающие синапсы (не вызывая воспаления, повреждения нейронов или других побочных эффектов), могут быть введены в латеральную миндалину, когда пластичность, связанная с памятью, консолидируется. Если наноматериал был эффективны в блокировке возбуждающих синапсов, он должен подавлять пластичность и уменьшать реакцию, связанную с тревогой. И именно это и произошло: животные, которым вводили графеновые хлопья, через шесть дней забывали о тревожных реакциях и меняли своё поведение». 

Вторая часть исследования проводилась in vitro. «В условиях in vitro мы могли наблюдать только изменение поведения, и не могли оценить влияние графеновых хлопьев на синапсы, — объяснила Джада Целло, исследователь и SISSA и первый автор исследования совместно с Одри Франчески Биаджони. — Эксперименты in vitro позволили нам работать на упрощённых моделях, чтобы получить данные о механизмах, с помощью которых хлопья графена могут воздействовать на нейроны. Мы использовали нейронные культуры, взятые из миндалевидного тела (участка мозга, ответственного за стрессовые реакции), и увидели, что эффекты наноматериалов были специфичны для возбуждающих синапсов, и короткое воздействие графеновых хлопьев могло предотвратить патологическую пластичность синапсов». 

Благодаря этим открытиями, графеновые хлопья показали свой потенциал как наноинструмент (биомедицинский инструмент, изготовленный из наноматериалов), которые смогут специфическим и обратимым путём влиять на синаптическую активность, прерывая патологический процесс, и поэтому они могут быть использованы также для транспортировки лекарств или для других применений в области точной медицины.

_______________
Перевод Екатерина Хананова, редактор Антон Меньшенин.

Исследование — Audrey Franceschi Biagioni et al, Graphene Oxide Prevents Lateral Amygdala Dysfunctional Synaptic Plasticity and Reverts Long Lasting Anxiety Behavior in Rats, Biomaterials (2021). DOI: 10.1016/j.biomaterials.2021.120749
Источник — Graphene nanoparticles and their influence on neurons

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s