Как наночастицы попадают в мозг, выяснили сибирские специалисты

26.01.2023

Наноразмерные объекты (наночастицы или НЧ), попадающие воздушным путем
из окружающей среды в носовую полость и далее способные перемещаться в
головной мозг, достаточно давно вызывают интерес у исследователей всего
мира. Известно, что они могут оказывать значительное влияние на
состояние здоровья человека. Так, недавно было доказано, что вероятность
развития нейродегенеративных патологий (болезни Альцгеймера, Паркинсона
и др.) существенно возрастает у людей, проживающих на расстоянии менее
50 метров от транспортных магистралей из-за наличия в воздухе таких НЧ с
продуктами выбросов двигателей.

Вместе с тем до сих пор науке было мало известно о том, как именно
происходит перемещение НЧ из носовых пазух в отделы головного мозга и
биологических факторах, оказывающих влияние на этот процесс. Группа
ученых из Института цитологии и генетики СО РАН и ряда других научных
учреждений занялась поиском ответов на эти вопросы. Исследование
получилось мультидисциплинарным, с использованием методов из разных
научных дисциплин. Ведущую роль в проекте сыграли сотрудники Лаборатории
генетики лабораторных животных ФИЦ ИЦиГ СО РАН — старший научный
сотрудник к.б.н. Александр Ромащенко (биологические эксперименты) и
ведущий научный сотрудник Ph.D. (к.б.н.) Юрий Мошкин (математический
анализ и моделирование нанотранспорта).

Работа проводилась на базе Центра генетических ресурсов лабораторных
животных ФИЦ ИЦиГ СО РАН. На нее ушло несколько лет и наконец этот
проект успешно завершен. Результаты работы опубликованы в журнале Nano
Research.

«Мы подробно описали путь, который НЧ проходят в организме, показали
отделы головного мозга, в которых они оседают и обнаружили факторы,
которые существенно влияют на протекание этого процесса. Образно говоря,
мы составили «атлас» этого «траффика» и нашли инструменты, с помощью
которых им можно управлять. Дальнейшее практическое значение этой работы
будет определяться тем, что будут «возить» по установленным маршрутам»,
— рассказал руководитель Центра генетических ресурсов лабораторных
животных ФИЦ ИЦиГ СО РАН, д.б.н., профессор Михаил Мошкин.

Полученные результаты имеют очень широкие перспективы для физиологии и
медицины.

В частности, экспериментально было доказано, что стимуляция обонятельной
системы с помощью различных ароматов, влияет на траекторию движения
частиц, значительно расширяя зону их распространения в мозге. Причем,
эта зона меняется в зависимости от типа запаха. «Известно, что НЧ могут
выступать средством доставки лекарственных соединений непосредственно в
те или иные отделы мозга. Использование запаховых стимулов, будет очень
полезным при разработке новых подходов к адресной доставке
терапевтических препаратов в разные отделы головного мозга», — отметил
Михаил Мошкин.

Также ученые в своей работе показали, что НЧ перемещаются в пределах
центральной нервной системы внутриклеточно с помощью аксонального
транспорта и способны пересекать синаптические контакты. Это открывает
возможности создания барьеров на пути попадания в мозг опасных для
здоровья НЧ, например, некоторых вирусов.

Полученные результаты могут пригодиться не только в фармакологии и
профилактике заболеваний, но и в их диагностике. В ходе исследования
было установлено, что процессы старения и нейродегенерации тоже
оказывают влияние на распространение НЧ по структурам мозга. А это, по
словам ученых, открывает новые возможности для разработки методов
диагностирования нейродегенеративных патологий на ранних этапах (что
сегодня является практически невозможным, но играет ключевую роль в
эффективности терапии таких заболеваний).

«Понимание того, как работает эта транспортная система, позволяет нам
управлять ею, блокировать попадание в мозг опасных НЧ, или, если речь
идет о лекарствах, делать этот процесс более интенсивным и управляемым.
Это и есть, на мой взгляд, главный прикладной результат проделанной
работы», — подытожил Михаил Мошкин.

 

Пресс-служба ИЦиГ СО РАН

Фото: icgbio.ru

Нет комментариев