Ενέσιμο υλικό μπορεί να βοηθήσει τον εγκέφαλο να ανακάμψει μετά από εγκεφαλικό

Πειράματα σε ποντίκια έδειξαν ενθαρρυντικά αποτελέσματα, με το υλικό να ενισχύει την αναγέννηση ιστών και τη βελτίωση της κινητικής λειτουργίας

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Duke ανέπτυξαν ένα ενέσιμο βιοϋλικό που μπορεί να βοηθήσει τον εγκέφαλο να ανακάμψει από τη βλάβη που προκαλεί ένα ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο.

Σε πειράματα σε ποντίκια, το υλικό μετέτρεψε την κοιλότητα που δημιουργείται μετά την απώλεια εγκεφαλικού ιστού σε ένα πιο ευνοϊκό περιβάλλον για την αποκατάσταση.

Η θεραπεία προσέλκυσε κύτταρα του ανοσοποιητικού, ενίσχυσε τον σχηματισμό νέων αιμοφόρων αγγείων και υποστήριξε την ανάπτυξη νευρικού ιστού, ενώ τα ζώα παρουσίασαν βελτίωση στην κινητική τους λειτουργία.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Cell Biomaterials.

Η πρόκληση της αποκατάστασης μετά το εγκεφαλικό

Το ισχαιμικό εγκεφαλικό συμβαίνει όταν ένας θρόμβος εμποδίζει τη ροή του αίματος σε τμήμα του εγκεφάλου.

Οι επείγουσες θεραπείες, όπως τα φάρμακα που διαλύουν τον θρόμβο και οι επεμβάσεις για την αφαίρεσή του, μπορούν να αποκαταστήσουν την κυκλοφορία και να διασώσουν τον εγκεφαλικό ιστό που παραμένει βιώσιμος.

Όταν όμως ο εγκεφαλικός ιστός έχει ήδη καταστραφεί, η αποκατάσταση της αιμάτωσης δεν μπορεί να τον επαναφέρει.

Σε σοβαρά εγκεφαλικά επεισόδια μπορεί να παραμείνει μια κοιλότητα στη θέση του κατεστραμμένου ιστού, ενώ η αποκατάσταση βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην αποθεραπεία και την επανεκπαίδευση των εγκεφαλικών κυκλωμάτων.

«Όταν έχει χαθεί εγκεφαλικός ιστός, η αποκατάσταση της ροής του αίματος δεν αρκεί», δήλωσε η Tatiana Segura, καθηγήτρια Βιοϊατρικής Μηχανικής στο Duke.

Στόχος της ομάδας, όπως εξήγησε, είναι να δημιουργήσει ένα περιβάλλον στην περιοχή της βλάβης όπου οι ανοσολογικές, αγγειακές και νευρικές διαδικασίες αποκατάστασης μπορούν να λειτουργήσουν συντονισμένα.

Ένας «σκελετός» για την αποκατάσταση του εγκεφάλου

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε ένα σύστημα που ονομάζεται MAPS (microporous annealed particle scaffolds).

Πρόκειται για μικροσκοπικά σωματίδια υδρογέλης που σχηματίζουν μια πορώδη δομή.

Οι πόροι της δομής επιτρέπουν στα κύτταρα να εισέλθουν στην περιοχή και να χρησιμοποιήσουν το υλικό ως πλαίσιο για την αναδόμηση του κατεστραμμένου ιστού.

Οι ερευνητές θέλησαν παράλληλα να αξιοποιήσουν το ίδιο το ανοσοποιητικό σύστημα για να ενισχύσουν τη διαδικασία αποκατάστασης.

Εστίασαν στα αστροκύτταρα, κύτταρα σε σχήμα αστεριού, που διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του εγκεφάλου και ενεργοποιούνται όταν αυτός τραυματίζεται.

Τα σήματα παραμένουν στην περιοχή της βλάβης

Οι ερευνητές συνέλεξαν εξωκυττάρια κυστίδια από αστροκύτταρα που είχαν καλλιεργηθεί στο εργαστήριο και τα συνδύασαν με διαφορετικά μόρια σηματοδότησης.

Αντί να εγχύσουν απλώς τα κυστίδια στην περιοχή της βλάβης, τα προσάρτησαν χημικά στην επιφάνεια των μικροσωματιδίων υδρογέλης.

Με αυτόν τον τρόπο, τα σήματα παρέμεναν συγκεντρωμένα μέσα στο υλικό και μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν πιο αποτελεσματικά με τα κύτταρα που έφταναν στην περιοχή.

Ο απρόσμενος ρόλος των ουδετερόφιλων

Τα ουδετερόφιλα συνδέονται συνήθως με φλεγμονή και βλάβες κατά τα πρώτα στάδια ενός εγκεφαλικού.

Τα νέα ευρήματα δείχνουν, ωστόσο, ότι ο ρόλος τους μπορεί να είναι πιο σύνθετος.

Σε μεταγενέστερο στάδιο και όταν βρίσκονται στο κατάλληλο περιβάλλον και δέχονται τα σωστά σήματα, τα ουδετερόφιλα μπορεί να συμβάλλουν στην αποκατάσταση των ιστών.

Όταν οι ερευνητές μείωσαν τον πληθυσμό των ουδετερόφιλων, ο σχηματισμός νέων αιμοφόρων αγγείων μειώθηκε σημαντικά και το υλικό παρουσίασε μικρότερη αναδιαμόρφωση.

Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι τα συγκεκριμένα ανοσοκύτταρα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία αποκατάστασης.

Νέα αγγεία και ανάπτυξη νευρικών ινών

Καθώς τα ανοσοκύτταρα εισέρχονταν στην περιοχή της βλάβης, σχηματίζονταν και νέα αιμοφόρα αγγεία στην κοιλότητα που είχε δημιουργήσει το εγκεφαλικό.

Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης περισσότερες νευραξονικές ίνες τόσο μέσα όσο και γύρω από την περιοχή της βλάβης.

Οι νευράξονες είναι απαραίτητοι για τη μετάδοση σημάτων μεταξύ των εγκεφαλικών κυττάρων.

Οι βιολογικές αυτές αλλαγές συνοδεύτηκαν από βελτίωση της κινητικής λειτουργίας.

Τα ποντίκια που έλαβαν το βελτιστοποιημένο υλικό είχαν καλύτερες επιδόσεις σε δοκιμασία βάδισης, μετρώντας τα λάθη στην τοποθέτηση των μπροστινών άκρων.

Στις οκτώ εβδομάδες, η απόδοσή τους δεν διέφερε στατιστικά από εκείνη των υγιών ποντικιών.

Απαραίτητο το βιοϋλικό

Η ομάδα εξέτασε επίσης αν τα εξωκυττάρια κυστίδια θα μπορούσαν να έχουν παρόμοια αποτελέσματα χωρίς το βιοϋλικό, όμως δεν προκάλεσαν αντίστοιχη αποκατάσταση των αιμοφόρων αγγείων.

Τα κυστίδια που χορηγήθηκαν χωρίς το MAPS δεν προκάλεσαν αντίστοιχη αποκατάσταση των αιμοφόρων αγγείων.

Αυτό δείχνει ότι το βιοϋλικό δεν λειτουργεί απλώς ως μέσο μεταφοράς των θεραπευτικών σημάτων.

Η πορώδης δομή του και η ικανότητά του να διατηρεί τα σήματα των κυστιδίων συγκεντρωμένα στην περιοχή της βλάβης φαίνεται να είναι σημαντικά στοιχεία της θεραπευτικής δράσης.

Πρώιμο στάδιο της έρευνας

Παρά τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα, η προσέγγιση βρίσκεται ακόμη σε προκλινικό στάδιο.

Μέχρι σήμερα έχει δοκιμαστεί σε μοντέλα ποντικιών, με το υλικό να εγχέεται απευθείας στην περιοχή του εγκεφάλου που έχει υποστεί βλάβη.

Χρειάζονται περισσότερες μελέτες για να αξιολογηθεί η ασφάλεια, να αποσαφηνιστεί ο ρόλος των διαφορετικών πληθυσμών ανοσοκυττάρων και να διαπιστωθεί αν η μέθοδος μπορεί να λειτουργήσει σε μεγαλύτερα ζωικά μοντέλα που προσεγγίζουν περισσότερο τον ανθρώπινο οργανισμό.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

Συνολικά, η μελέτη δείχνει ότι ένα ενέσιμο βιοϋλικό μπορεί να δημιουργήσει ένα περιβάλλον που ενεργοποιεί μηχανισμούς του ίδιου του οργανισμού για την αποκατάσταση της εγκεφαλικής βλάβης.

Ωστόσο, απαιτείται σημαντική περαιτέρω έρευνα πριν εξεταστεί η εφαρμογή της συγκεκριμένης προσέγγισης σε ανθρώπους.