Νέο ενέσιμο βιοϋλικό μπορεί να βοηθήσει την αποκατάσταση μετά από εγκεφαλικό
Πειράματα σε ποντίκια έδειξαν ενθαρρυντικά αποτελέσματα, καθώς το υλικό ενίσχυσε την αναγέννηση των ιστών και βελτίωσε την κινητική λειτουργία.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Duke ανέπτυξαν ένα ενέσιμο βιοϋλικό, το οποίο ενδέχεται να συμβάλει στην αποκατάσταση του εγκεφάλου μετά τη βλάβη που προκαλεί ένα ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο.
Σε δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε ποντίκια, το υλικό μετέτρεψε την κοιλότητα που δημιουργείται μετά την απώλεια εγκεφαλικού ιστού σε ένα περιβάλλον που ευνοεί περισσότερο την αποκατάσταση.
Η θεραπεία προσέλκυσε κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, ενίσχυσε τον σχηματισμό νέων αιμοφόρων αγγείων και υποστήριξε την ανάπτυξη νευρικού ιστού, ενώ παράλληλα παρατηρήθηκε βελτίωση στην κινητική λειτουργία των ζώων.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Cell Biomaterials.
Η πρόκληση της αποκατάστασης μετά το εγκεφαλικό
Το ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο προκαλείται όταν ένας θρόμβος εμποδίζει την παροχή αίματος σε μέρος 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 ιστός έχει ήδη υποστεί καταστροφή, η αποκατάσταση της αιμάτωσης δεν είναι αρκετή για να τον επαναφέρει.
Σε σοβαρές περιπτώσεις μπορεί να παραμείνει μια κοιλότητα στην περιοχή του κατεστραμμένου ιστού, ενώ η αποκατάσταση εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την 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.
Όπως εξήγησε, στόχος της ερευνητικής ομάδας είναι να δημιουργήσει στην περιοχή της βλάβης ένα περιβάλλον όπου οι ανοσολογικές, αγγειακές και νευρικές διαδικασίες αποκατάστασης θα μπορούν να λειτουργούν συντονισμένα.
Ένας «σκελετός» για την αποκατάσταση του εγκεφάλου
Η ομάδα χρησιμοποίησε ένα σύστημα που ονομάζεται MAPS (microporous annealed particle scaffolds).
Πρόκειται για μικροσκοπικά σωματίδια υδρογέλης, τα οποία σχηματίζουν μια πορώδη δομή.
Οι πόροι επιτρέπουν στα κύτταρα να εισέρχονται στην περιοχή της βλάβης και να αξιοποιούν το υλικό ως ένα είδος πλαισίου για την αναδόμηση του κατεστραμμένου ιστού.
Παράλληλα, οι ερευνητές επιδίωξαν να αξιοποιήσουν το ίδιο το ανοσοποιητικό σύστημα, ώστε να ενισχύσουν τη διαδικασία αποκατάστασης.
Στο επίκεντρο βρέθηκαν τα αστροκύτταρα, κύτταρα με χαρακτηριστικό αστεροειδές σχήμα που διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του εγκεφάλου και ενεργοποιούνται μετά από έναν τραυματισμό.
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 απευθείας τα κυστίδια στην περιοχή της βλάβης, τα προσάρτησαν χημικά στην επιφάνεια των μικροσωματιδίων υδρογέλης.
Έτσι, τα σήματα παρέμεναν συγκεντρωμένα στο υλικό και μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν αποτελεσματικότερα με τα κύτταρα που έφταναν στην περιοχή.
Ο απρόσμενος ρόλος των ουδετερόφιλων
Τα ουδετερόφιλα συνδέονται συνήθως με τη φλεγμονή και τη βλάβη που εμφανίζονται στα πρώτα στάδια ενός εγκεφαλικού επεισοδίου.
Τα νέα ευρήματα δείχνουν, ωστόσο, ότι ο ρόλος τους ενδέχεται να είναι πιο σύνθετος.
Σε μεταγενέστερο στάδιο, όταν βρίσκονται στο κατάλληλο περιβάλλον και λαμβάνουν τα σωστά σήματα, τα ουδετερόφιλα φαίνεται ότι μπορούν να συμβάλουν στην αποκατάσταση των ιστών.
Όταν οι ερευνητές περιόρισαν τον πληθυσμό των ουδετερόφιλων, ο σχηματισμός νέων αιμοφόρων αγγείων μειώθηκε σημαντικά, ενώ το υλικό παρουσίασε μικρότερη αναδιαμόρφωση.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι τα συγκεκριμένα ανοσοκύτταρα έχουν σημαντική συμμετοχή στη διαδικασία αποκατάστασης.
Νέα αγγεία και ανάπτυξη νευρικών ινών
Καθώς τα ανοσοκύτταρα εισέρχονταν στην περιοχή της βλάβης, σχηματίζονταν νέα αιμοφόρα αγγεία στην κοιλότητα που είχε δημιουργηθεί από το εγκεφαλικό επεισόδιο.
Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης αυξημένο αριθμό νευραξονικών ινών τόσο στο εσωτερικό όσο και γύρω από την περιοχή της βλάβης.
Οι νευράξονες είναι απαραίτητοι για τη μεταφορά σημάτων μεταξύ των εγκεφαλικών κυττάρων.
Οι συγκεκριμένες βιολογικές αλλαγές συνοδεύτηκαν από βελτίωση της κινητικής λειτουργίας.
Τα ποντίκια που έλαβαν το βελτιστοποιημένο υλικό παρουσίασαν καλύτερες επιδόσεις σε δοκιμασία βάδισης, κατά την οποία καταγράφονταν τα λάθη στην τοποθέτηση των μπροστινών άκρων.
Στις οκτώ εβδομάδες, η απόδοσή τους δεν παρουσίαζε στατιστικά σημαντική διαφορά από εκείνη των υγιών ποντικιών.
Καθοριστικός ο ρόλος του βιοϋλικού
Η ομάδα εξέτασε επίσης εάν τα εξωκυττάρια κυστίδια θα μπορούσαν να επιφέρουν παρόμοια αποτελέσματα χωρίς τη χρήση του βιοϋλικού.
Ωστόσο, τα κυστίδια που χορηγήθηκαν χωρίς το MAPS δεν οδήγησαν σε αντίστοιχη αποκατάσταση των αιμοφόρων αγγείων.
Το εύρημα αυτό δείχνει ότι το βιοϋλικό δεν λειτουργεί απλώς ως μέσο μεταφοράς των θεραπευτικών σημάτων.
Η πορώδης δομή του, αλλά και η δυνατότητά του να διατηρεί συγκεντρωμένα τα σήματα των κυστιδίων στην περιοχή της βλάβης, φαίνεται πως αποτελούν σημαντικά στοιχεία της θεραπευτικής του δράσης.
Σε πρώιμο στάδιο η έρευνα
Παρά τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα, η συγκεκριμένη 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.
Απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για την αξιολόγηση της ασφάλειας, την καλύτερη κατανόηση του ρόλου των διαφορετικών πληθυσμών ανοσοκυττάρων και τη διερεύνηση του κατά πόσο η μέθοδος μπορεί να είναι αποτελεσματική σε μεγαλύτερα ζωικά μοντέλα που προσεγγίζουν περισσότερο τον ανθρώπινο οργανισμό.
Συνολικά, η μελέτη δείχνει ότι ένα ενέσιμο βιοϋλικό θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα περιβάλλον που ενεργοποιεί μηχανισμούς του ίδιου του οργανισμού για την αποκατάσταση της εγκεφαλικής βλάβης.
Ωστόσο, απαιτείται σημαντική περαιτέρω έρευνα προτού εξεταστεί το ενδεχόμενο εφαρμογής της συγκεκριμένης προσέγγισης σε ανθρώπους.