От сотрясения мозга до болезни Альцгеймера: Мини

Краткое содержание:Исследователи разработали «черепно-мозговую травму (ЧМТ) на чипе», чтобы изучить связь между сотрясением мозга и болезнью Альцгеймера.

Используя кластеры нейронов эмбриональных мышей, они подвергли «миниатюрный мозг» воздействию перегрузок, имитирующих те, которые испытывают футболисты. Они обнаружили немедленный всплеск уровня акролеина, молекулы, связанной с нейродегенеративными заболеваниями, и значительное увеличение неправильного сворачивания бета-амилоида 42 (AB42), белка, связанного с болезнью Альцгеймера.

Устройство также служило для тестирования потенциальных методов лечения, таких как гидралазин, для снижения уровня акролеина и AB42.

Ключевые факты:

Источник:Университет Пердью

Сколько времени проходит между ударом по голове и началом повреждений, связанных с болезнью Альцгеймера?

Устройство, которое позволяет отслеживать воздействие сотрясающей силы на функционирующий кластер клеток мозга, предполагает, что ответ будет в часах. «Черепно-мозговая травма (ЧМТ) на чипе», разрабатываемая в Университете Пердью, открывает окно в причину и следствие, которые заявляют о себе с течением десятилетий, но чрезвычайно трудно проследить их происхождение.

«По сути, мы создаем миниатюрный мозг, который мы можем поразить, а затем изучить», — сказал Рийи Ши, ведущий исследователь и профессор прикладной нейронауки Мари Халман Джорджа в Колледже ветеринарной медицины Университета Пердью.

«Мы знаем, что существует связь между ЧМТ и болезнью Альцгеймера; это хорошо установлено в клинических наблюдениях. Но выявить основной путь непросто. Имея ЧМТ на чипе, мы можем проверить множество гипотез, которые было бы очень сложно проверить на живых животных».

В исследовании, недавно опубликованном в журнале Lab on a Chip, исследовательская группа под руководством Ши подвергла функционирующие кластеры культивируемых нейронов эмбриональных мышей трем ударам с силой 200 g, каждый из которых приблизительно соответствует тому, что футболист получает за один удар. .

Травма приводит к немедленному всплеску выработки акролеина — молекулы, связанной с окислительным стрессом и нейродегенеративными заболеваниями — и увеличению количества неправильно свернутых скоплений белка бета-амилоида 42 (AB42), который обнаруживается в образованиях, называемых бляшками, в мозгу людей. с болезнью Альцгеймера. Дополнительные эксперименты проследили связь между воздействием, акролеином и AB42.

Устройство также можно использовать для тестирования возможных терапевтических средств, в том числе препаратов, которые, как известно, снижают уровень акролеина.

В текущем исследовании команда Ши использовала устройство, чтобы показать, что препарат гидралазин, известный поглотитель акролеина, одобренный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для снижения артериального давления, снижает количество акролеина и уровни неправильно свернутого AB42, вырабатываемого в кластере. нейронов после удара.

Ши, который имеет долгий опыт изучения нейродегенеративных заболеваний, акролеина и гидралазина, сказал, что ЧМТ на чипе позволила сделать открытие, к которому он стремился на протяжении двух десятилетий исследований.

«Теперь, когда мы знаем, что происходит, можем ли мы что-нибудь с этим поделать? И ответ — да», — сказал Ши, который также является членом Института интегративной нейронауки Пердью.

«Акролеин зависит от времени; чем дольше он там находится, тем большую агрегацию AB42 он вызовет. Здесь мы показываем, что если мы снизим акролеин с помощью этого препарата, мы сможем уменьшить воспаление и агрегацию AB42».

Устройство, изготовленное по индивидуальному заказу в Центре исследований паралича Пердью, использует маятник для доставки определенной перегрузки в небольшую камеру, в которой находится кластер из четверти миллиона нейронов, поддерживаемый слоем питательных веществ.

Микроэлектронный массив, встроенный в камеру, измеряет электрическую активность нейронов, которая будет поддерживать функциональные схемы возбуждения в течение нескольких недель, а прозрачное смотровое окно позволяет наблюдать за нейронами под микроскопом.

Исследователи периодически удаляют группу нейронов из камеры, чтобы провести конкретные биохимические измерения.

«Мы здесь делаем несколько уникальных вещей, но одна из самых важных — это то, что вы можете ударить по этому чипу, не повредив его, так что вы можете повлиять на живую модель и продолжить ее изучение», — сказал Ши.