OCTOBER 7, 2017 - Esta é a primeira vez que a atividade das três principais enzimas antioxidantes é vista em um nanomaterial, dizem Govindasamy Mugesh e Patrick D'Silva.
Um nanomaterial de óxido metálico capaz de imitar as três principais enzimas antioxidantes celulares que controlam o nível de espécies reativas de oxigênio (ROS) dentro das células foi fabricado. Essas nanozimas podem ajudar no tratamento da doença de Parkinson.
Uma equipe de pesquisadores do Indian Institute of Science (IISc) Bengaluru fabricou um nanomaterial de óxido metálico que é capaz de imitar as três principais enzimas antioxidantes celulares, controlando assim o nível de espécies reativas de oxigênio (ROS) dentro das células. Com base nos resultados dos testes in vitro, o nanomaterial aparece como um candidato promissor para aplicações terapêuticas contra distúrbios neurológicos induzidos por estresse oxidativo, particularmente Parkinson. Os resultados foram publicados na revista Angewandte Chemie.
As espécies reativas de oxigênio, como superóxido, peróxido de hidrogênio e radical hidroxilo, que são geradas como parte de um processo fisiológico normal, são essenciais para o funcionamento normal das células. O excesso de quantidade de ROS gerado geralmente é controlado pela ação de três enzimas antioxidantes (superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase).
O problema surge quando ROS é gerado em excesso e as enzimas são incapazes de controlar o nível de ROS. O estresse oxidativo devido à ROS excessiva causa danos ao DNA, proteínas e lipídios; o estresse oxidativo está implicado em várias doenças como neurodegeneração, câncer, diabetes e doenças cardiovasculares.
"Desenvolvemos um nanomaterial de óxido de manganês (Mn3O4) que imita de maneira funcional todas as três enzimas antioxidantes. Mais cedo, demonstramos que o nanowire de óxido de vanádio (V2O5) é capaz de exibir atividade enzimática da glutationa peroxidase ", diz o Prof. Govindasamy Mugesh do Departamento de Química Inorgânica e Física, IISc e um dos autores correspondentes do trabalho. Os nanomateriais com atividade enzimática são chamados nanozimas. "Esta é a primeira vez que a atividade de todas as três principais enzimas antioxidantes é vista em um nanomaterial".
Os pesquisadores tentaram várias morfologias e descobriram que a morfologia tipo flor tinha a melhor atividade de todas as três enzimas. Os poros presentes no nanomaterial desempenham um papel importante como sites ativos de enzimas e ajudam a eliminar os ROS em excesso. O diâmetro do poro maior e o volume de poros capazes de acomodar todos os três ROS foram considerados críticos na determinação da atividade enzimática do nanomaterial.
Estudos in vitro usando linhas de células neuronais humanas descobriram que o nanomaterial não causou toxicidade celular quando internalizado pelas células e, portanto, seguro. Os complexos baseados em metal são geralmente tóxicos para as células. "O nanomaterial não era tóxico, provavelmente porque o manganês está naturalmente presente em nosso corpo e é um oligoelemento essencial. Não é tóxico até alguns microgramas. Isso nos levou a usar nanomateriais à base de manganês ", diz Namrata Singh, do Departamento de Química Inorgânica e Física, IISc e o primeiro autor do artigo.
O nanomaterial foi encontrado para proteger contra a morte celular induzida pela neurotoxina, eliminando o excesso de ROS que foi gerado artificialmente dentro das células. "Dentro das células, o nanomaterial foi capaz de substituir eficazmente as enzimas celulares quando as enzimas são inibidas. Devido ao alto tamanho do poro e o volume conseguiu alcançar uma melhor atividade. Portanto, não precisamos de muito nanomaterial dentro das células ", diz o Prof. Patrick D'Silva do Departamento de Bioquímica do IISc e o outro autor correspondente.
"O nanomaterial de óxido de manganês foi capaz de controlar o nível de ROS dentro das células. Eles não limparam o ROS completamente. Se o fizerem, as funções fisiológicas normais das células serão afetadas ", diz o Prof. Mugesh. "Realmente recupera o ROS e o leva ao melhor nível, de modo que as funções normais da célula não são afetadas".
A enzima superóxido dismutase tem duas formas e uma funciona no citossol e outra dentro das mitocôndrias. "Alguma quantidade de nanomateriais entra também nas mitocôndrias e controla os ROS produzidos lá. As nanozimas têm potencial terapêutico particularmente para a doença de Parkinson ", diz o Prof. D'Silva.
O modelo de Parkinson foi testado no laboratório. Os pesquisadores estão tentando projetar um modelo animal em camundongos para testes in vivo. "Os resultados preliminares são encorajadores e indicam que o nanomaterial não é tóxico e as nanozimas têm um efeito neuroprotetivo, pois impedem as células neuronais do estresse oxidativo", afirmou o professor D. Silva. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Journos Diary.
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