Novas nanopartículas de céria atacam a doença de Parkinson em três frentes

Figura 1: Três tipos de nanopartículas de céria para tratar a doença de Parkinson. As nanopartículas de Céria, TPP-céria e cluster-céria têm como alvo espécies reativas de oxigênio intracelular, mitocondrial e extracelular, respectivamente. Crédito: Institute for Basic Science

July 27, 2018 - Pesquisadores do Centro de Pesquisa de Nanopartículas, do Instituto de Ciência Básica (IBS, Coréia do Sul), desenvolveram um conjunto de nanopartículas para o tratamento da doença de Parkinson. Testado em camundongos e publicado na Angewandte Chemie como um "artigo quente", este estudo representa a primeira aplicação biomédica de nanopartículas na depuração de subprodutos reativos de oxigênio em Parkinson, e dá novos indícios de alvos terapêuticos. No futuro, espera-se que o sistema seja usado na identificação e tratamento de outras patologias causadas por espécies reativas de oxigênio, incluindo: cânceres, doenças cardiovasculares, doenças neurodegenerativas e sepse.

A doença de Parkinson é caracterizada pela degeneração súbita e morte de neurônios que secretam dopamina no cérebro. O acúmulo de espécies reativas de oxigênio danifica os neurônios, contribuindo para o aparecimento de disfunção mitocondrial, neuroinflamação e morte neuronal.

Os baixos níveis antioxidantes do cérebro e a abundância de lipídios o tornam mais vulnerável aos efeitos colaterais das espécies reativas de oxigênio, incluindo os radicais livres. O estresse oxidativo causado por essas moléculas no interior das mitocôndrias, juntamente com a neuroinflamação devido ao estresse oxidativo intracelular e extracelular, são consideradas causas importantes da doença de Parkinson.

Até agora, não houve técnica para limpar seletivamente espécies reativas de oxigênio, nem para distinguir seu efeito de acordo com sua localização celular. Para resolver esses problemas, os pesquisadores de nanopartículas IBS desenvolveram três tipos de nanopartículas de céria (n.t.: dióxido de cério, CeO2, um composto branco usado como na cerâmica) com diferentes tamanhos e propriedades de superfície, capazes de remover seletivamente espécies reativas de oxigênio dos espaços mitocondrial, intracelular e extracelular.

As nanopartículas de céria destinadas aos espaços intracelulares têm um tamanho de 11 nm, que é pequeno o suficiente para entrar na célula, e uma carga de superfície negativa (potencial-:: -23 mV) que impede a entrada na membrana mitocondrial. As nanopartículas de céria que atacam os radicais livres de oxigênio nas mitocôndrias são decoradas com trifenilfosfônio (TPP), o que lhes confere uma carga superficial positiva de +45 mV. Finalmente, aglomerados de nanopartículas de centenas de milhares de nanopartículas de cera de 3 nm com um tamanho de 400 nm e uma carga de superfície negativa, são capazes de remover espécies reativas de oxigênio enquanto permanecem fora da célula.

As nanopartículas entregues a uma parte do cérebro, chamada corpo estriado, em modelos de camundongos melhoraram os sinais típicos da doença de Parkinson: neuro-inflamação, estresse oxidativo e nível decrescente da enzima tirosina hidroxilase - uma característica da doença de Parkinson - que produz uma precursor da dopamina e afeta a mobilidade.

O ataque do estresse oxidativo e a neuroinflamação de três frentes diferentes permitiram aos cientistas do IBS identificar os alvos terapêuticos mais críticos. Em particular, a remoção de espécies reativas de oxigênio nos espaços extracelulares com nanopartículas de cluster-ceria diminuiu a neuro-inflamação, mas não mostrou nenhum efeito na redução do estresse oxidativo e manutenção dos níveis normais de tirosina hidroxilase. Em vez disso, os camundongos tratados com nanopartículas de céria e as nanopartículas de cera TPP apresentaram níveis significativamente mais altos de tirosina hidroxilase do que os controles. Os resultados sugerem que a redução do estresse oxidativo nos compartimentos intracelular e / ou mitocondrial é importante para o tratamento da doença de Parkinson.

"Esses experimentos identificaram o papel essencial das espécies reativas de oxigênio intracelular e mitocondrial na progressão e tratamento da doença de Parkinson. Esperamos que o sistema de nanopartículas de céria seja uma ferramenta útil para o desenvolvimento de agentes terapêuticos em doenças que envolvem estresse oxidativo." doenças degenerativas ", explica KWON Hyek Jin, primeiro autor do estudo.

"Este resultado não é apenas o primeiro a desenvolver uma técnica para remover seletivamente espécies reativas de oxigênio dos espaços intracelular, extracelular e mitocondrial, mas também para investigar os efeitos da doença de Parkinson, a causa da doença e uma nova aplicação médica de nanopartículas", explica HYEON Taeghwan, autor correspondente do estudo.

As nanopartículas de céria funcionam como antioxidantes artificiais, imitando a atividade de antioxidantes naturais, como catalase e superóxido dismutase (SOD). Os íons de cério na superfície trocam entre Ce3 + e Ce4 + na presença de espécies reativas de oxigênio. No passado, a função reciclável das nanopartículas de céria foi explorada pelo mesmo grupo de pesquisa em modelos animais de acidente vascular cerebral isquêmico e doença de Alzheimer. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: MedicalXpress.