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.

Nanopartículas de ouro, ligadas ao Parkinson

13 marzo, 2018 - Uma equipe internacional de pesquisadores conseguiu projetar um método baseado em nanopartículas de ouro capazes de detectar fibras amilóides, estruturas associadas a doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer ou Parkinson.

Esta "nova metodologia" permite localizar essas fibras em quantidades muito pequenas e em estágios muito iniciais de sua formação, portanto, de acordo com seus gerentes, abre novas fórmulas de diagnóstico para doenças priónicas (causadas por proteínas aberrantes), Parkinson ou Alzheimer.

A descrição do método é publicada na revista PNAS, em um artigo assinado por cientistas do Centro Espanhol de Pesquisa Cooperativa em Biomateriais (CIC biomaGUNE), Centro Cooperativo de Pesquisa em Biociências (CIC bioGUNE), Universidade de Extremadura, Universidade de Vigo e a Universidade belga de Antuérpia.

As fibras amilóides são estruturas formadas por proteínas mal dobradas: estas proteínas se acumulam dando origem, pouco a pouco, às fibras amilóides que adotam uma geometria helicoidal.

Para que as proteínas desempenhem suas funções, elas devem ser dobradas para construir sua forma tridimensional correta; se não o fizerem, deixarão de executar sua função.

Quando isso acontece, as proteínas mal dobradas se acumulam nas células que formam estruturas macroscópicas, depósitos de proteína agregada associados à doença de Alzheimer ou ao Parkinson.

As fibras de amilóide são um tipo desses agregados de proteínas e causam morte cerebral, por isso é importante detectá-los nos estágios iniciais, disse Luis Liz Marzán, diretor do CIC biomaGUNE e coordenador deste trabalho.

Isto é precisamente o que este novo método alcança: é uma combinação de nanopartículas de ouro e luz, que os cientistas testaram pela primeira vez em "in vitro" e depois aplicaram amostras de pacientes falecidos, obtidos a partir de bancos de amostras.

No caso das experiências "in vitro", foram preparadas amostras biológicas destinadas a obter fibras amilóides e, em seguida, as nanopartículas de ouro foram adicionadas de modo que, como se fossem "ímãs", aderiram às fibras, seguindo sua forma helicoidal.

A chave está aqui, em que as nanopartículas seguem a forma helicoidal das fibras e depois localizam-nas com luz, com técnica espectroscópica, explica Liz Marzán, que salienta que isso é conseguido através da introdução de certas nanopartículas na amostra que permitem manipular a luz. neste caso infravermelho - de uma maneira muito característica.

Esta nova metodologia servirá para entender melhor o processo de formação dessas fibras, mas também pode ser útil como método de diagnóstico.

Embora essas fibras causem danos apenas no cérebro, acredita-se que eles também se acumulam em outros órgãos quando existem doenças como Parkinson, Alzheimer ou Huntington, "para que você possa pensar em um sistema de análise que ajude a complementar os testes existentes para isso tipo de doenças", conclui Liz Marzán. Original em espanhol, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Digital 943.

Nanowired Drug Delivery Could Treat Parkinson’s Patients More Effectively, Study Suggests

NOVEMBER 28, 2017 - Nanowired Drug Delivery Could Treat Parkinson’s Patients More Effectively, Study Suggests. Parece ser relevante, mas não entendi quase nada do jeito de fazer o "delivery" das células-tronco. Nano-fios, ou nano-túbulos, levando células-tronco?

A equipe do Indian Institute of Science fabrica um nanomaterial para tratar o Parkinson

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.

Invenção brasileira detecta câncer, Parkinson e Alzheimer

16/09/2016 - Um biossensor criado por pesquisadores do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), no interior de São Paulo, é capaz de identificar moléculas relacionadas a doenças neurodegenerativas e alguns tipos de câncer.

Trata-se de um aparelho eletrônico manufaturado sobre uma plataforma de vidro. Nele, um transistor é composto por uma camada orgânica em escala nanométrica, concentrando o peptídeo glutationa reduzida (GSH), que atua de modo específico quando entra em contato com a enzima glutationa S-transferase (GST), associada a doenças como Parkinson, Alzheimer e câncer de mama. Esta reação GHS-GST é diagnosticada pelo transistor. Fonte: Notícias.