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新的二氧化铈纳米粒子从三个方面攻击帕金森病

来源:产业前沿 日期:2018-09-20 加入收藏

   通过去除活性氧分子,二氧化铈纳米颗粒减少小鼠神经元中帕金森病的迹象。
 
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  基础科学研究所(韩国IBS)纳米粒子研究中心的研究人员开发了一套用于帕金森病治疗的纳米粒子。该试验在小鼠中进行了测试并作为“热门论文”在Angewandte Chemie上发表,它代表了纳米粒子在帕金森病中清除活性氧副产物的首次生物医学应用,并提供了治疗目标的新线索。

  将来,该系统有望用于鉴定和治疗由活性氧引起的其他病症,包括:癌症,心血管疾病,神经退行性疾病和败血症。

  帕金森病的特征在于神经元的突然变性和死亡,其在脑中分泌多巴胺。活性氧的积累通过促进线粒体功能障碍,神经炎症和神经元死亡的发作而损害神经元。

  大脑的低抗氧化水平和丰富的脂质使其更容易受到活性氧(包括自由基)的副作用的影响。

  由线粒体内的这些分子引起的氧化应激,以及由细胞内和细胞外氧化应激引起的神经炎症被认为是帕金森病的重要原因。

  到目前为止,还没有选择性地清除活性氧物质的技术,也没有根据它们的细胞定位区分它们的效果。为了解决这些问题,IBS纳米粒子研究人员设计了三种具有不同尺寸和表面特性的二氧化铈纳米粒子,能够选择性地从线粒体,细胞内和细胞外空间中去除活性氧。

  针对细胞内空间的二氧化铈纳米颗粒具有11nm的尺寸,其足够小以进入细胞,并且具有负表面电荷(ζ-电位:-23mV),其阻止它们进入线粒体膜。靶向线粒体中氧自由基的二氧化铈纳米颗粒用三苯基鏻(TPP)修饰,使其具有+ 45mV的正表面电荷。

  最后,具有400nm尺寸和负表面电荷的数十万个3nm二氧化铈纳米颗粒的纳米颗粒簇能够在保留在细胞外的同时去除活性氧物质。

  纳米粒子在小鼠模型中传递到大脑的一部分,称为纹状体,改善了典型的帕金森病症状:神经炎症,氧化应激和酪氨酸羟化酶水平降低 - 这是帕金森病的一个标志 - 产生了多巴胺前体并影响流动性。

  从三个不同方面攻击氧化应激和神经炎症,使IBS科学家能够确定最关键的治疗靶点。特别地,用簇 - 二氧化铈纳米颗粒去除细胞外空间中的活性氧物质减少了神经炎症,但是在减少氧化应激和维持酪氨酸羟化酶的正常水平方面没有显示任何效果。

  相反,用二氧化铈纳米颗粒和TPP-二氧化铈纳米颗粒处理的小鼠具有比对照显着更高的酪氨酸羟化酶水平。结果表明,降低细胞内和/或线粒体区室中的氧化应激对治疗帕金森病很重要。

  “这些实验已经确定了细胞内和线粒体活性氧在帕金森病进展和治疗中的重要作用。我们希望二氧化铈纳米粒子系统将成为开发治疗氧化应激疾病治疗药物的有用工具,以及其他退行性疾病,“该研究的第一作者KWON Hyek Jin解释说。

  “这一结果不仅是第一个开发从细胞内、细胞外和线粒体空间中选择性去除活性氧的技术,而且还研究帕金森病的影响,该疾病的原因以及纳米粒子的新医学应用。“该研究的通讯作者HYEON Taeghwan解释道。

  二氧化铈纳米粒子通过模仿天然抗氧化剂(如过氧化氢酶和超氧化物歧化酶(SOD))的活性,像人工抗氧化剂一样起作用。表面上的铈离子在活性氧物质存在下在Ce3 +和Ce4 +之间切换。过去,氧化铈纳米粒子的可回收功能已被同一研究小组用于缺血性中风和阿尔茨海默病的动物模型中。

 
 

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