Наноразмерные объекты (наночастицы или
НЧ), попадающие воздушным путем из окружающей среды в носовую полость и далее
способные перемещаться в головной мозг, достаточно давно вызывают интерес у
исследователей всего мира. Известно, что они могут оказывать значительное
влияние на состояние здоровья человека. Так, недавно было доказано, что
вероятность развития нейродегенеративных патологий (болезни Альцгеймера,
Паркинсона и др.) существенно возрастает у людей, проживающих на расстоянии
менее 50 метров от транспортных магистралей из-за наличия в воздухе таких НЧ с
продуктами выбросов двигателей.
Вместе с тем до сих пор науке было мало
известно о том, как именно происходит перемещение НЧ из носовых пазух в отделы
головного мозга и биологических факторах, оказывающих влияние на этот процесс.
Группа ученых из Института цитологии и генетики СО РАН и ряда других
научных учреждений занялась поиском ответов на эти вопросы. Исследование
получилось мультидисциплинарным, с использованием методов из разных научных
дисциплин. Ведущую роль в проекте сыграли сотрудники Лаборатории генетики
лабораторных животных ФИЦ ИЦиГ СО РАН — старший научный сотрудник к.б.н.
Александр Ромащенко (биологические эксперименты) и ведущий научный сотрудник
Ph.D. (к.б.н.) Юрий Мошкин (математический анализ и моделирование
нанотранспорта).
Работа проводилась на базе Центра
генетических ресурсов лабораторных животных ФИЦ ИЦиГ СО РАН. На нее ушло
несколько лет и наконец этот проект успешно завершен. Результаты работы
опубликованы в журнале Nano Research.
«Мы подробно описали путь, который НЧ
проходят в организме, показали отделы головного мозга, в которых они оседают и
обнаружили факторы, которые существенно влияют на протекание этого процесса.
Образно говоря, мы составили «атлас» этого «траффика» и нашли инструменты, с
помощью которых им можно управлять. Дальнейшее практическое значение этой
работы будет определяться тем, что будут «возить» по установленным маршрутам»,
— рассказал руководитель Центра генетических ресурсов лабораторных животных ФИЦ
ИЦиГ СО РАН, д.б.н., профессор Михаил Мошкин.
Полученные результаты имеют очень
широкие перспективы для физиологии и медицины.
В частности, экспериментально было
доказано, что стимуляция обонятельной системы с помощью различных ароматов,
влияет на траекторию движения частиц, значительно расширяя зону их распространения
в мозге. Причем, эта зона меняется в зависимости от типа запаха. «Известно, что
НЧ могут выступать средством доставки лекарственных соединений непосредственно
в те или иные отделы мозга. Использование запаховых стимулов, будет очень
полезным при разработке новых подходов к адресной доставке терапевтических
препаратов в разные отделы головного мозга», — отметил Михаил Мошкин.
Также ученые в своей работе показали,
что НЧ перемещаются в пределах центральной нервной системы внутриклеточно с
помощью аксонального транспорта и способны пересекать синаптические контакты.
Это открывает возможности создания барьеров на пути попадания в мозг опасных
для здоровья НЧ, например, некоторых вирусов.
Полученные результаты могут пригодиться
не только в фармакологии и профилактике заболеваний, но и в их диагностике. В
ходе исследования было установлено, что процессы старения и нейродегенерации тоже
оказывают влияние на распространение НЧ по структурам мозга. А это, по словам
ученых, открывает новые возможности для разработки методов диагностирования
нейродегенеративных патологий на ранних этапах (что сегодня является
практически невозможным, но играет ключевую роль в эффективности терапии таких
заболеваний).
«Понимание того, как работает эта
транспортная система, позволяет нам управлять ею, блокировать попадание в мозг
опасных НЧ, или, если речь идет о лекарствах, делать этот процесс более
интенсивным и управляемым. Это и есть, на мой взгляд, главный прикладной
результат проделанной работы», — подытожил Михаил Мошкин.
Источник: пресс-служба ИЦиГ СО РАН.