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.