Ученые разработали систему доставки лекарств на основе наночастиц, предназначенную для улучшения доставки в мозг леводопы, основного средства лечения болезни Паркинсона, а также снижения типа клеточного повреждения, называемого окислительным стрессом, который участвует в нейродегенеративном состоянии.
Система смогла улучшить двигательную функцию на мышиной модели болезни Паркинсона, одновременно ослабляя окислительный стресс и защищая нервные клетки от повреждений.
«Эта система доставки лекарств… представляет собой многообещающую платформу для более эффективного ПД. [Parkinson’s disease] терапия с [levodopa]обладает огромным потенциалом для прогресса в неврологии и лечении болезни Паркинсона», — пишут исследователи.
Изучение, «Улучшение лечения болезни Паркинсона: использование фототермической и фагоцитозной доставки наноносителей леводопы через гематоэнцефалический барьер» было опубликовано в журнале Азиатский журнал фармацевтических наук.
Болезнь Паркинсона характеризуется прогрессирующей потерей дофаминергических нейронов или нервных клеток, которые производят сигнальное химическое вещество мозга, называемое дофамином. Основная проблема лечения заключается в проникновении терапии в ткани головного мозга. Это потому, что мозг защищен селективной мембраной, называемой гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), которая предназначена для предотвращения попадания потенциально вредных веществ в циркуляцию.
Доставка лекарств наночастицами
Леводопа, краеугольный камень лечения болезни Паркинсона, представляет собой молекулу-предшественник, которая в организме превращается в дофамин. Леводопа может проникать через ГЭБ, а дофамин — нет. Когда циркулирующие ферменты слишком быстро расщепляют леводопу в организме, способность лечения ограничивается в его способности достигать мозга и оказывать терапевтический эффект. Вот почему его обычно назначают вместе с другими лекарствами, такими как карбидопа или бенсеразид, которые предотвращают его распад и помогают ему более эффективно достигать мозга.
Еще одно предостережение в отношении этого подхода заключается в том, что метаболизм леводопы может усугубить тип клеточного повреждения, называемый окислительным стрессом, который приводит к нейродегенерации болезни Паркинсона. При окислительном стрессе образуется слишком много молекул токсичных активных форм кислорода (АФК) и недостаточно антиоксидантов, чтобы уравновесить их.
Чтобы помочь преодолеть некоторые из этих проблем лечения болезни Паркинсона, исследователи разработали специализированный наноноситель, предназначенный для доставки леводопы через ГЭБ, одновременно снижая уровень АФК.
Сначала леводопа была загружена в большую молекулу, чтобы защитить ее от деградации циркулирующими ферментами. Он связан связями, чувствительными к АФК, и поэтому разрушается и высвобождает леводопу в присутствии АФК.
Эту капсулу с лекарством затем обернули вокруг золотого наностержня, свойства которого помогают повысить проницаемость ГЭБ. Затем вся система доставки была покрыта ангиопепом-2, молекулой, способной связываться с белками ГЭБ и облегчать проникновение в мозг.
Устранение основных причин заболевания
Идея состоит в том, что инкапсулированная леводопа будет безопасно и эффективно транспортироваться в мозг, где она будет высвобождаться в ответ на повышенный уровень АФК и превращаться в терапевтический дофамин. Ожидается, что выпуск чувствительных к АФК облигаций также снизит уровень токсичных АФК.
«Этот подход более эффективно устраняет основные причины болезни Паркинсона, такие как окислительный стресс… предлагая новый многообещающий путь потенциального замедления прогрессирования заболевания и улучшения качества жизни пациентов», — пишут исследователи.
В серии лабораторных экспериментов ученые показали, что их наночастицы работают по назначению и способны пересекать ГЭБ, снижая окислительный стресс и обеспечивая нейропротекцию.
Лечение, по-видимому, не вызывало какой-либо токсичности для здоровых тканей и не вызывало каких-либо нежелательных иммунных реакций у мышей при введении непосредственно в кровоток.
Ученые обнаружили, что использование луча лазерной энергии привело к увеличению проницаемости ГЭБ через золотые стержни. После лечения ГЭБ смог выздороветь.
На мышиной модели болезни Паркинсона эта комбинация лазера и наночастиц привела к значительному улучшению двигательной функции по сравнению с необработанными мышами. Стандартная комбинация леводопы с бенсеразидом также оказывала положительное влияние на двигательную активность, тогда как сама по себе леводопа этого не делала.
И наночастицы, и леводопа/бенсеразид привели к значительному повышению уровня дофамина и его метаболитов, тогда как только обработка наночастицами привела к снижению маркеров окислительного стресса. Им также удалось уменьшить повреждение дофаминергических нейронов в тканях головного мозга.
«Подводя итог, можно сказать, что значительное накопление [levodopa] и его метаболиты в головном мозге в сочетании со сниженным уровнем окислительного стресса позволяют предположить, что этот метод введения может более эффективно выполнять прием добавок дофамина и улучшать микроокружение в мозгу мышей с болезнью Паркинсона», — пишут исследователи. «Это подчеркивает его потенциал для клинического развития и применимости при лечении других заболеваний головного мозга».
