После черепно-мозговой травмы у пациента зачастую диагностируют вторичный отек мозга, сжатого внутри черепа. Ученые и медики на данный момент не имеют действенного способа лечения этого явления.
В новом исследовании ученые из Northwestern Medicine смогли значительно уменьшить отек мозга и повреждение после черепно-мозговой травмы, введя наночастицы в кровоток в течение двух часов после травмы, рассказывают авторы работы.
«Полученные результаты намного лучше, чем мы прогнозировали», — рассказывает доктор Джек Кесслер, профессор неврологии в Медицинском факультете Северо-Западного университета им. Файнберга и старший автор статьи. «Мы полагаем, что это может стать первым реальным и практическим лечением для людей с серьезными черепно-мозговыми травмами».
По словам Кесслера, наночастицы изготовлены из таблицы материалов, одобренной FDA, и могут быть легко загружены в шприц и введены сразу после черепно-мозговой травмы в полевых условиях специалистами службы неотложной медицинской помощи или в отделение неотложной помощи.
Ученые начали делать первые шаги для того, чтобы получить одобрение FDA для клинического испытания.
Согласно отчету Центров по контролю за заболеваниями 2010 года, в США травматические повреждения головного мозга поражают примерно 2,5 миллиона человек в США каждый год. Однако, эти цифры не учитывают лиц, которые не получали медицинскую помощь, имели амбулаторное лечение или получали помощь в федеральном учреждении, например, лица, служащие в армии США. Солдаты, которые служат в армии США, подвергаются высокому риску черепно-мозговой травмы.
После черепно-мозговой травмы организм запускает воспалительную реакцию, которая вызывает каскад иммунных реакций, которые приводят к отеку мозга.
«Пациент может прийти в отделение неотложной помощи, гуляя и разговаривая, но затем его мозг набухает. И после этого пациент может просто умереть», — рассказывает Кесслер. «Сейчас, единственное, что может сделать хирург, это открыть череп, чтобы снять давление, но головной мозг все равно будет продолжать «набухать»».
Как наночастицы предотвращают опасные отеки
Наночастицы работают как приманка, чтобы отвлечь иммунные клетки от зарядки в мозг и нанести больше вреда. Частицы, названные IMPS для иммуномодифицирующих наночастиц, представляют собой просто пустые оболочки и не содержат никаких лекарств или груза.
После черепно-мозговой травмы определенная популяция моноцитов — крупных белых кровяных клеток — устремляется к месту повреждения и пытается очистить от осколков поврежденные клетки мозга и секретировать воспалительные белки, которые стимулируют другие иммунные клетки. Этот иммунный каскад вызывает отек и воспаление, которые непреднамеренно повреждают окружающие здоровые ткани мозга.
Но когда ученые вводят наночастицы в кровоток вскоре после травмы, эти моноциты начинают думать, что наночастицы проникают в чужеродные материалы. Они поглощают частицы и направляют их в селезенку для утилизации. Отвлеченные моноциты больше не могут проникать в мозг и вызывать проблемы.
В ходе исследования у мышей, которые получили наночастицы после черепно-мозговой травмы, значительно уменьшился отек и половина повреждения мозговой ткани по сравнению с теми, кто не получал наночастицы. Одна из моделей травмирования имитировала закрытую черепно-мозговую травму, распространенную у людей. В этой модели моторные и зрительные функции животных улучшились после инъекции наночастиц.
«Мы предсказывали, что эффект будет, но эффект оказался поразительным. Удивительно, насколько хорошо он заметен у животных», — сообщает ведущий автор Срипад Шарма, доктор философии Фейнберг.
Шарма, который занимается неврологическими ротациями, видит потенциал для помощи молодым и профессиональным спортсменам, а также солдатам. «Эти частицы избирательно выбивают повреждающие клетки, которые начинают проникать в мозг через пару часов после травмы и достигают своего пика через три дня. Мы можем вмешаться до того, как начнется вторичное повреждение».
Ученый Стивен Миллер первоначально разработал наночастицы для введения пищевых аллергенов в иммунную систему, чтобы создать толерантность к пищевой аллергии. Микрочастицы также использовались для лечения рассеянного склероза путем введения миелина в иммунную систему, чтобы снизить его реактивность к нему.
Наночастицы для сердечного приступа, колита и вируса западно-нильского энцефалита.
Затем, в статье 2014 года Science Transal Medicine, Миллер отметил, что микрочастицы предотвращают смерть у мышей, инфицированных вирусом энцефалита Западного Нила. Это привело к работе на других моделях острого воспаления, включая сердечный приступ, колит и перитонит. Совсем недавно Миллер начал сотрудничать с Кесслером, чьи исследования направлены на повреждение головного и спинного мозга.
