Nanofibras peptídicas autoensambladas, mostrado aquí, forman un hidrogel que mejora la supervivencia de las neuronas corticales después de una lesión cerebral traumática en ratas. Crédito:Biplab Sarkar y Vivek Kumar
Lesión cerebral traumática (TBI):definida como un golpe, golpe o sacudida en la cabeza que interrumpe el funcionamiento normal del cerebro; envió a 2.5 millones de personas en los EE. UU. a la sala de emergencias en 2014, según las estadísticas de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. Hoy dia, los investigadores informan de un hidrogel peptídico autoensamblante que, cuando se inyecta en el cerebro de ratas con TBI, aumento de la regeneración de vasos sanguíneos y supervivencia neuronal.
Los investigadores presentarán sus resultados en la reunión y exposición nacional de otoño de 2019 de la American Chemical Society (ACS).
"Cuando pensamos en las lesiones cerebrales traumáticas, pensamos en soldados y atletas, "dice Biplab Sarkar, Doctor., quién presenta el trabajo en la reunión. "Pero la mayoría de las lesiones cerebrales cerebrales ocurren cuando las personas se caen o se ven involucradas en accidentes automovilísticos. A medida que la edad promedio del país sigue aumentando, en particular, también aumentará el número de accidentes relacionados con caídas ".
Las LCT abarcan dos tipos de lesiones. La lesión primaria es el resultado del daño mecánico inicial a las neuronas y otras células del cerebro. así como vasos sanguíneos. Lesiones secundarias que puede ocurrir segundos después del TBI y durar años, incluyen el estrés oxidativo, inflamación y alteración de la barrera hematoencefálica. "La lesión secundaria crea este entorno neurotóxico que puede provocar efectos cognitivos a largo plazo, "Dice Sarkar. Por ejemplo, Los sobrevivientes de TBI pueden experimentar un control motor deficiente y una mayor tasa de depresión, él dice. En la actualidad, No existe un tratamiento regenerativo eficaz para las LCT.
Sarkar y Vivek Kumar, Doctor., el investigador principal del proyecto, Quería desarrollar una terapia que pudiera ayudar a tratar lesiones secundarias. "Queríamos poder regenerar nuevos vasos sanguíneos en el área para restaurar el intercambio de oxígeno, que se reduce en pacientes con TCE, "Sarkar dice." Además, queríamos crear un entorno en el que las neuronas pudieran recibir apoyo e incluso prosperar ".
Los investigadores, ambos en el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey, había desarrollado previamente péptidos que pueden autoensamblarse en hidrogeles cuando se inyectan en roedores. Al incorporar fragmentos de secuencias de proteínas particulares en los péptidos, el equipo puede darles diferentes funciones. Por ejemplo, Sarkar y Kumar desarrollaron previamente hidrogeles de péptidos angiogénicos que hacen crecer nuevos vasos sanguíneos cuando se inyectan debajo de la piel de ratones.
Para adaptar su tecnología al cerebro, Sarkar y Kumar modificaron las secuencias de péptidos para hacer que las propiedades materiales del hidrogel se parecieran más a las del tejido cerebral. que es más suave que la mayoría de los demás tejidos del cuerpo. También adjuntaron una secuencia de una proteína neuroprotectora llamada ependimina. Los investigadores probaron el nuevo hidrogel peptídico en un modelo de rata de TBI. Cuando se inyecta en el lugar de la lesión, los péptidos se autoensamblaron en un hidrogel que actuó como un nicho neuroprotector al que las neuronas podrían unirse.
Una semana después de inyectar el hidrogel, el equipo examinó los cerebros de las ratas. Descubrieron que en presencia del hidrogel, la supervivencia de las células cerebrales mejoró drásticamente, dando como resultado aproximadamente el doble de neuronas en el sitio de la lesión en las ratas tratadas que en los animales de control con lesión cerebral. Además, los investigadores vieron signos de formación de nuevos vasos sanguíneos. "Vimos algunos indicios de que las ratas del grupo tratado eran más ambulatorias que las del grupo de control, pero necesitamos hacer más experimentos para cuantificar eso, "Dice Sarkar.
Según Kumar, Uno de los próximos pasos será estudiar el comportamiento de los animales tratados para evaluar su recuperación funcional de TBI. Los investigadores también están interesados en tratar ratas con una combinación de su péptido angiogénico anterior y su nueva versión neurogénica para ver si esto podría mejorar la recuperación. Y finalmente, planean averiguar si los hidrogeles peptídicos funcionan para lesiones cerebrales más difusas, como conmociones cerebrales. "Hemos visto que podemos inyectar estos materiales en una lesión definida y obtener una buena regeneración de tejidos, pero también estamos colaborando con diferentes grupos para averiguar si podría ayudar con los tipos de lesiones que vemos en los soldados, veteranos e incluso personas que trabajan en sitios de construcción que sufren lesiones por explosión, "Dice Kumar.