Los niveles anormales de hormonas del estrés como la adrenalina y el cortisol están relacionados con una variedad de trastornos de salud mental, incluida la depresión y el trastorno por estrés postraumático (TEPT). Los investigadores del MIT ahora han ideado una forma de controlar de forma remota la liberación de estas hormonas de la glándula suprarrenal. utilizando nanopartículas magnéticas.

Este enfoque podría ayudar a los científicos a aprender más sobre cómo la liberación de hormonas influye en la salud mental. y eventualmente podría ofrecer una nueva forma de tratar los trastornos relacionados con las hormonas, dicen los investigadores.

"Estamos buscando cómo podemos estudiar y eventualmente tratar los trastornos de estrés modulando la función de los órganos periféricos, en lugar de hacer algo altamente invasivo en el sistema nervioso central, "dice Polina Anikeeva, profesor del MIT de ciencia e ingeniería de materiales y de ciencias cognitivas y del cerebro.

Para lograr el control sobre la liberación de hormonas, Dekel Rosenfeld, un postdoctorado del MIT-Technion en el grupo de Anikeeva, ha desarrollado nanopartículas magnéticas especializadas que pueden inyectarse en la glándula suprarrenal. Cuando se expone a un campo magnético débil, las partículas se calientan ligeramente, activando canales sensibles al calor que desencadenan la liberación de hormonas. Esta técnica se puede utilizar para estimular un órgano profundo del cuerpo con mínima invasión.

Anikeeva y Alik Widge, profesor asistente de psiquiatría en la Universidad de Minnesota y ex investigador del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT, son los autores principales del estudio. Rosenfeld es el autor principal del artículo, que aparece hoy en Avances de la ciencia .

Controlar las hormonas

El laboratorio de Anikeeva ha diseñado previamente varios nanomateriales magnéticos novedosos, incluidas las partículas que pueden liberar fármacos en momentos precisos en lugares específicos del cuerpo.

En el nuevo estudio, el equipo de investigación quería explorar la idea de tratar los trastornos del cerebro manipulando órganos que están fuera del sistema nervioso central pero que influyen en él a través de la liberación de hormonas. Un ejemplo bien conocido es el eje hipotalámico-pituitario-adrenal (HPA), que regula la respuesta al estrés en mamíferos. Hormonas secretadas por la glándula suprarrenal, incluyendo cortisol y adrenalina, juegan un papel importante en la depresión, estrés, y ansiedad.

"Algunos trastornos que consideramos neurológicos pueden tratarse desde la periferia, si podemos aprender a modular esos circuitos locales en lugar de volver a los circuitos globales del sistema nervioso central, "dice Anikeeva, quien es miembro del Laboratorio de Investigación de Electrónica del MIT y del Instituto McGovern de Investigación del Cerebro.

Como objetivo para estimular la liberación de hormonas, los investigadores se decidieron por los canales iónicos que controlan el flujo de calcio hacia las células suprarrenales. Esos canales iónicos pueden activarse mediante una variedad de estímulos, incluido el calor. Cuando el calcio fluye a través de los canales abiertos hacia las células suprarrenales, las células comienzan a bombear hormonas. "Si queremos modular la liberación de esas hormonas, Necesitamos poder modular esencialmente la entrada de calcio en las células suprarrenales, "Dice Rosenfeld.

A diferencia de la investigación anterior en el grupo de Anikeeva, En este estudio se aplicó estimulación magnetotérmica para modular la función de las células sin introducir ningún gen artificialmente.

Para estimular estos canales sensibles al calor, que ocurren naturalmente en las células suprarrenales, los investigadores diseñaron nanopartículas hechas de magnetita, un tipo de óxido de hierro que forma pequeños cristales magnéticos de aproximadamente 1/5000 del grosor de un cabello humano. En ratas encontraron que estas partículas podían inyectarse directamente en las glándulas suprarrenales y permanecer allí durante al menos seis meses. Cuando las ratas fueron expuestas a un campo magnético débil, alrededor de 50 militesla, 100 veces más débiles que los campos utilizados para la resonancia magnética (MRI):las partículas se calientan aproximadamente a 6 grados Celsius, lo suficiente para hacer que los canales de calcio se abran sin dañar el tejido circundante.

El canal sensible al calor al que apuntaron, conocido como TRPV1, se encuentra en muchas neuronas sensoriales de todo el cuerpo, incluidos los receptores del dolor. Los canales TRPV1 pueden activarse con capsaicina, el compuesto orgánico que le da a los chiles su picante, así como por temperatura. Se encuentran en todas las especies de mamíferos, y pertenecen a una familia de muchos otros canales que también son sensibles al calor.

Esta estimulación desencadenó una oleada de hormonas, duplicando la producción de cortisol y aumentando la noradrenalina en aproximadamente un 25 por ciento. Eso condujo a un aumento mensurable en la frecuencia cardíaca de los animales.

Tratar el estrés y el dolor

Los investigadores ahora planean utilizar este enfoque para estudiar cómo la liberación de hormonas afecta el TEPT y otros trastornos. y dicen que eventualmente podría adaptarse para tratar tales trastornos. Este método ofrecería una alternativa mucho menos invasiva a los posibles tratamientos que implican la implantación de un dispositivo médico para estimular eléctricamente la liberación de hormonas. lo cual no es factible en órganos como las glándulas suprarrenales que son blandas y muy vascularizadas, dicen los investigadores.

Otra área en la que esta estrategia podría ser prometedora es en el tratamiento del dolor, porque los canales iónicos sensibles al calor se encuentran a menudo en los receptores del dolor.

"Poder modular los receptores del dolor con esta técnica nos permitirá estudiar el dolor, controlar el dolor, y tener algunas aplicaciones clínicas en el futuro, que, con suerte, puede ofrecer una alternativa a los medicamentos o implantes para el dolor crónico, "Dice Anikeeva. Con una mayor investigación de la existencia de TRPV1 en otros órganos, la técnica puede extenderse potencialmente a otros órganos periféricos como el sistema digestivo y el páncreas.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.