کشف روشی نوین برای درمان آسیب دیدگی مغزی

اخیرا محققان توانستند با قرار دادن کوله پشتی های حاوی ریز ذرات روی سلول های التهابی مهم به نام ماکروفاژها، اندازه ضایعه و التهاب ناشی از آسیب دیدگی مغزی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.

به گزارش تکناک، این رویکرد جدید این پتانسیل را دارد که یک درمان مؤثر برای آسیب‌های مغزی باشد.

در سراسر جهان در سال 2019، 27.16 میلیون مورد جدید آسیب مغزی تروماتیک (TBI) و 48.99 میلیون مورد از افراد مبتلا به TBI موجود وجود داشت. در حالی که التهاب عصبی برای ترویج بازسازی سلول و بافت بلافاصله پس از TBI مهم است، التهاب طولانی مدت می تواند منجر به آسیب ثانویه شود. فعال شدن ماکروفاژهای مقیم مغز که گلبول‌های سفید خون هستند که می‌توانند بین حالت‌های پیش‌التهابی و ضدالتهابی جابجا شوند، به‌همراه سایر سلول‌های ایمنی می‌تواند ضایعه را گسترش داده و احتمال عوارضی مانند افسردگی، نقص حسی-حرکتی و اختلال در حافظه و زوال عقل را افزایش دهد.

اکنون محققان موسسه Wyss در دانشگاه هاروارد، ماکروفاژها را برای کمک به درمان TBI به کار گرفته‌اند. ماکروفاژهای بسته بندی شده با یک کوله پشتی ریز پر از مولکول های ضد التهابی به طور قابل توجهی التهاب موضعی مغز، اندازه ضایعه و خونریزی در خوک های مبتلا به TBI را کاهش دادند.

سمیر میتراگوتری، یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: هر سال میلیون‌ها نفر از TBI رنج می‌برند، اما در حال حاضر هیچ درمانی فراتر از مدیریت علائم وجود ندارد. ما از فناوری کوله پشتی سلولی خود که قبلاً برای بهبود پاسخ التهابی ماکروفاژها به تومورهای سرطانی استفاده می کردیم، برای ارائه درمان ضد التهابی موضعی در مغز استفاده کرده ایم که به کاهش آبشار التهاب فراری که منجر به آسیب بافتی و مرگ می شود کمک می کند.

از آنجایی که سلول‌های مغز به دلیل ضربه‌ای آسیب‌زا می‌میرند، ترکیبی از سیتوکین‌های پیش‌التهابی را آزاد می‌کنند که سلول‌های ایمنی را برای ترمیم آسیب جذب می‌کنند. اما این سیتوکین ها می توانند سد خونی-مغزی را نیز مختل کنند و باعث نشت خون به مغز شوند که منجر به تورم، اختلال در تحویل اکسیژن و افزایش التهاب می شود. این یک چرخه معیوب از خونریزی و آسیب است که منجر به مرگ سلولی بیشتر می شود.

محققان بر اساس مطالعه قبلی خود در مورد اتصال کوله پشتی به ماکروفاژها، کشف کردند که این روش می تواند در موارد TBI نیز موثر باشد.

ریک لیائو، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: به طور کلی اعتقاد بر این است که درمان های ضد التهابی می توانند برای درمان TBI موثر باشند، اما تاکنون هیچ یک از آنها از نظر بالینی موثر نبوده اند. تحقیق قبلی ما با ماکروفاژها نشان داده است که می‌توانیم از فناوری کوله پشتی برای هدایت مؤثر رفتار آنها هنگام رسیدن به محل آسیب استفاده کنیم. از آنجایی که این سلول‌ها از قبل نقش فعالی در پاسخ ایمنی طبیعی بدن به TBI دارند، ما می‌توانیم آن بیولوژی موجود را برای کاهش آسیب اولیه تقویت کنیم.

کوله پشتی های سلولی از دو لایه بیرونی دگزامتازون که یک داروی استروئیدی ضد التهاب است، لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید (PLGA) و یک لایه میانی IL-4 که یک سیتوکین تنظیم کننده ایمنی است و وینیل الکل تشکیل شده است. در تحقیقات متعددی نشان داده شده است که ترکیب دگزامتازون و IL-4 باعث ایجاد یک اثر ضد التهابی هم افزایی می شود. این کوله پشتی ها دارای قطر متوسط 8.2 میکرومتر و ضخامت 914 نانومتر هستند و برای چسبیدن به سطح ماکروفاژها طراحی شده اند.

ماکروفاژهای خوک از مغز استخوان و کوله پشتی های متصل شده برای ایجاد یک مجموعه کوله پشتی-ماکروفاژ کشت داده شدند. کوله‌پشتیها به صورت داخل وریدی به خوک‌های مبتلا به TBI با آسیب به قشر که خارجی ترین لایه بافت مغز است، تجویز شدند. هفت روز بعد، ماکروفاژهای کوله پشتی در ضایعه آسیب با تراکم بیشتری نسبت به سایر نواحی مغز مشاهده شدند.

در مقایسه با خوک هایی که تزریق سالین انجام می‌دادند، درمان با کوله پشتی ماکروفاژها حجم کل ضایعه ماکروسکوپی را تا 56 درصد کاهش داد و کاهش بصری چشمگیری در میزان خونریزی ایجاد کرد (73 میلی متر مکعب در مقابل 21 میلی متر مکعب). حجم خونریزی با حجم ضایعه همبستگی مثبت داشت، که این مسئله نشان می‌دهد به شدت تحت تأثیر میزان خونریزی ضایعه در حین تکامل بوده است. کوله پشتی ماکروفاژها حجم ضایعه میکروسکوپی و ارزیابی آسیب بافت دائمی را تا 47 درصد کاهش دادند. خوک هایی که با کوله پشتی درمان شده بودند ضایعات بزرگ کمتری داشتند.

محققان میکروگلیا یا همان سلول های ترمیم کننده آسیب مغز را در ضایعات خوک های تحت درمان بررسی کردند و کاهش نشانگر پیش التهابی CD80 را در مقایسه با خوک‌های تحت درمان با سالین پیدا کردند.

نشانگرهای زیستی محیطی التهاب نیز در خوک های تحت درمان با کوله پشتی ماکروفاژ کمتر بود. 24 ساعت پس از آسیب، میزان فاکتور نکروز تومور سرم آلفا (TNF-⍺) که تنظیم کننده اصلی پاسخ های التهابی است، 82.7٪ در خوک های درمان شده در مقایسه با 117.5٪ در گروه تحت کنترل بود. هفت روز پس از آسیب، پروتئین اسیدی فیبریلاری گلیال سرم (GFAP) که نشانگر تشخیصی و پیش آگهی TBI و التهاب عصبی است، در گروه های تحت درمان (75.2٪) در مقابل خوک‌های تحت درمان با سالین (158.4٪) کمتر بود.

میزان عوارض جانبی برای خوک های تحت درمان سالین تفاوتی نداشت. هیچ نشانه ای از سمیت ناشی از درمان کوله پشتی ماکروفاژ در طحال، کبد، کلیه و ریه های این حیوانات مشاهده نشد.

حساسیت ماکروفاژها به محیط محلی خود از لحاظ تاریخی مانع از استفاده کامل دانشمندان از قابلیت های تعدیل کننده ایمنی آنها شده است. این مطالعه چشمگیر یک درمان مبتنی بر ماکروفاژ‌های جدید و قدرتمند را برای درمان التهابی که علت اصلی بسیاری از مشکلات انسانی است، به روشی مؤثر و غیرتهاجمی، توصیف می‌کند.

این مطالعه در مجله PNAS Nexus منتشر شد.