Болезнь Паркинсона. Улучшение доставки лекарств ультразвуком

Современная медицина продолжает делать огромные шаги вперед в лечении нейродегенеративных заболеваний. Недавние клинические испытания с использованием фокусированного ультразвука и микропузырьков для улучшения проникновения лекарственной терапии в головной мозг у пациентов с болезнью Альцгеймера и Паркинсона показали высокую эффективность на мышах. Этот инновационный подход открывает новые горизонты в борьбе с такими сложными заболеваниями.

Что такое гематоэнцефалический барьер и почему он важен?

Гематоэнцефалический барьер – это тонкая мембрана, которая отделяет центральную нервную систему (головной и спинной мозг) от системы кровообращения. Она препятствует проникновению молекул с диаметром более 400, что защищает мозг от токсинов, но также ограничивает доставку лекарственных препаратов. Это стало одной из ключевых проблем в разработке эффективных методов лечения для пациентов с болезнью Паркинсона и Альцгеймера.

Как работают микропузырьки?

Микропузырьки – это синтезированные вещества размером с человеческий эритроцит, которые вводятся внутривенно. Они безопасно циркулируют в кровеносной системе и взаимодействуют с направленным ультразвуком, создавая временные отверстия в стенках кровеносных сосудов. Эти отверстия позволяют лекарственным веществам проникать в головной мозг, что ранее было невозможно.

Фокусированный ультразвук и лечение болезни Паркинсона

Исследователи из Columbia Engineering провели революционное исследование, используя транскраниальный фокусированный ультразвук в сочетании с микропузырьками. Они вводили нейротрофические факторы – молекулы, поддерживающие рост и выживание нейронов, такие как глиотический нейротрофический фактор и нейротурин. Эти вещества ранее показали положительный эффект на животных моделях болезни Паркинсона.

Ученые использовали модель ранней стадии болезни Паркинсона у мышей, чтобы проверить, улучшается ли доставка нейротрофических веществ в ключевые области мозга, такие как черная субстанция и дорсальный стриатум. Результаты показали, что комбинация фокусированного ультразвука и микропузырьков значительно увеличила проникновение лекарств в мозг, что привело к увеличению количества нервных клеток и волокон, а также повышению уровня дофамина.

Прорыв в лечении нейродегенеративных заболеваний

«Это первый случай, когда кто-либо смог восстановить допаминергический путь с помощью доступных лекарств на ранних стадиях болезни Паркинсона», – отметила Э. Конофагу, ведущий автор исследования. Данное исследование демонстрирует, что применение фокусированного ультразвука на ранних стадиях болезни Паркинсона не только замедляет прогрессирование нейродегенерации, но и улучшает функции нейронов.

Результаты также открывают новые терапевтические возможности для лечения других заболеваний центральной нервной системы, таких как болезнь Альцгеймера. Использование фокусированного ультразвука и микропузырьков может стать ключом к созданию эффективных методов доставки лекарств в мозг.

От прошлого к будущему: эволюция лечения

Еще совсем недавно у пациентов с болезнью Паркинсона не было таких эффективных методов лечения, как леводопа или глубинная стимуляция мозга. Сегодня мы уже активно используем фокусированный ультразвук под контролем МРТ для лечения тремора и ригидности. А в ближайшем будущем этот метод может стать основой для улучшения доставки лекарств при болезни Паркинсона, что откроет новые горизонты в борьбе с этим недугом.

Заключение

Исследования с использованием фокусированного ультразвука и микропузырьков дают надежду миллионам пациентов по всему миру. Этот инновационный метод не только улучшает доставку лекарств, но и может стать основой для лечения сложнейших нейродегенеративных заболеваний. Мы живем в эпоху, когда наука и медицина объединяются, чтобы изменить жизнь пациентов к лучшему.

Улучшение проникновения лекарственной терапии в черную субстанцию с использованием фокусированного ультразвука при ранней форме болезни Паркинсона. Предпосылки для проведения исследования: Под воздействием фокусированного ультразвука внутривенно введенные микропузырьки (microbubles) вызывают обратимое открытие гематоэнцефалического барьера, что позволяет лекарственным препаратам проникать в головной мозг и оказывать лечебное воздействие, но только в определенных участках, где требуется терапевтической воздействие.

Клинические испытания с использованием фокусированного ультразвука и микропузырьков для улучшения проникновения лекарственной терапии в головной мозг у пациентов с болезнью Альцгеймера показали высокую эффективность. Краткая информационная справка: Гематоэнцефалический барьер – тонкая мембрана, которая отделяет центральную нервную систему (головной и спинной мозг) от системы кровообращения и препятствует проникновению молекул с диаметром более 400. Однако многие лекарственные препараты не проходят этот барьер из-за массы своих молекул. Микропузырьки (microbubbles) – округлые вещества, синтезированные из белка, размером с человеческий эритроцит, которые вводятся внутривенно в систему кровообращения и безопасно циркулируют по кровеносной системе. Их поверхность отражает направленный ультразвук и повреждает стенку кровеносного сосуда. Через полученное отверстие лекарственные вещества проникают в вещество головного мозга [1]. Неспособность преодолеть гематоэнцефалический барьер лекарственными препаратами препятствует разработке успешных методов лечения пациентов с нейродегенеративными нарушениями, такими как болезнь Паркинсона. Стремясь улучшить доставку лечения в мозг, команда из Columbia Engineering использовала транскраниальный фокусированный ультразвук в сочетании с внутривенно введенными микропузырьками, содержащими нейротрофические факторы, чтобы создать временные отверстия в гематоэнцефалическом барьере. Нейротрофические факторы представляют собой семейство молекул, в основном небольших белков, которые поддерживают рост, выживание и дифференцировку, как развивающихся, так и зрелых нейронов. В качестве нейротрофических веществ в исследовании использовались глиотический нейротрофический фактор и нейротурин, которые положительно влияли на животных моделях Паркинсона. Ранее исследователи уже доказали, что фокусированный ультразвук облегчал доставку нейротурина в ключевые области, ответственные за развитие болезни Паркинсона в мозге мышей. Ученые использовали модель ранней стадии болезни Паркинсона у мышей, чтобы проверить, улучшается ли доставка нейротрофических веществ в черную субстанцию ​​и дорсальный стриатум под воздействием фокусированного ультразвука и микропузырьков. В отличие от только ультразвуковых или нейротрофических факторов, их комбинация уменьшает повреждение, позволяя проникать этим молекулам в мозг. Исследователи обнаружили увеличение количества нервных клеток и нервных волокон, а также повышение уровня дофамина при использовании комбинированного лечения. Результаты данного исследования свидетельствуют о том, что применение фокусированного ультразвука на ранних стадиях болезни Паркинсона улучшает доставку нейротрофических веществ в головной мозг, которые блокируют быстрое прогрессирование нейродегенерации при одновременном улучшении функции нейронов. Это первый случай, когда кто-либо смог восстановить допаминергический путь с помощью доступных лекарств на ранних стадиях болезни Паркинсона», – сказала Э. Конофагу, ведущий автор исследования в пресс-релизе. Исследование показало, что использование фокусированного ультразвука в сочетании с внутривенной инъекцией микропузырьков улучшало проникновение лекарственной терапии в головной мозг мышей, у которых была вызвана ранняя форма болезни Паркинсона. Данная научная работа открывает новые терапевтические возможности для раннего лечения заболеваний центральной нервной системы!

Источники:

https://www.bme.columbia.edu/news/konofagou-ultrasound-dopaminergic-pathway

Karakatsani, M.E., Wang, S., Samiotaki, G., Kugelman, T., Olumolade, O.O., Acosta, C., Sun, T., Han, Y., Kamimura, H.A., Jackson-Lewis, V. and Przedborski, S., 2019. Amelioration of the nigrostriatal pathway facilitated by ultrasound-mediated neurotrophic delivery in early Parkinson’s disease. Journal of Controlled Release, 303, pp.289-301. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168365919301907