Da concussão ao Alzheimer: Mini

Resumo:Os pesquisadores desenvolveram uma “lesão cerebral traumática (TCE) em um chip” para explorar as ligações entre concussões e a doença de Alzheimer.

Usando aglomerados de neurônios de ratos embrionários, eles expuseram o “cérebro em miniatura” a forças G que imitam aquelas experimentadas por jogadores de futebol. Eles encontraram um aumento imediato na acroleína, uma molécula ligada a doenças neurodegenerativas, e um aumento significativo no enrolamento incorreto da beta-amilóide 42 (AB42), uma proteína associada à doença de Alzheimer.

O dispositivo também serviu para testar potenciais tratamentos, como a hidralazina, na redução dos níveis de acroleína e AB42.

Principais fatos:

Fonte:Universidade de Purdue

Quanto tempo decorre entre uma pancada na cabeça e o início dos danos associados à doença de Alzheimer?

Um dispositivo que permite rastrear os efeitos da força concussiva em um conjunto funcional de células cerebrais sugere que a resposta está em horas. A “lesão cerebral traumática (TCE) num chip” que está a ser desenvolvida na Universidade de Purdue abre uma janela para uma causa e efeito que se anuncia com o passar das décadas, mas é extremamente difícil de rastrear até às suas origens.

“Estamos basicamente criando um cérebro em miniatura que podemos atingir e depois estudar”, disse Riyi Shi, pesquisador principal e professor dotado de Neurociência Aplicada Mari Hulman George na Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade de Purdue.

“Sabemos que existe uma ligação entre o TCE e a doença de Alzheimer; isso está bem estabelecido na observação clínica. Mas descobrir o caminho básico e essencial não é fácil. Com o TBI num chip, somos capazes de testar muitas hipóteses que seriam muito difíceis de fazer em animais vivos.”

Em um estudo publicado recentemente no Lab on a Chip, uma equipe de pesquisa liderada por Shi submeteu grupos funcionais de neurônios cultivados de camundongos embrionários a três golpes de força de 200 g, cada um aproximando-se do limite superior do que um jogador de futebol recebe em um único golpe. .

O trauma leva a um aumento imediato na produção de acroleína – uma molécula associada ao estresse oxidativo e a doenças neurodegenerativas – e a um aumento nos aglomerados mal dobrados da proteína beta amilóide 42 (AB42), que é encontrada em massas chamadas placas no cérebro das pessoas. com doença de Alzheimer. Experimentos adicionais traçaram as ligações entre impacto, acroleína e AB42.

O dispositivo também pode ser usado para testar possíveis terapêuticas, incluindo medicamentos conhecidos por reduzir os níveis de acroleína.

No estudo atual, a equipe de Shi usou o dispositivo para mostrar que a droga hidralazina, um conhecido eliminador de acroleína aprovado pela Food and Drug Administration dos EUA para reduzir a pressão arterial, reduz a quantidade de acroleína e os níveis de AB42 mal dobrado produzidos no cluster. de neurônios após um golpe.

Shi, que tem uma longa história de estudo de doenças neurodegenerativas, acroleína e hidralazina, disse que o TCE num chip permitiu uma descoberta que ele buscou ao longo de duas décadas de estudo.

“Agora que sabemos o que está acontecendo, há algo que possamos fazer a respeito? E a resposta é sim”, disse Shi, que também é membro do Purdue Institute for Integrative Neuroscience.

“A acroleína depende do tempo; quanto mais tempo estiver lá, mais agregação AB42 causará. Aqui mostramos que se reduzirmos a acroleína com este medicamento, podemos diminuir a inflamação e a agregação de AB42.”

O dispositivo, fabricado sob medida no Purdue Center for Paralysis Research, usa um pêndulo para fornecer uma força G específica a uma pequena câmara que abriga um conjunto de 250 mil neurônios sustentados por um leito de nutrientes.

Um conjunto microeletrônico embutido na câmara mede a atividade elétrica dos neurônios, que sustentará padrões de disparo funcionais por várias semanas, enquanto uma porta de visualização clara permite a observação microscópica dos neurônios.

Os pesquisadores removem o aglomerado de neurônios da câmara em intervalos para realizar medições bioquímicas específicas.

“Há várias coisas únicas que fazemos aqui, mas uma das maiores é que você pode atingir esse chip sem danificá-lo, para poder causar impacto em um modelo vivo e continuar a estudá-lo”, disse Shi.