Przełomowe badania nad terapią choroby Alzheimera z użyciem nanocząstek

Jakie innowacje zastosowano w modelowaniu Alzheimera?

Badanie eksperymentalne przeprowadzone na modelu szczurzym choroby Alzheimera wykazało potencjał terapeutyczny rosuwastatyny (RZV) enkapsulowanej w nanocząstkach chitozanu. W tym prospektywnym badaniu laboratoryjnym wykorzystano 40 dorosłych szczurów Wistar podzielonych na pięć grup eksperymentalnych, w tym grupę kontrolną, grupę z indukowaną chorobą Alzheimera (Alz), oraz grupy leczone nanocząstkami (NP), rosuwastatyną (RZV) lub kombinacją obu tych substancji (RZV+NP).

Model choroby Alzheimera został wywołany poprzez obustronne wstrzyknięcie beta-amyloidu (Aβ1-42) do obszaru CA1 hipokampa szczurów. Nanocząstki chitozanu z enkapsulowaną rosuwastatyną miały średnią wielkość 50±5,1 nm, co potwierdzono metodą dynamicznego rozpraszania światła (DLS). Terapia prowadzona była przez 30 kolejnych dni poprzez podawanie doustne badanych substancji w dawkach: 200 mg/kg masy ciała dla nanocząstek chitozanu oraz 20 mg/kg masy ciała dla rosuwastatyny.

Czy terapia nanocząsteczkami zmienia funkcje poznawcze i strukturę mózgu?

Ocena funkcji poznawczych przy użyciu testu labiryntu wodnego Morrisa (MWM) wykazała istotne zaburzenia pamięci i uczenia się u szczurów z indukowaną chorobą Alzheimera w porównaniu do grupy kontrolnej. Szczury z grupy Alz+RZV+NP wykazały znaczącą poprawę w zakresie czasu ucieczki, przebytej odległości oraz czasu spędzonego w kwadrancie docelowym w porównaniu z grupą nieleczoną (Alz). Co istotne, efekt terapeutyczny był wyraźniejszy w grupie otrzymującej kombinację rosuwastatyny z nanocząstkami chitozanu niż w grupach otrzymujących te substancje oddzielnie. Zaobserwowano również zaburzenia aktywności motorycznej u szczurów z indukowaną chorobą Alzheimera, co przejawiało się zmniejszoną prędkością pływania w teście MWM.

Barwienie tkanki mózgowej metodą tioflawinową S wykazało znaczący wzrost złogów beta-amyloidu w grupach Alz i Alz+NP w porównaniu z grupą kontrolną. Natomiast w grupach Alz+RZV i Alz+RZV+NP zaobserwowano istotne zmniejszenie tych złogów. Podobnie, barwienie fioletem krezylowym oraz hematoksyliną i eozyną ujawniło zwiększoną liczbę martwych neuronów w hipokampie szczurów z grupy Alz, podczas gdy leczenie RZV+NP znacząco zmniejszyło śmiertelność komórek nerwowych. W grupach Alz i Alz+NP zaobserwowano również zwiększoną liczbę komórek mikrogleju, która uległa znacznemu zmniejszeniu w grupach Alz+RZV i Alz+RZV+NP.

Jakie molekularne mechanizmy wspierają działanie terapii?

Analiza ekspresji genów wykazała, że indukcja choroby Alzheimera spowodowała znaczące obniżenie ekspresji genów calbindin, DCX i NeuroD1 – markerów różnicujących się neuronów. Terapia rosuwastatyną w nanocząstkach chitozanu spowodowała wzrost ekspresji tych genów, choć istotny statystycznie wzrost zaobserwowano tylko dla genu DCX w grupie Alz+RZV+NP. DCX jest markerem niedojrzałych neuronów w warstwie komórek ziarnistych zakrętu zębatego, calbindin jest markerem dojrzałych komórek, a NeuroD1 jest czynnikiem różnicowania dla neurogenezy, kluczowym dla prawidłowego rozwoju zakrętu zębatego.

Badanie immunohistochemiczne wykazało, że ekspresja białek NeuN i neurofilamentu – markerów dojrzałych neuronów – była znacząco obniżona w tkance mózgowej wszystkich grup z indukowaną chorobą Alzheimera w porównaniu z grupą kontrolną. Jednakże w grupach Alz+RZV i Alz+RZV+NP zaobserwowano istotny wzrost ekspresji tych białek w porównaniu z grupą Alz, przy czym efekt był silniejszy w grupie otrzymującej kombinację rosuwastatyny z nanocząstkami.

Wyniki tego badania potwierdzają hipotezę, że rosuwastatyna, szczególnie w połączeniu z nanocząstkami chitozanu, może zmniejszać akumulację beta-amyloidu, ograniczać apoptozę komórek nerwowych i poprawiać funkcje poznawcze w eksperymentalnym modelu choroby Alzheimera. Mechanizm działania może obejmować modulację ekspresji genów związanych z neurogenezą oraz białek strukturalnych neuronów. Statyny, w tym rosuwastatyna, mogą zmniejszać produkcję beta-amyloidu poprzez hamowanie enzymu beta-sekretazy zaangażowanego w jego produkcję. Ponadto, statyny, bogate w właściwości antyoksydacyjne, mogą redukować neurozapalenie związane z chorobą Alzheimera poprzez hamowanie aktywacji mikrogleju.

Badanie to dostarcza cennych informacji na temat potencjalnego zastosowania statyn, w szczególności rosuwastatyny w nanocząstkach chitozanu, jako strategii terapeutycznej w chorobie Alzheimera. Wykorzystanie nanotechnologii może zwiększać biodostępność leku w ośrodkowym układzie nerwowym, co przekłada się na lepsze efekty terapeutyczne. Konieczne są jednak dalsze badania przedkliniczne i kliniczne, aby potwierdzić skuteczność i bezpieczeństwo tej metody leczenia u ludzi.

Podsumowanie

Badanie eksperymentalne na szczurach z indukowaną chorobą Alzheimera wykazało skuteczność terapeutyczną rosuwastatyny (RZV) enkapsulowanej w nanocząstkach chitozanu. W eksperymencie wykorzystano 40 szczurów Wistar podzielonych na pięć grup, którym podawano różne kombinacje substancji aktywnych. Terapia kombinowana RZV z nanocząstkami wykazała najlepsze efekty w poprawie funkcji poznawczych, co potwierdzono testem labiryntu wodnego Morrisa. Zaobserwowano znaczące zmniejszenie złogów beta-amyloidu oraz redukcję śmiertelności neuronów w grupie otrzymującej kombinowaną terapię. Badania molekularne wykazały pozytywny wpływ terapii na ekspresję genów związanych z neurogenezą oraz białek strukturalnych neuronów. Wykorzystanie nanotechnologii może zwiększać biodostępność leku w ośrodkowym układzie nerwowym, co przekłada się na lepsze efekty terapeutyczne, jednak konieczne są dalsze badania kliniczne potwierdzające skuteczność tej metody u ludzi.

Bibliografia

Modiri Armita, Abdolmaleki Zohreh and Paryani Mohammad Reza. The effect of rosuvastatin coated by nano-chitosan on developing hippocampus: association with hippocampal neurogenesis and memory in an Alzheimer’s induced model of rats. Anatomy & Cell Biology 2025, 58(1), 61-75. DOI: https://doi.org/10.5115/acb.24.250.