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Maneira nova do legado dos pesquisadores do MIT de controlar remotamente a liberação da hormona

Os níveis anormais de hormonas de esforço tais como a adrenalina e o cortisol são ligados a uma variedade de desordens da saúde mental, incluindo a depressão e a desordem de esforço posttraumatic (PTSD). Os pesquisadores do MIT têm planejado agora uma maneira de controlar remotamente a liberação destas hormonas da glândula ad-renal, usando nanoparticles magnéticos.

Esta aproximação poderia ajudar cientistas a aprender mais sobre como a liberação da hormona influencia a saúde mental, e poderia eventualmente oferecer uma maneira nova de tratar desordens hormona-ligadas, os pesquisadores dizem.

Nós estamos olhando como podemos nós estudamos e tratamos eventualmente desordens do esforço modulando a função periférica do órgão, um pouco do que fazendo algo altamente invasor no sistema nervoso central.”

Polina Anikeeva, professor do MIT da ciência e da engenharia de materiais e do cérebro e de ciências cognitivas

Para conseguir o controle sobre a liberação da hormona, Dekel Rosenfeld, um postdoc MIT-Technion no grupo de Anikeeva, desenvolveu os nanoparticles magnéticos especializados que podem ser injectados na glândula ad-renal. Quando expor a um campo magnético fraco, as partículas aquecem-se acima ligeira, ativando os canais calor-responsivos que provocam a liberação da hormona. Esta técnica pode ser usada para estimular profundamente um órgão no corpo com invasiveness mínimo.

Anikeeva e Alik Widge, um professor adjunto do psiquiatria na universidade de Minnesota e um research fellow anterior no instituto do Picower do MIT para a aprendizagem e a memória, são os autores superiores do estudo. Rosenfeld é o autor principal do papel, que aparece hoje em avanços da ciência.

Hormonas de controlo

O laboratório de Anikeeva tem planejado previamente diversos nanomaterials magnéticos novos, incluindo as partículas que podem liberar drogas em horas precisas em lugar específicos no corpo.

No estudo novo, a equipa de investigação quis explorar a ideia de tratar desordens do cérebro manipulando os órgãos que são fora do sistema nervoso central mas influenciá-la através da liberação da hormona. Um exemplo conhecido é a linha central (HPA) hypothalamic-pituitário-ad-renal, que regula a resposta do esforço nos mamíferos. As hormonas segregadas pela glândula ad-renal, incluindo o cortisol e a adrenalina, jogam papéis importantes na depressão, no esforço, e na ansiedade.

“Algumas desordens que nós consideramos neurológico podemos ser tratáveis da periferia, se nós podemos aprender modular um pouco aqueles circuitos locais do que indo para trás aos circuitos globais no sistema nervoso central,” diz Anikeeva, que é um membro do laboratório de investigação do MIT da eletrônica e do instituto de McGovern para a pesquisa do cérebro.

Como um alvo para estimular a liberação da hormona, os pesquisadores decidiram nos canais do íon que controlam o fluxo do cálcio em pilhas ad-renais. Aqueles canais do íon podem ser activados por uma variedade de estímulos, incluindo o calor. Quando o cálcio corre através dos canais abertos em pilhas ad-renais, as pilhas começam a bombear para fora hormonas. “Se nós queremos modular a liberação daquelas hormonas, nós precisamos de poder modular essencialmente o influxo do cálcio em pilhas ad-renais,” Rosenfeld diz.

Ao contrário da pesquisa precedente no grupo de Anikeeva, nesta estimulação magnetothermal do estudo foi aplicado para modular a função das pilhas sem artificial introduzir nenhuns genes.

Para estimular estes canais calor-sensíveis, que ocorrem naturalmente em pilhas ad-renais, os pesquisadores projectaram os nanoparticles feitos da magnetita, um tipo de óxido de ferro esse cristais magnéticos minúsculos dos formulários aproximadamente 1/5000 da espessura de um cabelo humano. Nos ratos, encontraram que estas partículas poderiam ser injectadas directamente nas glândulas ad-renais e permanecer lá no mínimo seis meses. Quando os ratos foram expor a um campo magnético fraco -- aproximadamente 50 millitesla, 100 vezes mais fracos do que os campos usados para a ressonância magnética (MRI) -- as partículas calorosos acima por aproximadamente 6 graus de Celsius, bastante para provocar os canais do cálcio para abrir sem danificar algum tecido circunvizinho.

O canal calor-sensível que visaram, conhecido como TRPV1, é encontrado em muitos neurônios sensoriais durante todo o corpo, incluindo os receptors da dor. Os canais TRPV1 podem ser activados pelo capsaicin, o composto orgânico que dá a pimentas de pimentão seu calor, assim como pela temperatura. São encontrados através da espécie mamífera, e pertencem a uma família de muitos outros canais que são igualmente sensíveis ao calor.

Esta estimulação provocou uma precipitação da hormona -- produção de duplicação do cortisol e noradrenaline de impulso por aproximadamente 25 por cento. Isso conduziu a um aumento mensurável nas frequências cardíacas dos animais.

Tratando o esforço e a dor

Os pesquisadores planeiam agora usar esta aproximação para estudar como a liberação da hormona afecta PTSD e outras desordens, e dizem que eventualmente poderia ser adaptado tratando tais desordens. Este método ofereceria uma alternativa muito menos invasora aos tratamentos potenciais que envolvem implantar um dispositivo médico para estimular electricamente a liberação da hormona, que não é praticável nos órgãos tais como as glândulas ad-renais que são macias e altamente vascularized, os pesquisadores diz.

Uma outra área onde esta estratégia poderia manter a promessa está no tratamento da dor, porque os canais calor-sensíveis do íon são encontrados frequentemente nos receptors da dor.

“Poder modular os receptors da dor com esta técnica potencial permitirá que nós estudem a dor, para controlar a dor, e para ter algumas aplicações clínicas no futuro, que esperançosamente podem oferecer que uma alternativa às medicamentações ou aos implantes para a dor crônica,” Anikeeva diz. Com posterior investigação da existência de TRPV1 em outros órgãos, a técnica pode potencial ser estendida a outros órgãos periféricos tais como o sistema digestivo e o pâncreas.