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La scoperta del cervello della rana può aprire la strada per la riparazione dei difetti di nascita in esseri umani

Un nuovo studio sul cervello della rana può piombo ai modi innovatori di riparazione delle inabilità congenite in esseri umani.

Un gruppo dei ricercatori dalla Tufts University, da Universitat il de Valencia e dalla Harvard University ha scoperto che i cervelli degli embrioni di sviluppo della rana nocivi tramite l'esposizione del nicotina possono essere riparati usando “gli ionoceuticals„ che possono aiutare nel ripristino dei reticoli bioelectric nell'embrione.

Lo studio, che è stato pubblicato nelle frontiere del giornale della neuroscienza cellulare, evidenzia la possibilità delle strategie del trattamento basate sulla riparazione la cianografia o della mappa bioelectric per lo sviluppo embrionale. Lo studio può aprire la strada per sviluppare le droghe e le terapie per aiutare i difetti di nascita della riparazione in futuro.

I difetti indotti nicotina nel cervello dell
I difetti indotti nicotina nel cervello dell'embrione della rana (centro) possono essere salvati trapiantando un HCN2 che esprime la toppa sull'embrione lontano dal cervello. Gli embrioni trattati sono osservati per avere la morfologia del cervello e funzione normali (destra). La visualizzazione della testa normale dell'embrione è indicata a sinistra. Risultati simili sono veduti quando gli embrioni nicotina-esposti sono trattati con le droghe ionoceutical. (FB = forebrain; MB = mesemcefalo; Credito di immagine del hindbrain = dell'HB): Vaibhav Pai, Tufts University

Che cosa sono reticoli bioelectric?

Segnali Bioelectrical fra le celle controllo e lo sviluppo embrionale del cervello della guida. Gli studi precedenti hanno indicato che manipolare questi segnali può riparare i difetti genetici ed indurre lo sviluppo del tessuto cerebrale sano.

In uno studio ha pubblicato nel giornale della neuroscienza nel 2015, gli stessi scienziati ha rivelato che la segnalazione bioelectric gestisce l'attività della cella due che riprogramma i fattori, che hanno verificato sugli embrioni della rana graffiati Africano.

Il gruppo ha trovato che le celle comunicano anche nelle distanze lunghe nell'embrione usando i segnali bioelectrical. Le celle usano questi dati per conoscere dove formare un cervello e quanto grande i cervelli dovrebbero essere.

I risultati del loro studio corrente sono stati basati sulla loro ricerca precedente sui segnali bioelectric.

Effetti di nicotina sul cervello

Ora, il gruppo ha mirato a vedere come i segnali bioelectric possono contribuire a riparare il cervello nocivo da nicotina.

Il nicotina è uno stimolante e un alcaloide potente del parasympathomimetic che è prodotto naturalmente nella famiglia della belladonna degli impianti. Il nicotina è altamente inducente al vizio. È una delle droghe il più comunemente abusate. L'uso terapeutico primario di nicotina sta trattando la dipendenza del nicotina per eliminare il fumo.

Gli studi più iniziali hanno indicato che il nicotina può interrompere i reticoli elettrici normali nel cervello di un embrione crescente. È stato trovato che può diminuire il contrasto della cianografia bioelectric, che è una mappa dei livelli di tensione differenti intorno alle celle. Questa mappa aiuta e guida il reticolo e la crescita degli organi e dei tessuti.

Il nicotina in esseri umani è stato legato ai vari effetti sulla salute, compreso la morte del feto intrauterina, il disordine di ipersensibilità di deficit di attenzione (ADHD), la morte infantile improvvisa ed altri deficit conoscitivi di funzione. Può anche pregiudicare la memoria dell'infante e le abilità di apprendimento.

Risultati di studio

Nello studio, i ricercatori hanno applicato il nicotina agli embrioni di sviluppo della rana per generare i difetti neurali. Vogliono determinare gli interventi specifici che possono invertire gli effetti nocivi del prodotto chimico. Nello studio precedente, il gruppo ha identificato un elemento specifico nella segnalazione elettrica naturale che gestisce lo sviluppo del cervello - il channel-2 nucleotide-gated composto ciclico hyperpolarization-attivato (HCN2), che poteva riparare i reticoli bioelectric.

Nel 2015, il gruppo ha provato a riparare i difetti usando una forma di terapia genica che modifica l'espressione di HCN2. Tuttavia, nello studio corrente, nessun gene è stato utilizzato. Invece, il gruppo ha trovato che gli stessi effetti possono essere raggiunti usando le piccole droghe della molecola per stimolare i canali HCN2 che sono già presenti dentro l'embrione. Dopo, il gruppo ha dimostrato che possono risistemare le informazioni di modello elettriche che sorvegliano lo sviluppo del cervello da una posizione distante sull'embrione.

Michael Levin, l'autore di studio e un professore di Vannevar Bush di biologia alla Tufts University ha detto che lo studio è un'innovazione nell'impedire i difetti ed i difetti di nascita di tubo neurale in embrioni. Più ulteriormente, ha aggiunto che quando il gruppo ha amplificato l'espressione di HCN2 ad una distanza dal cervello, quali nelle regioni non neurali, potevano ancora impedire o riparare i difetti nel cervello.

“Le istruzioni costruire completamente sviluppato animale, compreso gli organi complessi quanto il cervello, si distribuiscono fra tutte le celle dell'embrione. Questi risultati indicano che non potremmo dovere mirare direttamente alla regione nociva e possiamo usare le droghe invece di manipolazione genetica, che apre molte opportunità per distribuzione biomedica,„ Levin abbiamo aggiunto.

Droghe terapeutiche che hanno attivato HCN2

I risultati dello studio piombo gli scienziati pensare che ci potesse essere una droga che ha attivato HCN2. Possono usare la droga per impedire i difetti nell'embrione.

Attualmente, due droghe possono attivare HCN2 - gabapentin e la lamotrigina. Sono già approvate dalla FDA e sono sicuro--uso.

Per verificare la loro ipotesi, il gruppo ha esposto gli embrioni a nicotina e li ha trattati con le droghe durante le varie fasi dello sviluppo embrionale.

Il gruppo ha scoperto che quello 68 per cento dei girini che non sono stati trattati con le droghe hanno avuti difetti del cervello. D'altra parte, gli embrioni che sono stati trattati con l'una o l'altra delle droghe hanno avuti una riduzione dei difetti del cervello. Circa soltanto 10 per cento delle rane trattate con la lamotrigina e 16 per cento di quelle trattati con il gabapentin ha avuto difetti del cervello.

“I nostri risultati e modello quantitativo identificano un meccanismo di controllo morfogenetico potente che potrebbe essere mirato a da medicina a ricupero futura che sfrutta le droghe di modulazione del canale ionico approvate per uso umano,„ il gruppo conclusivo nello studio.

Journal references:
  • Pai, V.P. Lemire, J.M., Pare, J.F.,Lin, G., Chen, Y., and Levin, M. (2015) Endogenous Gradients of Resting Potential Instructively Pattern Embryonic Neural Tissue via Notch Signaling and Regulation of Proliferation. Journal of Neuroscience. https://www.jneurosci.org/content/35/10/4366
  • Pai, V., Cervera, J., Mafe, S., Willocq, V., Lederer, E., and Levin, M. (2020). HCN2 Channel-Induced Rescue of Brain Teratogenesis via Local and Long-Range Bioelectric Repair. Frontiers in Cellular Neuroscience. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fncel.2020.00136/full
Angela Betsaida B. Laguipo

Written by

Angela Betsaida B. Laguipo

Angela is a nurse by profession and a writer by heart. She graduated with honors (Cum Laude) for her Bachelor of Nursing degree at the University of Baguio, Philippines. She is currently completing her Master's Degree where she specialized in Maternal and Child Nursing and worked as a clinical instructor and educator in the School of Nursing at the University of Baguio.

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