Алисия гэб: Метамфетамин помог лекарствам пройти через гематоэнцефалический барьер |

Содержание

Метамфетамин помог лекарствам пройти через гематоэнцефалический барьер

Ученые выяснили, что низкие дозы метамфетамина облегчают кавеолярный транспорт других веществ через гематоэнцефалический барьер. Распространяется это как на небольшие молекулы, так и на белки, а значит, метамфетамин может стать универсальным вспомогательным веществом для доставки лекарств в центральную нервную систему. Авторы статьи, препринт которой доступен на портале bioRxiv, опробовали метамфетамин в качестве дополнения к химиотерапии для лечения модели глиобластомы у мышей, и животные прожили дольше.

Центральная нервная система отделена от кровеносных сосудов гематоэнцефалическим барьером, который не дает проникнуть в мозг «посторонним» веществам. Что пускать, а что не пускать, решают клетки эндотелия, которые образуют физическую преграду, и чтобы доставить лекарства в мозг, ученые пытаются обмануть именно их.

Один из предложенных способов «протаскивать» лекарства сквозь гематоэнцефалический барьер — при помощи метамфетамина. Это наркотическое вещество в концентрации более десяти микромоль на литр нарушает (иногда необратимо) плотные контакты между эндотелиальными клетками, и в барьере появляются бреши. В небольших же дозах метамфетамин тоже увеличивает проводимость гематоэнцефалического барьера, но не физически нарушая его, а усиливая везикулярный транспорт жидкостей сквозь клетки.

Ученые из Великобритании и Ирландии под руководством Патрика Туровски (Patric Turowski) из Университетского колледжа Лондона исследовали механизм воздействия метамфетамина на гематоэнцефалический барьер. Для этого создали модель ex vivo перфузии мозга грызунов — в сонные артерии животных сразу после смерти вставляли катетеры, а яремные вены обрезали. По катетерам через мозг пропускали растворы, которые сохраняли целостность сосудистой сети и гематоэнцефалического барьера. В раствор, который вводили через один из катетеров, добавляли метамфетамин, а второй служил контролем.

Для начала убедились в целостности гематоэнцефалического барьера — для этого в сонные артерии крыс ввели краситель, который в норме не проходит через барьер. Затем в один из двух растворов добавили метамфетамин в концентрации один микромоль на литр. Через 60 минут сосудистую сеть промыли, чтобы краситель остался только там, где прошел сквозь гематоэнцефалический барьер.

В том полушарии, через которое пропускали раствор с метамфетамином, краситель прошел сквозь барьер и накопился в мозге, а во втором (контрольном) полушарии этого не произошло. С помощью электронной микроскопии обнаружили, что отростки астроцитов после воздействия метамфетамина увеличились в размерах и сжали капилляры. Плотные контакты между эндотелиальными клетками были сохранены, и краситель не накапливался в них, зато внутри этих клеток было много везикул с красителем.

Везикулы с красителем в эндотелии крыс напоминали кавеолы (мембранные впячивания), и исследователи предположили, что краситель проходил через гематоэнцефалический барьер при помощи кавеолярного эндоцитоза. Чтобы проверить это, эксперимент повторили с мышами без гена кавеолина Cav1, у которых нет кавеол, — у этих животных краситель не проникал через гематоэнцефалический барьер. Ученые заключили, что метамфетамин облегчает именно кавеолярный транспорт веществ через эндотелий.

Метамфетамин помог пройти через гематоэнцефалический барьер не только красителям — также вместе с наркотиком в мозг попали небольшие молекулы доксорубицина, который используют в химиотерапии злокачественных опухолей, и рекомбинантный белок с противоопухолевым действием афлиберцепт массой около ста килодальтон.

Наконец, действие метамфетамина на проницаемость гематоэнцефалического барьера исследовали in vivo. Мышам с моделью глиобластомы (с человеческими опухолевыми клетками) вводили доксорубицин с метамфетамином, а контрольной группе — только лекарство. Дозу рассчитали так, чтобы концентрация наркотика в крови была около одного микромоля на литр.

Животные, которым вместе с лекарством вводили метамфетамин, прожили на 25 процентов дольше (18 против 22,5 дня после инъекции опухолевых клеток), хотя вес в обеих группах снижался одинаково. Значит, метамфетамин не улучшил здоровье мышей в целом, а помог доксорубицину проникнуть к опухоли.

Авторы работы отмечают, что метамфетамин безопасен и одобрен Управлением по контролю над продуктами и лекарствами США для лечения синдрома дефицита внимания и гиперактивности и ожирения (хотя стоит отметить, что в России вещество запрещено), а значит, его можно быстро ввести в клиническую практику в качестве универсального вспомогательного вещества.

В научных и медицинских целях пытаются использовать не только метамфетамин, но и другие наркотические вещества, например, марихуану, псилоцибин и ЛСД. В тексте «Небо в алмазах» мы рассказывали об истории использования диэтиламида лизергиновой кислоты в различных целях и о его действии на мозг.

Алиса Бахарева

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Как западная диета меняет наш мозг и вес

25 августа

Здоровье

Неполадки в работе мозга могут вызвать переедание и постоянные перекусы.

Ия Зорина

Автор Лайфхакера, атлет, КМС

Что такое западная диета

Западной диетой принято называть питание, в котором много насыщенных жиров и сахара, красного и обработанного мяса, выпечки из рафинированной муки и фастфуда. Кроме того, такой рацион включает мало овощей и фруктов, цельнозерновых и молочных продуктов.

Точное количество условно полезных и вредных компонентов диеты не указывается, но можно примерно определить их с оглядкой на рекомендации ВОЗ.

Западной диетой можно считать питание, при котором:

Общее количество жиров в диете превышает 30% от суточного потребления калорий.
Насыщенные жиры из мяса и молочной продукции превышают 10% от суточного потребления калорий.
Сахар составляет более 10% от общего количества калорий в день.
Потребляется менее 400 г фруктов и овощей в день.

Такой тип питания признают нездоровым, поскольку он увеличивает риск инсульта, рака кишечника, заболевания почек и дисфункции иммунной системы.

Более того, он может ударить по когнитивным функциям — процессам мозга, благодаря которым мы воспринимаем, обрабатываем и запоминаем информацию, строим планы и сдерживаем порывы.

Как западная диета влияет на когнитивные функции

Западная диета не лучшим образом сказывается на работе мозга, притом в любом возрасте.

В одном эксперименте у детей 7–9 лет, потребляющих много снеков и мало фруктов и овощей, отметили снижение некоторых когнитивных функций, включая тормозящий контроль, который подавляет нежелательные стимулы, способность к планированию и организации.

В двух других исследованиях отметили ухудшение памяти у детей с ожирением и высоким процентом жиров в питании.

В ещё одном эксперименте проверили способности молодых людей — студентов колледжа. Оказалось, что те, кто ест больше чипсов, других снеков и шоколадных батончиков и меньше фруктов и овощей, хуже контролируют внимание и моторные реакции, чем приверженцы здорового питания.

В другом эксперименте студенты, предпочитающие западную диету, демонстрировали худшие результаты в задачах на логику и память — функции, связанные с работой гиппокампа.

Не лучше обстоят дела с пожилыми людьми. Пища с высоким содержанием насыщенных жиров увеличивает риск когнитивных нарушений в преклонном возрасте, а ожирение снижает внимание и способность к концентрации, замедляет обработку информации.

Притом для ухудшения познавательных функций не обязательно питаться так долгие годы — даже несколько дней на западной диете могут негативно сказаться на работе мозга. Так, в одном эксперименте всего четыре завтрака с высоким количеством насыщенных жиров и сахара снизили результаты в тестах на разные виды памяти.

В одной научной работе предположили, что когнитивный спад от западной диеты в большей степени зависит от гиппокампа — структуры мозга, которая участвует в хранении памяти, формировании эмоций и пространственной ориентации. Вот несколько возможных механизмов:

Уменьшение нейрогенеза. Высокое потребление насыщенных жиров и сахара снижает формирование новых нейронов в гиппокампе.
Увеличенная проницаемость гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). Эта система регулирует транспортировку питательных веществ и защищает мозг от нейротоксичных субстанций. При ожирении наблюдают повышенную проницаемость ГЭБ, что в перспективе может приводить к недостатку питания мозга.
Воспаление. Западная диета способствует его возникновению и развитию, и это может нарушить работу гиппокампа.
Нарушение транспорта глюкозы. Для работы мозгу необходима глюкоза, и её перенос в мозг зависит от транспортера глюкозы 1 (GLUT‑1). Диета с высоким содержанием жиров снижает его количество, что может негативно сказаться на познавательных функциях.
Резистентность к инсулину. Нездоровое питание может уменьшать транспорт инсулина в мозг, снижая эпизодическую память.

Таким образом, западная диета может снижать когнитивные функции, что в свою очередь мешает контролировать пищевое поведение.

Как снижение когнитивных функций связано с аппетитом и весом

Если бы решение поесть или выбор еды зависел только от физиологической потребности в энергии, мало кто страдал бы от лишнего веса. В реальной жизни же пищевое поведение зависит от многих факторов:

Ожидания. В одном эксперименте люди посчитали еду с пометкой «здоровая» менее вкусной, в другом выше оценили «дорогое» вино, хотя на самом деле оно не отличалось от «дешёвого».
Память. Воспоминания о том, сытная еда или нет, могут повлиять на количество съеденного. В одном эксперименте выяснили, что, когда людям напоминают о съеденном во время обеда, они выбирают более лёгкий перекус.
Восприятие. В одном эксперименте людям подавали 300 или 500 мл супа, но при этом одним говорили правду о количестве, а других обманывали. Все участники, получившие информацию о 500 мл супа в тарелке, через 2–3 часа чувствовали больше сытости, вне зависимости от того, сколько съели на самом деле.
Способность к контролю. У людей с лишним весом нередко наблюдают дефицит тормозящего контроля, что снижает их способность подавить мысли о еде и связанных с ней стимулах.

Учёные предположили, что люди набирают вес из‑за нарушений в работе системы, определяющей, насколько приятным может быть одно и то же событие — когда оно обеспечит вознаграждение, а когда нет. И уже знакомый нам гиппокамп играет здесь не последнюю роль.

Используя контекст, эта структура мозга решает, стоит ли ждать чего‑то хорошего или всё приятное уже закончилось. Если справедливо последнее, включается тормозная ассоциация, и память о награде приглушается.

Эта схема работы вполне применима к еде. Пища может быть вознаграждением, когда человек голоден, и не обеспечивать удовольствия, когда он сыт. Сигналы о насыщении и являются тем контекстом, с опорой на который гиппокамп подавляет приятную память о еде.

Человек голоден — «есть приятно, пойду поем». Человек сыт — «есть больше не приятно, пойду займусь чем‑то ещё». Человек ел недавно — «я ещё не проголодался, есть будет неприятно, не буду есть».

Если же работа гиппокампа нарушена, тормозной механизм не включается, и память о вознаграждении от еды сохраняется всегда, даже когда человек сыт.

В результате он не может вовремя остановиться и потребляет больше, чем нужно для сытости, а также бесконечно перекусывает вне зависимости от того, как давно обедал.

Можно ли разорвать порочный круг

Логичным способом разорвать порочный круг переедания и повреждения гиппокампа будет переход на здоровое питание. В первую очередь стоит сократить количество сладостей и сахара, отказаться от фастфуда, жирного и обработанного мяса, добавить в диету больше овощей и фруктов, рыбы, орехов и цельнозерновых продуктов.

Изменения стоит вводить постепенно, не устанавливая жёстких запретов и серьёзных ограничений. Учитывайте, что недостаток тормозящего контроля может усложнить задачу по отказу от привычной вкусной еды и сокращению её количества, а потому жёсткие диеты могут спровоцировать срыв.

Чтобы побыстрее восстановить работу гиппокампа, также стоит увеличить количество физической активности. Упражнения способствуют формированию новых нейронов в этой структуре мозга, поддерживают её здоровье, улучшают познавательные функции и настроение.

Плавные изменения, полезное питание и спорт помогут восстановить естественные механизмы, управляющие чувством насыщения и желанием есть, так что поддерживать здоровый образ жизни будет гораздо проще.

Персонал | Гражданское, архитектурное и экологическое проектирование

Университет Майами Простой текстовый логотип для Университета Майами
Университет Майами Простой текстовый логотип для Университета Майами

Поиск единой системы обмена сообщениями (мобильный)

Применять
Применять
О единой системе обмена сообщениями
Школы
Выпускники
Дорожная карта
Информация о COVID-19
Академики
Прием
Студенческая жизнь
Исследовать
UHealth
легкая атлетика
Инструменты

Административный

Помощник по административным вопросам

epc56@miami. edu

(305) 284-3391

Офис-менеджер

[email protected]

(305) 284-3391

Ученый, GAB

[email protected]

(305) 284-6150

Научный сотрудник 2, GAB

[email protected]

(786) 200-8324

Научный сотрудник 1, GAB

[email protected]

(407) 486-4620

Научный сотрудник

[email protected]

Научный сотрудник 1, GAB

[email protected]

(786) 694-6543

Научный сотрудник

lxr838@miami. edu

(786) 230-4549

Научный сотрудник

[email protected]

(305) 284-6446

Университет Майами

Корал Гейблс, Флорида 33124
305-284-2211

Гражданское и архитектурное проектирование

1251 Мемориал Драйв Макартур Инженерное здание Макартура

Корал Гейблс,
Флорида
33146
305-284-2404
305-284-2404

Ресурсы

О единой системе обмена сообщениями
мойУМ
КанеСсылка
Академический календарь
Доска

Сеть единой системы обмена сообщениями

Ассоциация выпускников
Медицинский центр
Ураган Спорт
Возможности трудоустройства

Посетите

Карта кампуса
Парковка и транспорт

Подключить

Экстренная информация

Заявление о конфиденциальности и юридические уведомления

Кэтрин Алисия Бест-Попеску | Биоинженерия

Кэтрин Алисия Бест-Попеску

Доцент-исследователь
Доцент-исследователь

(217) 333-8367

[email protected]

1106 Лаборатория микро- и нанотехнологий

Основная область исследований

Молекулярная, клеточная и тканевая инженерия

Образование

Постдокторский научный сотрудник, Brigham and Women’s Hospital, Бостон, Массачусетс 2005-2007
Б.С. Биология и психология, Массачусетский университет, Бостон, Массачусетс, 1994

Академические должности

Медицинский техник, клиническая химия и токсикология, Массачусетская больница общего профиля, Бостон, Массачусетс, 2001-2002
Научный сотрудник, отделение патологии, Массачусетская больница общего профиля, Бостон, Массачусетс, 2002-2005
Приглашенный научный сотрудник в области клеточной биофизики, Школа инженерии и прикладных наук, Гарвардский университет, Кембридж, Массачусетс, 2005-2007
Директор по согласованию учебных программ и разработке учебных программ активного обучения, Иллинойский университет в Урбане-Шампейне, 2011-2013
Временно исполняющий обязанности директора по оценке, Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн, 2011–2013 гг.
Директор курса медицинской биохимии, Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн, 2010-2011
Директор курса медицинской неврологии, Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн, 2007-2014
Научный сотрудник, ведущий исследователь клинической черепно-мозговой травмы, Федеральный центр здравоохранения Ловелла, Чикаго, Иллинойс, 2018 г.
Доцент-исследователь, кафедра биоинженерии, Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн, 2014-настоящее время
Менеджер, Ветеринарная диагностическая лаборатория Shield Saliva COVID-19, Иллинойский университет в Урбана-Шампейн, 2020

Научные интересы

Нейропротекция и нейровизуализация мозгового кровотока в контексте травм головного мозга и нейродегенеративных заболеваний.

Заявление об исследовании

Мои исследовательские интересы включают взаимодействие биоинженерии, неврологии и медицины от молекулярного до поведенческого масштаба, а также применение методов количественной фазовой микроскопии к биомедицинским проблемам.

Возможности для студентов бакалавриата

Мы ищем студентов бакалавриата, заинтересованных в интеграции биоинженерии, неврологии и медицины.

Возможности для выпускников

Ищем энергичных студентов, заинтересованных в проектах на стыке биоинженерии, неврологии и медицины.

Возможности постдокторских исследований

Ищем энергичных постдоков, заинтересованных в проектах на стыке биоинженерии, неврологии и медицины.

Основная область исследований

Молекулярная, клеточная и тканевая инженерия

Главы в книгах

«Оптическое определение динамики эритроцитов» Ю.К. взаимодействий клетка-клетка и клетка-матрикс», под редакцией Эми Вагонер Джонсон (Springer, 2011)
«Наноразмерное мерцание эритроцитов: маркер заболевания» К. А. Бест-Попеску, в «Нанобиофотонике», под редакцией Г. Попеску (McGraw Hill, 2010).

Преподавание с отличием

Альфа Омега Альфа Роберт Глейзер Номинант на звание заслуженного учителя 2015 г.