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# Biologia # Bioengenharia

Novas abordagens no tratamento da Doença de Parkinson

Pesquisadores estão explorando novos sistemas de entrega de neurotransmissores para tratar a doença de Parkinson.

Payal Vaswani, Krupa Kansara, Ashutosh Kumar, Dhiraj Bhatia

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Estratégias Inovadoras Estratégias Inovadoras para Cuidado de Parkinson desafios do Parkinson de forma eficaz. Novos métodos visam enfrentar os
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A doença de Parkinson (DP) é uma condição que afeta principalmente o cérebro e é bem comum, sendo a segunda desordem neurodegenerativa mais frequente. Cerca de 6 milhões de pessoas ao redor do mundo vivem com essa doença. O principal problema na DP é que uma proteína chamada Alfa-sinucleína se acumula no cérebro, formando aglomerados conhecidos como corpos de Lewy. Esses aglomerados atrapalham o funcionamento das células cerebrais, levando a vários sintomas.

Sintomas da Doença de Parkinson

Os sintomas da DP geralmente são divididos em duas categorias: sintomas motores e não motores.

Sintomas Motores

Os sintomas motores incluem:

  • Tremores: Tremedeira que pode envolver as mãos ou outras partes do corpo.
  • Bradicinesia: Lentidão nos movimentos que faz as tarefas do dia a dia demorarem mais.
  • Rigidez: Dureza nos músculos.

Esses sintomas podem tornar a movimentação e a realização de atividades cotidianas muito mais difíceis.

Sintomas Não Motores

Os sintomas não motores também podem aparecer, às vezes até antes dos problemas motores começarem. Esses podem incluir:

  • Ansiedade
  • Depressão
  • Problemas de sono

Esses sintomas também podem ser bem angustiantes, fazendo da DP algo além de um distúrbio de movimento.

Opções de Tratamento Atuais

O tratamento usual para a DP envolve um medicamento chamado levodopa (L-DOPA). Essa substância é convertida pelo corpo em dopamina, um químico que ajuda nos movimentos. Embora a L-DOPA possa ajudar a melhorar os sintomas motores, tem algumas desvantagens. Com o tempo, o uso a longo prazo pode levar a uma condição chamada discinesia induzida por levodopa (DIL), onde os pacientes experimentam movimentos descontrolados. Isso pode tornar a vida bem desafiadora.

A Necessidade de Novos Tratamentos

Devido às limitações e efeitos colaterais associados aos tratamentos atuais, os cientistas estão em busca de novas formas de ajudar quem tem DP. É meio como procurar o Santo Graal, mas com mais jalecos e menos cavaleiros.

O Papel dos Neurotransmissores

Os neurotransmissores são mensageiros no cérebro que ajudam na comunicação entre as células. Alguns neurotransmissores importantes envolvidos na DP incluem dopamina, serotonina, epinefrina e norepinefrina. Enquanto a L-DOPA foca em equilibrar os níveis de dopamina, os outros neurotransmissores podem também ter papéis que ainda não foram investigados a fundo. Por exemplo, a norepinefrina mostrou que pode proteger neurônios em certas situações.

Conforme os pesquisadores vão se aprofundando, descobriram que os neurônios serotonérgicos podem também ter um papel na DP. Isso levou a mais estudos focando nos papéis da serotonina, epinefrina e norepinefrina no tratamento da DP.

A Ascensão da Nanotecnologia de DNA

Na busca por novas terapias, a nanotecnologia de DNA está surgindo como uma opção promissora. Uma ferramenta interessante nesse campo é uma estrutura chamada tetraedro de DNA (TD). Pense nisso como um caminhão de entrega minúsculo feito de DNA que pode transportar substâncias úteis para dentro das células.

Um dos benefícios de usar o TD é que ele é pequeno, biocompatível (ou seja, se dá bem com o corpo) e fácil de fazer. Tem até evidências de que ele pode atravessar a barreira hematoencefálica, um escudo protetor que impede que certas substâncias entrem no cérebro. Essa característica pode ser crucial para entregar tratamentos para a DP, especialmente se a serotonina não conseguir atravessar essa barreira.

O Estudo de Pesquisa

Em um estudo recente, os pesquisadores tiveram como objetivo ver como a serotonina, epinefrina e norepinefrina poderiam ajudar na DP. O plano era usar o TD como um sistema de entrega para esses neurotransmissores e ver se eles poderiam ajudar a reduzir o acúmulo de alfa-sinucleína nas células.

Passo 1: Criando o Sistema de Entrega

Primeiro, os pesquisadores criaram o tetraedro de DNA (TD) usando um processo simples. Eles misturaram quatro fios de DNA e deixaram eles formarem a forma desejada. Depois, fizeram alguns testes pra garantir que estava tudo certo. Descobriram que o TD tinha um tamanho pequeno de cerca de 13,3 nanômetros (só uma poeirinha!) e tinha formato de triângulo.

Em seguida, carregaram o TD com os neurotransmissores que escolheram: serotonina, epinefrina e norepinefrina. Eles descobriram que o TD conseguiu armazenar esses neurotransmissores sem problemas, sugerindo que estava pronto para o próximo passo.

Passo 2: Testando o Sistema

Pra ver se o sistema funcionava, os pesquisadores usaram um modelo envolvendo células PC12, um tipo de célula frequentemente usada na pesquisa da DP. Eles trataram essas células com uma substância chamada MPTP, que é conhecida por causar problemas parecidos com a DP.

Eles descobriram que o TD carregado com neurotransmissores podia entrar nas células sem muita dificuldade. Parecia que os neurotransmissores embarcavam na carona pra dentro das células. Pra ver se estavam realmente funcionando, os pesquisadores procuraram sinais de limpeza da alfa-sinucleína.

Nos testes, descobriram que o TD carregado com serotonina reduzia efetivamente o acúmulo problemático de alfa-sinucleína. O TD carregado com norepinefrina também mostrou algum potencial nessa luta. Enquanto isso, o TD carregado com epinefrina não teve um desempenho tão bom.

Passo 3: Combatendo Espécies Reativas de Oxigênio

Quando as células estão sob estresse, elas podem produzir muitas espécies reativas de oxigênio (ERO), que são prejudiciais e podem causar danos celulares. Nos estudos, os pesquisadores descobriram que o tratamento com MPTP levou a um aumento nos níveis de ERO. No entanto, o tratamento com TD e TD carregado com serotonina reduziu significativamente esses níveis de ERO.

As mitocôndrias, que são as usinas de energia das células, são vitais para a energia e também podem produzir ERO. A equipe investigou os efeitos na saúde mitocondrial e descobriu que o tratamento ajudou a aumentar a massa mitocondrial e reduzir as ERO prejudiciais nessas pequenas usinas de energia.

Passo 4: Enfrentando a Ferroptose

A ferroptose é um tipo de morte celular que pode ocorrer quando há muito ferro e peroxidação de lipídios nas células. Nos testes, os pesquisadores descobriram que as células tratadas com MPTP tinham níveis elevados de ferro, mas o tratamento com sistemas TD reduziu efetivamente esse acúmulo de ferro tóxico.

A peroxidação de lipídios, que também pode ser danosa, foi testada usando um sensor especial. Novamente, o tratamento com TD:Ser ajudou a reduzir os níveis de peroxidação lipídica, um resultado positivo para a saúde celular.

Passando para Estudos In Vivo

Por fim, os pesquisadores queriam saber se suas descobertas bem-sucedidas in vitro se manteriam em organismos vivos. Eles usaram zebrafish, que são frequentemente usados na pesquisa porque têm processos biológicos semelhantes aos humanos. Eles trataram os zebrafish com MPTP e depois deram a eles TD carregado com os neurotransmissores.

Os resultados continuaram a parecer promissores, já que o TD:Ser reduziu efetivamente os níveis de ERO no modelo de zebrafish, confirmando que seu sistema de entrega poderia potencialmente funcionar em seres vivos.

Conclusão: Uma Nova Esperança para o Tratamento da Doença de Parkinson

Resumindo, o estudo explora a empolgante possibilidade de usar um novo sistema de entrega com neurotransmissores para enfrentar a doença de Parkinson. Focando na limpeza da alfa-sinucleína, redução de ERO, e alívio de problemas de ferro e lipídios, os pesquisadores estão abrindo portas para novas opções terapêuticas. Embora ainda haja muito trabalho pela frente, o potencial de combinar nanotecnologia de DNA com estratégias de neurotransmissores oferece uma luz de esperança para melhores tratamentos para quem é afetado por essa condição desafiadora.

Então, da próxima vez que você ouvir sobre a doença de Parkinson, lembre-se de que os pesquisadores estão se esforçando para encontrar soluções, e quem sabe? Um dia, podemos ter tratamentos muito melhores que poderiam mudar o jogo nessa luta contínua. Afinal, até os problemas mais difíceis podem, às vezes, encontrar um pouco de humor na ciência das soluções.

Fonte original

Título: Neurotransmitter loaded DNA nanocages as potential therapeutics for α-synuclein based neuropathies in cells and in vivo

Resumo: Parkinsons disease is one of the neuropathies characterized by accumulation of -synuclein protein, leading to motor dysfunction. Levodopa is the gold standard treatment, however, in long term usage, it leads to levodopa induced dyskinesia (LID). New therapeutic options are need of the hour to treat the -synuclein based neuropathies. The role of imbalance of neurotransmitters other than dopamine has been underestimated in -synuclein based neuropathies. Here, we explore the role of serotonin, epinephrine and norepinephrine as a therapeutic moiety. For the efficient in vivo delivery, we use DNA nanotechnology-based DNA tetrahedra that has shown the potential to cross the biological barriers. In this study, we explore the use of DNA nanodevices, particularly DNA tetrahedron functionalized with neurotransmitters, as a novel therapeutic approach for MPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine) induced Parkinsons disease in PC12 cellular system. We first establish the effect of these nanodevices on clearance of -synuclein protein in cells. We follow the study by understanding the various cellular processes like ROS, iron accumulation and lipid peroxidation. We also explore the effect of the neurotransmitter loaded nanodevices in in vivo zebrafish model. We show that neurotransmitter loaded DNA nanocages can potentially clear the MPTP induced -synuclein aggregates in cells and in vivo. The findings of these work open up new avenues for use of DNA nanotechnology by functionalizing it with neurotransmitters for future therapeutics in treatment of neurodegenerative diseases such as Parkinsons disease. TOC O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=131 SRC="FIGDIR/small/626934v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (33K): [email protected]@a08756org.highwire.dtl.DTLVardef@1153704org.highwire.dtl.DTLVardef@1cefebb_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG TD:NT can clear -synuclein by targeting the ferroptosis pathway.

Autores: Payal Vaswani, Krupa Kansara, Ashutosh Kumar, Dhiraj Bhatia

Última atualização: 2024-12-09 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626934

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626934.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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