Dalla commozione cerebrale all'Alzheimer: Mini

Riepilogo:I ricercatori hanno sviluppato una "lesione cerebrale traumatica (TBI) su un chip" per esplorare i collegamenti tra traumi cerebrali e morbo di Alzheimer.

Utilizzando gruppi di neuroni di topi embrionali, hanno esposto il “cervello in miniatura” a forze g che imitano quelle sperimentate dai giocatori di football. Hanno riscontrato un aumento immediato dell'acroleina, una molecola legata alle malattie neurodegenerative, e un aumento significativo del ripiegamento errato dell'amiloide-beta 42 (AB42), una proteina associata all'Alzheimer.

Il dispositivo è servito anche per testare potenziali trattamenti, come l’idralazina, per ridurre i livelli di acroleina e AB42.

Aspetti principali:

Fonte:Università di Purdue

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Un dispositivo che rende possibile monitorare gli effetti della forza concussiva su un gruppo funzionante di cellule cerebrali suggerisce che la risposta è in poche ore. La “lesione cerebrale traumatica (TBI) su un chip” sviluppata presso la Purdue University apre una finestra su una causa ed effetto che si annuncia con il passare dei decenni ma è estremamente difficile risalire alle sue origini.

"Stiamo fondamentalmente creando un cervello in miniatura che possiamo colpire e poi studiare", ha detto Riyi Shi, ricercatore capo e Mari Hulman George Endowed Professore di Neuroscienze Applicate al College of Veterinary Medicine della Purdue University.

“Sappiamo che esiste un legame tra trauma cranico e Alzheimer; questo è ben stabilito nell'osservazione clinica. Ma individuare il percorso essenziale di base non è facile. Con il TBI su un chip, siamo in grado di testare molte ipotesi che sarebbero molto difficili da realizzare sugli animali vivi”.

In uno studio recentemente pubblicato su Lab on a Chip, un gruppo di ricerca guidato da Shi ha sottoposto gruppi funzionanti di neuroni in coltura provenienti da topi embrionali a tre colpi di 200 g di forza, ciascuno dei quali si avvicinava all'estremità superiore di ciò che riceve un giocatore di football in un singolo colpo. .

Il trauma porta a un aumento immediato della produzione di acroleina – una molecola associata allo stress ossidativo e alle malattie neurodegenerative – e a un aumento dei grumi mal ripiegati della proteina beta amiloide 42 (AB42), che si trova in masse chiamate placche nel cervello delle persone. con la malattia di Alzheimer. Ulteriori esperimenti hanno tracciato i collegamenti tra impatto, acroleina e AB42.

Il dispositivo può essere utilizzato anche per testare possibili terapie, compresi i farmaci noti per ridurre i livelli di acroleina.

Nel presente studio, il team di Shi ha utilizzato il dispositivo per dimostrare che il farmaco idralazina, un noto scavenger di acroleina approvato dalla Food and Drug Administration statunitense per abbassare la pressione sanguigna, riduce la quantità di acroleina e i livelli di AB42 mal ripiegato prodotti nel cluster dei neuroni dopo un colpo.

Shi, che ha una lunga storia di studio sulle malattie neurodegenerative, sull'acroleina e sull'idralazina, ha affermato che il TBI su un chip ha consentito una scoperta che ha cercato in oltre due decenni di studio.

“Ora che sappiamo cosa sta succedendo, c’è qualcosa che possiamo fare al riguardo? E la risposta è sì”, ha detto Shi, che è anche membro del Purdue Institute for Integrative Neuroscience.

“L’acroleina dipende dal tempo; più a lungo è lì, maggiore sarà l'aggregazione AB42 che causerà. Qui dimostriamo che se riduciamo l’acroleina con questo farmaco, possiamo ridurre l’infiammazione e l’aggregazione di AB42”.

Il dispositivo, fabbricato su misura presso il Purdue Center for Paralysis Research, utilizza un pendolo per fornire una forza g specifica a una piccola camera che ospita un gruppo di un quarto di milione di neuroni supportati da un letto di sostanze nutritive.

Una matrice microelettronica incorporata nella camera misura l'attività elettrica dei neuroni, che sosterrà i modelli di attivazione funzionale per diverse settimane, mentre una chiara finestra di osservazione consente l'osservazione microscopica dei neuroni.

I ricercatori rimuovono a intervalli il gruppo di neuroni dalla camera per effettuare misurazioni biochimiche specifiche.

"Ci sono molte cose uniche che facciamo qui, ma una delle più grandi è che puoi colpire questo chip senza danneggiarlo, in modo da poter dare un impatto a un modello dal vivo e continuare a studiarlo", ha detto Shi.