Tecnologia Científica

Pesquisadores conseguem controle remoto da liberação de hormônios usando nanopartículas magnéticas
Os pesquisadores do MIT criaram uma maneira de controlar remotamente a liberação desses hormônios da glândula adrenal, usando nanopartículas magnéticas.
Por Anne Trafton - 13/04/2020


Os engenheiros do MIT desenvolveram nanopartículas magnéticas (mostradas em
quadrados brancos) que podem estimular a glândula adrenal a produzir hormônios
do estresse, como adrenalina e cortisol. Crédito: Instituto de Tecnologia de Massachusetts
Níveis anormais de hormônios do estresse, como adrenalina e cortisol, estão ligados a
uma variedade de distúrbios de saúde mental, incluindo depressão e transtorno de estresse
pós-traumático (TEPT). Agora, os pesquisadores do MIT criaram uma maneira de controlar
remotamente a liberação desses hormônios da glândula adrenal,
usando nanopartículas magnéticas.

Essa abordagem pode ajudar os cientistas a aprender mais sobre como a liberação de hormônios influencia a saúde mental e, eventualmente, oferecer uma nova maneira de tratar distúrbios relacionados a hormônios, dizem os pesquisadores.

"Estamos estudando como podemos estudar e, finalmente, tratar distúrbios do estresse, modulando a função de órgãos periféricos, em vez de fazer algo altamente invasivo no sistema nervoso central", diz Polina Anikeeva, professora de ciência e engenharia de materiais do MIT e de cérebro e cognição. ciências.

Para obter controle sobre a liberação hormonal, Dekel Rosenfeld, um pós-doc do MIT-Technion no grupo de Anikeeva, desenvolveu nanopartículas magnéticas especializadas que podem ser injetadas na glândula adrenal. Quando expostas a um campo magnético fraco, as partículas aquecem um pouco, ativando canais responsivos ao calor que acionam a liberação de hormônios. Esta técnica pode ser usada para estimular um órgão no fundo do corpo com o mínimo de invasividade.

Anikeeva e Alik Widge, professor assistente de psiquiatria da Universidade de Minnesota e ex-pesquisador do Instituto Picower de Aprendizagem e Memória do MIT, são os principais autores do estudo. Rosenfeld é o principal autor do artigo, que aparece hoje em Science Advances .

Hormônios controladores

O laboratório de Anikeeva já havia desenvolvido vários novos nanomateriais magnéticos, incluindo partículas que podem liberar drogas em momentos precisos em locais específicos do corpo.

No novo estudo, a equipe de pesquisa queria explorar a idéia de tratar distúrbios do cérebro, manipulando órgãos que estão fora do sistema nervoso central, mas influenciando-o através da liberação de hormônios. Um exemplo bem conhecido é o eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (HPA), que regula a resposta ao estresse em mamíferos. Os hormônios secretados pela glândula adrenal , incluindo cortisol e adrenalina, desempenham papéis importantes na depressão, estresse e ansiedade.

"Alguns distúrbios que consideramos neurológicos podem ser tratáveis ​​na periferia, se pudermos aprender a modular esses circuitos locais em vez de voltar aos circuitos globais no sistema nervoso central ", diz Anikeeva, membro do Laboratório de Pesquisa do MIT, em Nova York. Eletrônica e Instituto McGovern para Pesquisa do Cérebro.
 
Como alvo para estimular a liberação de hormônios, os pesquisadores decidiram pelos canais de íons que controlam o fluxo de cálcio nas células adrenais. Esses canais de íons podem ser ativados por uma variedade de estímulos, incluindo o calor. Quando o cálcio flui através dos canais abertos para as células adrenais, as células começam a bombear hormônios. "Se queremos modular a liberação desses hormônios, precisamos essencialmente modular o influxo de cálcio nas células adrenais", diz Rosenfeld.

Ao contrário da pesquisa anterior no grupo de Anikeeva, neste estudo, a estimulação magnetotérmica foi aplicada para modular a função das células sem introduzir artificialmente nenhum gene.

Para estimular esses canais sensíveis ao calor, que ocorrem naturalmente nas células adrenais, os pesquisadores projetaram nanopartículas feitas de magnetita, um tipo de óxido de ferro que forma pequenos cristais magnéticos com cerca de 1/5000 da espessura de um cabelo humano. Em ratos, eles descobriram que essas partículas poderiam ser injetadas diretamente nas glândulas supra-renais e permanecer lá por pelo menos seis meses. Quando os ratos foram expostos a um campo magnético fraco - cerca de 50 militesla, 100 vezes mais fraco que os campos usados ​​para ressonância magnética - as partículas aqueceram cerca de 6 graus Celsius, o suficiente para acionar a abertura dos canais de cálcio sem danificar qualquer tecido circundante.

O canal sensível ao calor que eles direcionaram, conhecido como TRPV1, é encontrado em muitos neurônios sensoriais em todo o corpo, incluindo receptores de dor . Os canais TRPV1 podem ser ativados pela capsaicina, o composto orgânico que fornece calor à pimenta, bem como pela temperatura. Eles são encontrados em espécies de mamíferos e pertencem a uma família de muitos outros canais que também são sensíveis ao calor.

Essa estimulação desencadeou uma corrida hormonal - duplicando a produção de cortisol e aumentando a noradrenalina em cerca de 25%. Isso levou a um aumento mensurável da frequência cardíaca dos animais.

Tratando o estresse e a dor

Os pesquisadores agora planejam usar essa abordagem para estudar como a liberação hormonal afeta o TEPT e outros distúrbios, e dizem que, eventualmente, ele poderá ser adaptado para o tratamento de tais distúrbios. Este método ofereceria uma alternativa muito menos invasiva a possíveis tratamentos que envolvem implantar um dispositivo médico para estimular eletricamente a liberação hormonal, o que não é viável em órgãos como as glândulas supra-renais, que são moles e altamente vascularizadas, dizem os pesquisadores.

Outra área em que essa estratégia pode ser promissora é no tratamento da dor, porque os canais iônicos sensíveis ao calor são frequentemente encontrados nos receptores da dor.

"Ser capaz de modular os receptores da dor com essa técnica nos permitirá estudar a dor, controlar a dor e ter algumas aplicações clínicas no futuro, o que, esperançosamente, pode oferecer uma alternativa aos medicamentos ou implantes para dor crônica", diz Anikeeva. Com uma investigação mais aprofundada da existência de TRPV1 em outros órgãos, a técnica pode potencialmente ser estendida a outros órgãos periféricos, como o sistema digestivo e o pâncreas.

 

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