|
|
Контакты | Главная | Стартовая | Избранное | Поиск |
2013-05-27 14:44:29, обсуждение: 0
Рис. 1. Схема получения наногубок. RBCs-red blood cells – эритроциты (красные кровяные тельца). Наногубки, разработанные авторами [1], способны нейтрализовать различные пороформирующие токсины, то есть токсины, которые встраиваются в клеточные мембраны, образуют в них поры и тем самым запускают механизмы клеточной гибели. Следует заметить, что белковые соединения, формирующие поры, синтезируются в большинстве живых организмов. Они выполняют разные функции – служат для защиты от врагов, для умерщвления и обеззараживания добычи, являются важными компонентами иммунной системы, антимикробными агентами и др. [3]. К сожалению, многие из них очень опасны для людей. Идентифицировано более 80 семейств пороформирующих токсинов [1]. Типичными представителями являются мелиттин, входящий в состав яда пчел, ос, пауков, скорпионов, и альфа-гемолизин (α-токсин), который вырабатывают вредные бактерии (стрептококки, стафилококки). Исследования [1] показали, что эти и другие токсины внедряются в натуральную оболочку наногубки как в мембрану настоящего эритроцита, и удерживаются там. Полимерное ядро наногубки стабилизирует оболочку и обеспечивает длительную циркуляцию в крови. Наногубки продолжают впитывать токсины, а эритроциты остаются неповрежденными (рис. 2а). Диаметр наногубки по данным ТЕМ составляет примерно 85 нм (рис. 2b).
Рис. 2. а – α-Токсины, поражающие эритроцит (RBC), и
Рис. 3. Эритроциты после инкубации с α-токсинами и с α-токсинами, Для проверки эффективности in vitro раствор наногубок смешивали с α-токсинами и добавляли к эритроцитам мыши. В контрольных экспериментах использовали эквивалентные количества липосом и отдельно “ядер” и “оболочек” наногубок, то есть полилактид-ко-гликолидных (PLGA) наночастиц и пузырьков – эритроцитарных мембранных оболочек. PLGA и липосомы были покрыты полиэтиленгликолем (ПЭГ) для стабильности. Как видно на рис. 3, только наногубки (правая пробирка) спасают эритроциты от разрушения (гемоглобин не выделяется). В экспериментах с другими токсинами – мелиттином и стрептококковым стрептолизином-О – результаты были аналогичными. По оценкам каждая наногубка может нейтрализовать приблизительно 85 α-токсинов, 30 токсинов стрептолизин-О или 850 мономеров мелиттина. Следовательно, наногубки можно использовать против пороформирующих токсинов с различной молекулярной структурой. Все смеси после инкубации профильтровали и обнаружили, что наногубки и эритроцитарные мембранные оболочки поглотили 90.2 и 95.3% α-токсинов; PLGA и липосомы (те и другие покрытые ПЭГ) практически не абсорбировали токсины. Однако оказалось, что хотя мембранные пузырьки способны поглощать токсины, они не снижают их вредное воздействие, т.к. происходит слияние этих нестабильных мембранных оболочек с эритроцитами. Наногубки благодаря наличию полимерного ядра действуют по-другому. Они не только захватывают токсины, но и удерживают их в межклеточном пространстве на безопасном для эритроцитов расстоянии. Далее авторы [1] продемонстрировали способность наногубок нейтрализовать токсины в экспериментах на мышах in vivo. Были сделаны подкожные инъекции α-токсинов и их смеси с наногубками. Через 72 ч после инъекции токсины вызвали у мышей тяжелые поражения (рис. 4а). Добавление наногубок (токсин:наногубка ~ 70:1) нейтрализовало токсины (рис. 4b).
Рис. 4. Мышь через 3 суток после инъекции α-токсинов (a)
Рис. 5. Детоксикация in vivo. Выживаемость мышей через 15 дней после внутривенной инъекции α-токсинов (75 мкг/кг). 80 мг наногубок на кг веса тела, пузырьки мембран эритроцитов и полимерные наночастицы были введены внутривенно за 2 мин до (а)
Затем через хвостовую вену группе мышей ввели летальную дозу токсинов (75 мкг на кг веса тела). В двух других группах за 2 мин до и через 2 мин после инъекции α-токсинов мышам ввели наногубки (80 мг на кг веса тела). Результаты представлены на рис.5. Токсины вызвали 100% гибель мышей через 6 ч. В группе, которой ввели наногубки до токсинов, смертность снизилась до 11%, в группе, которой наногубки ввели после токсинов – до 56%. Предварительное введение как полимерных наночастиц, так и мембранных пузырьков мышей не спасло. Изучение биораспределения наногубок, поглотивших токсины, в организме мышей показало, что они в основном аккумулируются в печени, не вызывая при этом никаких нарушений ее функций. По-видимому, токсины удаляются путем безопасного метаболизма (возможно, поглощаются макрофагами). Биоразлагаемые, биосовместимые наногубки, способные эффективно нейтрализовать самые разные пороформирующие токсины, могут оказаться чрезвычайно важными для развития методов детоксикации в современной медицине. 1. Che-Ming J. Hu et al., Nature Nanotech. 8, 336 (2013). 2. Che-Ming J. Hu et al., PNAS 108, 10980 (2011). 3. Ж.И. Андреева-Ковалевская и др., Успехи биол. наук 48, 267 (2008).
О.Алексеева
• БАК остро нуждается в детекторах для фиксирования элементарных частиц
|