Нанотехнологии в лечении атеросклероза
В экспериментах на мышах и кроликах ученые Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) нашли способ блокировать аномальные синтез, транспорт и расщепление холестерина, успешно предупредив развитие атеросклероза – основной причины инфарктов и инсультов. Атеросклероз развивается как результат длительного накопления жира внутри кровеносных сосудов, что приводит к их сужению и потере эластичности сосудистой стенки. В результате значительно снижается способность сосудов питать богатой кислородом кровью сердечную мышцу и головной мозг.
В серии экспериментов, описанных в журнале Circulation, ученые идентифицировали и заблокировали функцию одной единственной молекулы – виновницы целого ряда биологических сбоев, отрицательно влияющих на способность организма правильно использовать, транспортировать и расщеплять холестерин – жировое вещество, накапливающееся внутри сосудов и являющееся причиной развития сердечно-сосудистых заболеваний.
Виновником развития атеросклероза, по мнению исследователей, является молекула гликолипида, называемая гликосфинголипидом, или GSL, входящая в состав мембран всех клеток и, в основном, известная своей ролью в регуляции клеточного роста. Как показали результаты экспериментов, именно эта молекула регулирует метаболизм холестерина.
Чтобы блокировать синтез гликосфинголипида, исследователи использовали искусственное соединение D-PDMP (D-threo-1-phenyl-2-decanoylamino-3-morpholino-1-propanol) и, таким образом, предотвратили развитие сердечно-сосудистых заболеваний у мышей и кроликов, получавших пищу с высоким содержанием жиров и холестерина. Результаты экспериментов показывают, что D-PDMP, по-видимому, вмешивается в работу целого ряда генетических путей, регулирующих несколько аспектов жирового обмена – начиная с того, как клетки извлекают и поглощают холестерин из пищи и как он транспортируется в ткани и органы, и заканчивая его разрушением печенью и выведением из организма.
«Разработанные на сегодня лекарства, понижающие уровень холестерина, решают проблему односторонне – либо путем блокирования синтеза холестерина, либо путем предотвращения его слишком активного поглощения организмом», – объясняет ведущий автор исследования Суброто Чаттерджи (Subroto Chatterjee), PhD, «Но атеросклероз – многофакторная проблема, которая требует удара по аномальному циклу холестерина во многих его точках. По нашему мнению, подавив синтез гликосфинголипида, мы добились именно этого».
(Рис. National Heart, Lung, and Blood Institute)
В частности, лечение животных соединением D-PDMP привело к снижению у них уровня так называемого плохого холестерина, или липопротеинов низкой плотности – ЛПНП, а также к падению уровня окисленных ЛПНП, особенно опасной формы жира, образующейся при взаимодействии ЛПНП со свободными радикалами. Окисленные ЛПНП легко «прилипают» к стенкам сосудов, вызывая воспаление, повреждающее стенки и способствующее росту жировых бляшек. Кроме того, ученые наблюдали повышение уровня так называемого хорошего холестерина, или липопротеинов высокой плотности – ЛПВП, известных своей ролью в противодействии эффектам ЛПНП, и значительное падение уровней триглицеридов – еще одного вида жира, образующего атеросклеротические бляшки.
Лечение D-PDMP предотвратило образование в сосудах животных и жировых бляшек и отложений кальция. Эти эффекты наблюдались у животных, ежедневно получавших D-PDMP, хотя им давали пищу, на 20 процентов состоящую из триглицеридов. Более того, мишенью D-PDMP, по-видимому, являются самые вредные побочные продукты ростового сигналинга аномальных клеток, такие как окисленные ЛПНП, и активность определенных химических веществ, вызывающих воспаление сосудов без изменения самого роста клеток.
Соединение D-PDMP, уже давно используемое в фундаментальных исследованиях для экспериментального блокирования и изучения клеточного роста и других функций клеток, считается безопасным для животных. В частности, в данном исследовании ученые не наблюдали никаких побочных эффектов, даже если дозы D-PDMP десятикратно превышали минимально эффективные. В настоящее время исследователи разрабатывают лекарственное соединение на основе D-PDMP, которые они вскоре планируют испытать на других животных и, в конечном итоге, на организме человека.
(Рис. National Heart, Lung, and Blood Institute)
Эксперименты проводились на генетически модифицированных мышах, у которых не было белка, важного для расщепления жиров. Такие мыши, следовательно, предрасположены к развитию атеросклероза. Исследователи кормили животных пищей с высоким содержанием жиров в течение нескольких месяцев, причем третья часть животных получала небольшие дозы D-PDMP. Двойную дозу этого же ингибитора получала другая треть мышей, плацебо – остальные животные.
Измерив толщину аорты животных, ученые обнаружили поразительные различия между группами. Как и ожидалось, аорты мышей, получавших плацебо, стали толще из-за накопления жира и отложения кальция. Аорты мышей, получавших низкие дозы D-PDMP, были значительно тоньше и практически не блокировались бляшками. К удивлению исследователей, артерии мышей, получавших пищу с высоким содержанием жиров и высокие дозы D-PDMP, был почти неотличимы от артерий здоровых животных.
Далее исследователи измерили, насколько хорошо и быстро циркулировала по кровеносным сосудам животных кровь. Замедление кровотока сигнализирует о «засорение» сосуда и является маркером атеросклероза. В сосудах мышей, получавших пищу с высоким содержанием жиров и D-PDMP, кровоток был в норме. У мышей, получивших пищу с высоким содержанием жиров без D-PDMP, кровоток был предсказуемо нарушен.
Изучив клетки печени животных, ученые заметили значимые различия в экспрессии некоторых генов, регулирующих обмен холестерина. Активность этих генов определяется по уровню кодируемых ими ферментов. У мышей, получавших D-PDMP, были заметно выше уровни двух ферментов, отвечающих за тонкий жировой баланс путем регуляции поглощения и расщепления клетками холестерина. В частности, считают ученые, этот ингибитор, по-видимому, стимулирует активность и повышает эффективность класса клеточных белковых насосов, ответственных за поддержание здорового уровня холестерина за счет его транспортировки в и из крови. Кроме того, мыши, получавшие D-PDMP, имели более высокие уровни липопротеина липазы – фермента, ответственного за расщепление триглицеридов. Дефицит этого фермента приводит к опасному накоплению триглицеридов в крови.
Кроме того, лечение D-PDMP повысило активность фермента, ответственного за очищение организма от жиров путем их преобразования в желчь – растворяющее жиры вещество, секретируемое печенью.
В заключительной серии экспериментов исследователи сравнили состояние двух групп здоровых кроликов, которых кормили пищей с высоким содержанием жиров. Животные одной из этих групп получали D-PDMP. У кроликов, содержавшихся на диете с высоким содержанием жиров и не получавших D-PDMP, наблюдались все классические признаки атеросклероза – образование жировых бляшек и неэластичные суженные кровеносные сосуды. Уровень холестерина у этих животных повысился в 17 раз. Получавшие препарат D-PDMP кролики остались практически здоровы – уровень холестерина у них сохранялся в пределах нормы или лишь незначительно превышал ее.
По статистике Всемирной организации здравоохранения, высокий уровень холестерина ежегодно уносит 2.6 миллиона жизней. По утверждениям экспертов, представленные на сегодняшнем фармацевтическом рынке препараты для снижения уровня холестерина, такие как статины, не работают примерно у одной трети принимающих их пациентов.
Атеросклероз — заболевание артерий, возникающее вследствие отложения холестерина и липопротеидов на стенках сосудов в виде бляшек. Атеросклероз приводит к ишемической болезни сердца, инфарктам и инсультам. Лечение включает изменение стиля жизни, медикаментозные методы и хирургическое удаление бляшек.
2020. Наночастицы и иммунотерапия смогут лечить атеросклероз
Ученые продолжают пробовать различные варианты лечения атеросклероза при помощи наночастиц, которые могут присоединяться к атеросклеротическим бляшкам. На этот раз команда из Стэнфорда под руководством Брайна Смита (на фото) упаковала в наночастицы сигнальную молекулу CD47-SIRPα, привлекающую иммунные клетки (макрофаги) к пожиранию мертвых и отмирающих клеток, из которых состоят бляшки. Ученые провели испытания на мышках и показали, что данный метод уменьшает бляшки и снижает вероятность того, что они станут причиной инфаркта или инсульта.
2019. Для лечения атеросклероза создали биоразлагаемые стенты
При инфаркте миокарда в сердечную артерию устанавливают стент, который играет роль распорки и содействует разрушению атеросклеротических бляшек на стенках сосуда. Обычные металлические стенты устанавливают на 2-3 недели, однако если стент врастает в сосуд — удалить его нельзя, и он может стать причиной хронического воспаления. Исследователи из Сибирского федерального университета и Красноярского центра сердечно-сосудистой хирургии создали стенты из биоразлагаемых полимеров. После выполнения своей задачи они сами постепенно разрушаются и выводятся из кровотока без вреда для организма. При контакте нового материала с клетками крови не наблюдается негативных эффектов, что должно существенно облегчить лечение атеросклероза.
2019. «Хороший» холестерин обратил вспять атеросклероз
Атеросклероз — одна из главных причин сердечно-сосудистых заболеваний, которые сегодня остаются основными факторами смертности в мире. В течение десятилетий лечение атеросклероза было направлено на снижение уровня «плохого» холестерина — липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) — в крови. Новые эксперименты американских ученых из Нью-Йоркского университета показывают, что повышение липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), или «хорошего» холестерина, у мышей с диабетом обращает болезнь вспять. Экспериментальное лечение снизило прогрессирование атеросклероза на 30%, а также вдвое уменьшало воспаление в иммунных клетках и останавливало их пролиферацию. По словам ученых, потенциал нового метода опережает существующие лекарственные средства для терапии атеросклероза.
2019. Robocath R-One — хирургический робот для эндоваскулярной хирургии
Эндоваскулярная хирургия — это хирургическая операция, проводимая через катетер, введенный в кровеносный сосуд под контролем рентгена. Использование хирургических роботов для таких операций — не просто удобно, но даже необходимо. Дело не только в том, что все движения катетера должны быть очень точными (чтобы не повредить сосуды), но и в том, что хирург постоянно подвергается рентгеновскому излучению. Французская компания Robocath — создала такого робота — R-One (и уже получила сертификат Еврокомиссии). Он позволяет кардиохирургу управлять катетером и инструментами из защищенного места с помощью джойстиков и экранов. Робот обеспечивает точность движений, компенсирует дрожь и случайные движения рук.
2018. Новый эндоскоп позволит заглянуть внутрь кровеносных сосудов
На сегодняшний день для визуализации внутренних стенок кровеносных сосудов используют внутрисосудистое УЗИ и оптическую когерентную томографию. Это довольно дорогие методы, требующие специального оборудования, и не дающие полной ясности врачу. Для полной ясности нужно обычное видео-исследование. Раньше пытались засовывать в сосуды оптический кабель, но картинка выходила слишком нечеткой. Английский стартап Cambridge Consultants придумал, как сделать визуальное обследование сосудов возможным. Они создали миниатюрный эндоскоп Leap, на конце которого расположена маленькая камера и чип обработки видеосигнала. Этот девайс может достать аж до коронарных сосудов и дает довольно качественную картинку разрешением 400х400 пикселей. Разработчики утверждают, что такой прибор сможет позволить себе любая клиника, а подключать его можно будет к обычному компьютеру.
2017. Найдено новое лекарство, защищающее от атеросклероза
Исследователи из Абердинского университета выяснили, что препарат тродусквемин (Trodusquemine), успешно проходящий клинические испытания как средство лечения рака молочной железы и сахарного диабета, также эффективен в отношении атеросклероза. Они провели доклинические испытания с использованием животных. Работа показала, что однократное введение тродусквемина приводит к уменьшению выраженности признаков атеросклероза. Принцип работы нового препарата — ингибирование фермента PTP1B, концентрация которого обычно повышается у людей, страдающих ожирением и диабетом. Увеличение количества этого фермента в организме наблюдается и у пациентов с продолжительными воспалительными процессами, например, у больных с трофическими язвами на диабетической стопе или у тех, у кого аллергические заболевания стали причиной воспаления органов дыхания. Учёные установили, что тродусквемин также стимулирует активность другого фермента, AMPK, уменьшающего хроническое воспаление.
2017. Разработана вакцина от атеросклероза
Причиной атеросклероза (сужения сосудов) является «плохой» холестерин (липопротеины низкой плотности). Для снижения уровня холестерина сейчас применяются специальные препараты — статины, которые необходимо принимать ежедневно, причём пожизненно, и, хотя, как правило, статины хорошо переносятся, у некоторых пациентов они вызывают тяжёлые нежелательные реакции. Австрийская компания AFFiRiS разработала вакцину AT04A, которая может дать долговременный эффект по снижению уровня холестерина и воспаления в стенках артерий. Она обучает иммунную систему организма самостоятельно вырабатывать антитела к белку PCSK9, который препятствует перемещению «плохого» холестерина из крови в печень для последующей переработки. Вакцина уже успешно испытана на мышах и недавно запущена первая фаза клинических испытаний на людях. Если они пройдут успешно, то ежедневный прием лекарств приатеросклерозе можно будет заменить ежегодной вакцинацией.
2016. Гаджет для диагностики атеросклероза коронарных артерий
Коронарные артерии постепенно забиваются холестериновыми бляшками, при этом возникает опасность инфаркта. Но врачи не всегда вовремя могут предупредить пациента о «загрязнении» коронарных артерий, вследствие чего человек может умереть, или попасть в больницу уже со значительными проблемами. Американская компания Aum Cardiovascular создала уникальное устройство, предназначенное для проверки коронарных артерий без необходимости инвазивного вмешательства. Достаточно приложить его к груди в течении 20 минут. Турбулентность, возникающая при прохождении крови через артерии, генерирует аудио сигнал, который улавливается и анализируется устройством. После процедуры собранные данные отправляются в сервис Aum Cardiovascular и через некоторое время приходит диагноз от врача. Система уже имеет европейскую сертификацию.
2016. Видео: как чинят поврежденные артерии
Кровеносные сосуды могут повреждаться в результате травм или операций. В результате образуется опасное место, в котором может возникнуть закупорка или кровоизлияние. К счастью, уже есть технология для решения этой проблемы. Сразу две компании — французская ART и американская Abbot получили европейскую сертификацию на использование своих систем для ремонта поврежденных сосудов. Работают обе системы одинаково: с помощью катетера в поврежденное место доставляется и устанавливается стент (каркас) из биоабсорбируемого материала. Он временно заменяет стенки сосуда, и в течении 2 лет полностью растворяется, уступая место нарощенной живой ткани.
2016. Видео: новое устройство позволяет врачам взрячую чистить артерии
Закупоренные сосуды уносят больше жизней, чем рак. Одним из передовых методов чистки сосудов является атерэктомия — когда врач вводит в артерию через катетер бур или лезвие, размалывает бляшки в мелкую ***
2015. Наночастицы помогут лечить и предотвращать инсульты
Некоторые случаи ишемического инсульта сейчас успешно лечат с помощью внутривенных стентов, чистящих тромбы в сосудах мозга. Однако, в большинстве случае этот метод опасен, т.к. тромб может оторваться от стенки сосуда и закупорить кровоснабжение мозга в более узком месте. Препараты, растворяющие тромб — тоже часто не помогают, т.к. просто не могут достичь тромба из-за слабого кровотока. Команда ученых из института Wyss и Гарварда разработала комбинированную технологию с использованием наночастиц, которая позволяет удалить тромб безопаснее. В закупоренный сосуд вводится стент, однако он не чистит, а выпускает к тромбу поток наноконтейнеров, в которых содержится препарат, растворяющий тромб. Наночастицы разработаны так, чтоб они цеплялись за частицы тромба и выпускали растворитель. При этом, даже если часть тромба оторвется — она продолжит растворяться и дальше (наночастицы от нее не отстанут).
2015. Наномедицина добралась до атеросклероза
Доктор Омид Фархозад, известный нам своей технологией лечения рака с помощью наночастиц, взялся за еще одну не менее смертоносную болезнь — атеросклероз (образование бляшек в сосудах, которые приводят к инсультам и инфарктам). Со своими коллегами из Женского Госпиталя Бригхэма он разработал и успешно протестировал на мышах новую технологию доставки антивоспалительных лекарств к склеротическим бляшкам. Лекарства доставляются биоразлагаемыми наночастицами, которые запрограммированы на соединение с клетками-макрофагами, образующими воспалительный процесс в местах повреждения сосудов. Лекарство позволяет стабилизировать рост бляшки и снизить опасность закупорки сосуда. Главной трудностью пока является то, что в отличии от рака, атеросклероз — это процесс, происходящий в течении многих лет, и необходимо практически полностью снизить влияние препарата на те макрофаги, которые делают полезную работу.
2014. Ученые разработали генотерапевтическую вакцину от инфаркта
Причиной инфаркта в большинстве случаев является высокое содержание холестерина в крови, что приводит к атеросклерозу сосудов. Ученые из Гарвардского института стволовых клеток заявили, что ими разработана вакцина, способная ***
2013. Видео: наноробот очищает кровеносные сосуды от бляшек
Как известно, атеросклероз (образование холестериновых бляшек в кровеносных сосудах) является главной причиной смерти людей в развитых странах (см. Топ 10 причин смерти в богатых и бедных странах). Атеросклероз является причиной ишемической болезни сердца и инсультов. Как с ним бороться? Наиболее современный метод — использование катетера с вращающимся алмазным сверлом (ротационная атерэктомия). Однако, это очень сложная и опасная операция, т.к. при неловком движении катетера от бляшки может отломиться крупная частица и закупорить сосуд. Но в будущем — эта процедура может стать намного проще и эффективнее благодаря нанотехнологиям. Украинская нано-анимационная компания Nanobotmodels создала концептуальный видеоролик, в котором специальные нанороботы путешествуют по кровеносным сосудам и разрушают холестериновые бляшки. С помощью МРТ хирург может контролировать положение нанороботов и управлять ими.
2010. Нанобуры будут чистить кровеносные сосуды от холестерина
Ученые из Медицинской школы Гарварда и Массачусетского технического института создали наночастицы для чистки сосудов, которые, при проникновении в кровеносную систему человека, в буквальном смысле бурят любые новообразования, мешающие кровотоку. Вещество получило название «нанобур». Ученые говорят, что сами наночастицы вреда сосудам и организму не наносят. Наоборот, новинка отлично заменяет дорогостоящие и малоэффективные на фоне нанотехнологий препараты для чистки сосудов. К тому же использование подобного метода избавляет человека от необходимости делать операцию при возникших проблемах с сердечно-сосудистой системой. Разработка, находится пока на стадии тестирования. Ученые уверены: если она попадет в массовое производство, поможет миллионам людей, страдающими атеросклерозом и другими сердечно-сосудистыми заболеваниями.
