Los investigadores logran el control remoto de la liberación de hormonas

Los niveles anormales de hormonas del estrés, como la adrenalina y el cortisol, están relacionados con una variedad de trastornos de salud mental, incluida la depresión y el trastorno de estrés postraumático (TEPT). Los investigadores del MIT han ideado una forma de controlar de forma remota la liberación de estas hormonas desde la glándula suprarrenal, utilizando nanopartículas magnéticas.

Este enfoque podría ayudar a los científicos a aprender más sobre cómo la liberación de hormonas influye en la salud mental, y podría ofrecer una nueva forma de tratar los trastornos relacionados con las hormonas, dicen los investigadores.

“Estamos estudiando cómo podemos estudiar y tratar los trastornos de estrés mediante la modulación de la función de los órganos periféricos, en lugar de hacer algo altamente invasivo en el sistema nervioso central”, dice Polina Anikeeva, profesora del MIT de ciencia e ingeniería de materiales y de cerebro y cognitiva. ciencias

Para lograr el control sobre la liberación de hormonas, Dekel Rosenfeld, un postdoc MIT-Technion en el grupo de Anikeeva, ha desarrollado nanopartículas magnéticas especializadas que pueden inyectarse en la glándula suprarrenal. Cuando se exponen a un campo magnético débil, las partículas se calientan ligeramente, activando canales sensibles al calor que desencadenan la liberación de hormonas. Esta técnica se puede utilizar para estimular un órgano profundo en el cuerpo con mínima invasividad.

Anikeeva y Alik Widge, profesora asistente de psiquiatría de la Universidad de Minnesota y ex investigadora del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT, son los autores principales del estudio. Rosenfeld es el autor principal del artículo, que aparece hoy en Avances científicos.

Hormonas de control

El laboratorio de Anikeeva ha ideado previamente varios nanomateriales magnéticos novedosos, incluidas partículas que pueden liberar fármacos en momentos precisos en lugares específicos del cuerpo.

En el nuevo estudio, el equipo de investigación quería explorar la idea de tratar los trastornos del cerebro mediante la manipulación de órganos que están fuera del sistema nervioso central pero que influyen a través de la liberación de hormonas. Un ejemplo bien conocido es el eje hipotalámico-pituitario-adrenal (HPA), que regula la respuesta al estrés en los mamíferos. Las hormonas secretadas por la glándula suprarrenal, incluidos el cortisol y la adrenalina, juegan un papel importante en la depresión, el estrés y la ansiedad.

“Algunos trastornos que consideramos neurológicos pueden tratarse desde la periferia, si podemos aprender a modular esos circuitos locales en lugar de volver a los circuitos globales en el sistema nervioso central”, dice Anikeeva, miembro del Laboratorio de Investigación del MIT de Electrónica y McGovern Institute for Brain Research.

Como objetivo para estimular la liberación de hormonas, los investigadores decidieron canales iónicos que controlan el flujo de calcio hacia las células suprarrenales. Esos canales iónicos pueden activarse mediante una variedad de estímulos, incluido el calor. Cuando el calcio fluye a través de los canales abiertos hacia las células suprarrenales, las células comienzan a bombear hormonas. “Si queremos modular la liberación de esas hormonas, necesitamos poder modular esencialmente la entrada de calcio en las células suprarrenales”, dice Rosenfeld.

A diferencia de investigaciones anteriores en el grupo de Anikeeva, en este estudio se aplicó estimulación magnetotérmica para modular la función de las células sin introducir artificialmente ningún gen.

Para estimular estos canales sensibles al calor, que ocurren naturalmente en las células suprarrenales, los investigadores diseñaron nanopartículas hechas de magnetita, un tipo de óxido de hierro que forma pequeños cristales magnéticos de aproximadamente 1/5000 del grosor de un cabello humano. En ratas, descubrieron que estas partículas podrían inyectarse directamente en las glándulas suprarrenales y permanecer allí durante al menos seis meses. Cuando las ratas fueron expuestas a un campo magnético débil, aproximadamente 50 militesla, 100 veces más débil que los campos utilizados para la resonancia magnética (MRI), las partículas se calentaron aproximadamente 6 grados Celsius, lo suficiente como para activar la apertura de los canales de calcio. sin dañar ningún tejido circundante.

El canal sensible al calor al que se dirigían, conocido como TRPV1, se encuentra en muchas neuronas sensoriales de todo el cuerpo, incluidos los receptores del dolor. Los canales TRPV1 pueden ser activados por la capsaicina, el compuesto orgánico que le da calor a los chiles, así como por la temperatura. Se encuentran en especies de mamíferos y pertenecen a una familia de muchos otros canales que también son sensibles al calor.

Esta estimulación desencadenó una fiebre hormonal, duplicando la producción de cortisol y aumentando la noradrenalina en aproximadamente un 25 por ciento. Eso condujo a un aumento medible en las frecuencias cardíacas de los animales.

Tratamiento del estrés y el dolor.

Los investigadores ahora planean usar este enfoque para estudiar cómo la liberación de hormonas afecta el TEPT y otros trastornos, y dicen que eventualmente podría adaptarse para tratar tales trastornos. Este método ofrecería una alternativa mucho menos invasiva a los posibles tratamientos que implican implantar un dispositivo médico para estimular eléctricamente la liberación de hormonas, lo que no es factible en órganos como las glándulas suprarrenales que son suaves y altamente vascularizadas, dicen los investigadores.

Otra área donde esta estrategia podría ser prometedora es en el tratamiento del dolor, porque los canales iónicos sensibles al calor a menudo se encuentran en los receptores del dolor.

“Ser capaz de modular los receptores del dolor con esta técnica potencialmente nos permitirá estudiar el dolor, controlar el dolor y tener algunas aplicaciones clínicas en el futuro, que con suerte pueden ofrecer una alternativa a los medicamentos o implantes para el dolor crónico”, dice Anikeeva. Con una mayor investigación de la existencia de TRPV1 en otros órganos, la técnica puede extenderse potencialmente a otros órganos periféricos como el sistema digestivo y el páncreas.

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