Un nanomaterial que puede mejorar los efectos de la insulina en el sistema nervioso
Las inyecciones de insulina ayudan a controlar la diabetes tipo 1 y tipo 2. Investigadores del estado de Ohio han desarrollado un nanomaterial que puede mejorar los efectos de la insulina en el sistema nervioso. Crédito: Shutterstock.com
Puede haber una manera en el futuro de mejorar el tratamiento de la diabetes con un mejor control del azúcar en la sangre y su uso por parte del cerebro, y un menor riesgo de problemas neurológicos mediante la unión de insulina a un nanomaterial especialmente diseñado.
Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han desarrollado un compuesto que consiste en insulina unida a una cadena de aminoácidos que incluye un grupo antioxidante. Un estudio anterior en ratones, publicado en Biomaterials, sugirió que las propiedades antidiabéticas de este nanomaterial incluían mejorar el consumo de glucosa y su disponibilidad como combustible para el cerebro.
En un nuevo estudio, el equipo comparó los efectos terapéuticos del compuesto experimental con los efectos de la insulina sola y el nanomaterial solo en modelos de ratones con diabetes tipo 1. Las medidas del control del azúcar en la sangre y la actividad de los genes relacionados con la insulina en los cerebros de los ratones tratados con la terapia combinada se acercaron a las de los animales sanos, y a estos mismos ratones les fue mejor en las pruebas de pensamiento y memoria.
Investigaciones anteriores han relacionado tanto la diabetes tipo 1 como la tipo 2 con problemas con la función cognitiva y un mayor riesgo de demencia, pero «las complicaciones neurológicas de la diabetes son las menos abordadas», dijo Ouliana Ziouzenkova, profesora asociada de ciencias humanas en Ohio State y autora principal. de El estudio.
«Encontramos en ratones que nuestra molécula e insulina combinadas era mejor que cada tratamiento por separado para revertir los problemas relacionados con la diabetes y produjo un rendimiento cognitivo significativamente mejorado en comparación con todos los demás grupos».
La investigación se publica en la revista Pharmaceutics.
La molécula que los científicos usaron para unirse a la estructura química de la insulina, llamada AAC2, se desarrolló en el laboratorio del coautor principal del estudio Jon Parquette, profesor de química y bioquímica en el estado de Ohio.
Parquette y sus colaboradores crearon una serie de moléculas a partir de pequeñas cadenas de aminoácidos y, para hacer AAC2, agregaron un fragmento estructural del antioxidante cumarina. Las cadenas están diseñadas para apilarse como ladrillos y adherirse entre sí de una manera que les permite autoensamblarse en nanofibras que transportan una carga eléctrica positiva. Las fuerzas eléctricas mantienen juntas a la insulina y AAC2 para formar un complejo supramolecular.
«Eso es importante porque muchas cosas que suceden a escala biológica parecen estar a escala nanométrica. Las proteínas, las superficies celulares, los virus son todos los objetos a nanoescala», dijo. «Entonces, si puedes hacer cosas que funcionen a esa escala, tienes una mejor capacidad para intervenir en los procesos biológicos».
Los cuerpos de las personas con diabetes tipo 1 no producen una cantidad suficiente de insulina y En las personas con diabetes tipo 2, el cuerpo no puede usar adecuadamente la insulina para transferir el azúcar de la sangre a las células musculares y grasas, y a muchas otras células del cuerpo que usan la glucosa como energía. El cerebro, un órgano principal que requiere el uso de glucosa como combustible, depende de transportadores específicos para entregar transportadores de glucosa cuya función puede verse dañada por irregularidades en los niveles de glucosa, como las que ocurren en la diabetes.
En este estudio, Se realizaron experimentos en ratones que fueron modificados química y genéticamente para tener deficiencias de insulina que causan altos niveles de azúcar en la sangre, el sello distintivo de la diabetes tipo 1 o tipo 2. Los investigadores inyectaron a los animales cada tres días insulina humana sola (utilizada para distinguir el tratamiento de la insulina producida por los ratones), la molécula AAC2 sola o la molécula AAC2 unida a la insulina humana como terapia combinada.
El equipo descubrió que solo la terapia combinada produjo niveles constantes de glucosa en los ratones durante un largo período de tiempo e influyó positivamente en la expresión génica y el transporte de neurotransmisores en sus cerebros. Los ratones tratados con la terapia combinada también se desempeñaron mejor en las pruebas de comportamiento cognitivo que los animales tratados solo con insulina o la nanofibra AAC2.
Los resultados sugirieron que estos beneficios se relacionan con la forma en que las interacciones de la insulina con el nanomaterial influyen en dos aspectos de la glucosa. uso en el cuerpo: la descomposición de la glucosa para el metabolismo energético y el uso de la glucosa para almacenamiento y necesidades estructurales. Juntos, estos impactos positivos de la terapia pueden restablecer un equilibrio energético saludable, dijo Ziouzenkova.
«Nuestro concepto proporcionó un efecto metabólico equilibrado que involucra una vía completamente única que es inducida por este complejo supramolecular», dijo.
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Revertir la diabetes tipo 1 de inicio reciente con ADN piramidal Más información: Aejin Lee et al, Amino Acid Nanofibers Improve Glycemia and Confer Cognitive Therapeutic Eficacy to Bound Insulin, Farmacéutica (2021). DOI: 10.3390/pharmaceutics14010081 Proporcionado por la Universidad Estatal de Ohio Cita: Un nanomaterial que puede mejorar los efectos de la insulina en el sistema nervioso (29 de marzo de 2022) obtenido el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/ news/2022-03-nanomaterial-insulina-efectos-nerviosos.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.