一種可以改善胰島素對神經(jīng)系統(tǒng)影響的納米材料

未來可能有一種方法可以通過將胰島素連接到一種特殊設(shè)計的納米材料上來增強糖尿病的治療效果——更好地控制血糖及其被大腦使用，并降低神經(jīng)系統(tǒng)問題的風險。

俄亥俄州立大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種化合物，該化合物由與一串氨基酸結(jié)合的胰島素組成，其中包括一個抗氧化基團。發(fā)表在Biomaterials上的一項早期小鼠研究表明，這種納米材料的抗糖尿病特性包括改善葡萄糖消耗和作為大腦燃料的可用性。

在一項新的研究中，該團隊在 1 型糖尿病小鼠模型中將實驗化合物的治療效果與單獨使用胰島素和單獨使用納米材料的效果進行了比較。接受聯(lián)合療法治療的小鼠大腦中血糖控制和胰島素相關(guān)基因活性的測量值與健康動物接近，這些相同的小鼠在思維和記憶測試中表現(xiàn)更好。

先前的研究已將 1 型和 2 型糖尿病與認知功能問題和癡呆癥的高風險聯(lián)系起來，但“糖尿病的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥得到的解決最少，”俄亥俄州立大學(xué)人文科學(xué)副教授、該研究的資深作者 Ouliana Ziouzenkova 說。研究。

“我們在老鼠身上發(fā)現(xiàn)，我們的分子和胰島素結(jié)合起來在逆轉(zhuǎn)糖尿病相關(guān)問題方面優(yōu)于單獨的每種治療方法，并且與所有其他組相比，認知能力顯著提高。”

該研究發(fā)表在《藥劑學(xué)》雜志上。

科學(xué)家們用來與胰島素化學(xué)結(jié)構(gòu)結(jié)合的分子稱為 AAC2，是在俄亥俄州立大學(xué)化學(xué)和生物化學(xué)教授、研究共同資深作者喬恩·帕奎特的實驗室開發(fā)的。

Parquette 和合作者從氨基酸的小鏈中創(chuàng)造了一系列分子，為了制造 AAC2，添加了抗氧化劑香豆素的結(jié)構(gòu)片段。這些鏈條被設(shè)計成像磚一樣堆疊并相互粘連，使它們能夠自組裝成帶有正電荷的納米纖維。電力將胰島素和 AAC2 結(jié)合在一起形成超分子復(fù)合物。

“這很重要，因為在生物尺度上發(fā)生的許多事情似乎都在納米尺度上。蛋白質(zhì)、細胞表面、病毒都是納米尺度的物體，”他說。“因此，如果你能制造出在這種規(guī)模上發(fā)揮作用的東西，你就有更好的能力干預(yù)生物過程。”

1 型糖尿病患者的身體不能制造足夠量的胰島素，而 2 型糖尿病患者的身體不能正確使用胰島素將糖從血液轉(zhuǎn)移到肌肉和脂肪細胞，以及體內(nèi)的許多其他細胞。身體，使用葡萄糖作為能量。大腦是一個需要使用葡萄糖作為燃料的主要器官，它依賴于特定的轉(zhuǎn)運蛋白來輸送葡萄糖——這些轉(zhuǎn)運蛋白的功能可能會因血糖水平的不規(guī)則而受損，例如糖尿病中發(fā)生的那些。

在這項研究中，實驗是在經(jīng)過化學(xué)和基因工程改造的老鼠身上進行的，這些老鼠的胰島素缺乏會導(dǎo)致高血糖，這是 1 型或 2型糖尿病的標志。研究人員每三天給動物注射單獨的人胰島素(用于區(qū)分治療與小鼠產(chǎn)生的胰島素)、單獨的 AAC2 分子或與人胰島素結(jié)合的 AAC2 分子作為聯(lián)合治療。

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