Një studim i ri i bazuar në nanoteknologji gjeneron shpresë për trajtimin e dëmtimit dhe dështimit akut të veshkave.
Veshkat janë një organ jetik thelbësor që kryen funksione kritike në trup. Ai largon mbeturinat dhe ujin shtesë nga qarkullimi i gjakut për të prodhuar urinë e cila më pas rrjedh nga veshkat në fshikëz përmes ureterëve. Këto mbetje që prodhohen në trupin tonë nga shpërbërja normale e muskujve dhe ushqimeve duhet të hidhen dhe të ekskretohen në mënyrë efikase.
Në akute dështimi i veshkave, i quajtur tani mbetjet azotike të dëmtimit akute të veshkave (AKI) grumbullohen me shpejtësi dhe prodhimi i urinës zvogëlohet, dmth. trupi lufton për të prodhuar urinë. Kjo ndodh brenda një periudhe të shkurtër kohe (ditë apo edhe orë) nga fillimi i sëmundjes duke shkaktuar komplikime serioze. Shkaku kryesor i AKI është stresi oksidativ i cili ndodh për shkak të ekuilibrit të shqetësuar midis radikaleve të lira dhe mbrojtjes anti-oksiduese që rezulton nga rritja e produkteve të mbeturinave që përmbajnë oksigjen duke shkaktuar kështu dëme në lipide, proteina dhe ADN. Ky skenar shkakton inflamacion dhe avancon sëmundjen e veshkave. Pastaj ka shanse të larta për të zhvilluar sëmundje kardiovaskulare dhe kancer. Kjo është arsyeja pse ushqimet dhe suplementet e pasura me antioksidantë dihet se mbrojnë nga efektet e dëmshme të produkteve të mbeturinave që përmbajnë oksigjen. Kur ashpërsia e sëmundjes së veshkave përparon, nevojiten terapi mbështetëse si rihidratimi dhe dializa, madje mund të kërkohet edhe transplantimi i veshkave. Nuk ka asnjë kurë në dispozicion për AKI duke e bërë atë përgjegjës për miliona vdekje çdo vit.
Mbrojtja dhe trajtimi i veshkave të dëmtuara mbetet një sfidë e madhe në mjekësi. Një medikament antioksidant NAC (N-acetilcisteinë) i konsideruar si standardi i artë, përdoret përgjithësisht për të mbrojtur veshkat nga toksiciteti gjatë procedurave, por ky medikament ka biodisponibilitet të dobët dhe kështu ka efektivitet të kufizuar.
Qasja e nanoteknologjisë për terapi
Zbatimi i nanoteknologjisë në metodat biomjekësore, duke përfshirë terapinë, është rritur në dekadat e fundit. Por aplikime të tilla kanë treguar kufizime në trajtimin e sëmundjeve të veshkave. Në një studim të ri, shkencëtarët nga SHBA dhe Kina kanë përshkruar një metodë të re parandaluese për ndalimin e AKI-së dhe trajtimin e saj duke përdorur nanoteknologjinë që përfshin forma të vogla vetë-montuese të cilat kanë një diametër vetëm të miliarda të metrit. Këto forma janë projektuar dhe zhvilluar duke përdorur metodën e nanoteknologjisë të quajtur 'Origami ADN-je' në të cilën baza e çiftëzimit të katër ADN nukleotidet përdoren për të inxhinieruar dhe fabrikuar atë që quhet ADN nanostrukturat origami (DON). Këto nanostruktura – në formë trekëndore, tubulare ose drejtkëndore – mund të përdoren më pas për kryerjen e detyrave të ndryshme brenda trupit. Arkitektura e të tilla nanostrukturat është i përshtatshëm në mënyrë ideale për sistemet e gjalla sepse ato janë të qëndrueshme dhe kanë toksicitet dhe imunogjenitet të ulët.
ADN nanostrukturat origami vetë-montohen dhe mbërthehen në pjesë të ndryshme të veshkave dhe formojnë një shtresë mbrojtëse rreth tyre. Kjo është parë kur vlerësohet shpërndarja e tyre fiziologjike duke përdorur imazhe sasiore me tomografi me emetim pozitron (PET). Studimi i tyre është publikuar në Inxhinieri Biomjekësore e Natyrës. Grupi përgatiti të ndryshme ADN strukturat e origami dhe të përdorura gjithashtu radio etiketimi për të studiuar sjelljen e tyre në veshkat e miut gjatë analizimit të tyre duke përdorur imazhe PET. Ata u panë të grumbulloheshin në veshkat e minjve të shëndetshëm, si dhe të atyre që kishin AKI.
Studimi tregoi se si ADN Nanostrukturat origami veprojnë si një mbrojtës i shpejtë (brenda 2 orëve) dhe shumë aktiv i veshkave dhe ishin gjithashtu terapeutikë në lehtësimin e simptomave të AKI. Pas ekzaminimit të shpërndarjes së tyre në kohë reale duke përdorur skanimin PET, u pa se nanostrukturat drejtkëndore veçanërisht ishin më të suksesshme në mbrojtjen e veshkave në të njëjtën mënyrë si një ilaç standard. Këto struktura gjurmojnë produktet e mbeturinave që përmbajnë oksigjen dhe izolojnë qelizat nga dëmtimi për shkak të stresit oksidativ. Ato ndihmojnë në ruajtjen e ekuilibrit të radikaleve të lira dhe mbrojtjes antioksiduese brenda dhe rreth veshkave duke reduktuar dhe lehtësuar stresin oksidativ që është burimi dhe simptoma kryesore e AKI. Masat e marra nga DON-të ndalojnë përparimin e sëmundjes së veshkave. DON-et u testuan si në veshkat e minjve të gjallë ashtu edhe në qelizat e veshkave embrionale të njeriut. Këto struktura vepruan si një roje mbrojtëse dhe përmirësuan funksionin e veshkave në AKI po aq efektivisht sa terapitë tradicionale me ilaçe, veçanërisht ilaçi NAC për AKI.
Strukturat e origami të ADN-së ishin vazhdimisht të pranishme në veshka, gjë që autorët sugjerojnë se është për shkak të disa faktorëve, duke përfshirë rezistencën e DON-ve ndaj enzimave tretëse dhe shmangien e tyre të mbikëqyrjes së sistemit imunitar. Fiziologjikisht, përmirësimi i funksionit të veshkave u vlerësua duke vënë në dukje nivelet e kreatininës në serum dhe azotit të uresë në gjak dhe ishte e qartë se kishte përmirësime të konsiderueshme në funksionin ekskretues të veshkave të krahasueshme me terapinë standarde të barnave.
Ky studim multidisiplinar kombinon ekspertizën e nanomjekësisë dhe imazheve in-vivo dhe është i pari ndonjëherë që heton shpërndarjen e ADN nanostrukturat në një sistem të gjallë duke ndjekur drejtpërdrejt sjelljen e tyre. DON-et kanë toksicitet të ulët në organet kryesore të trupit duke i bërë ato të përshtatshme për përdorim klinik te njerëzit. Kjo teknologji moderne është një bazë e fortë që mund të sigurojë mbrojtje të lokalizuar të veshkave nga AKI dhe mund të përdoret për të hartuar qasje të reja terapeutike për trajtimin e AKI dhe sëmundjeve të tjera të veshkave. Një zgjidhje për sëmundjet e veshkave mund të bëhet realitet për pacientët që vuajnë nga dëmtimi akut i veshkave. Studimi shton potencialin e nanostrukturave terapeutike të programueshme të cilat mund të përdoren për shpërndarjen e synuar të barnave dhe riparimin e organeve dhe indeve në trup.
***
Burimi (s)
Jiang D et al. 2018. ADN nanostrukturat e origami mund të shfaqin marrje preferenciale nga veshkat dhe të lehtësojnë dëmtimin akut të veshkave. Inxhinieri Biomjekësore e Natyrës. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
***
