Una molecola unita all’insulina fornisce i giusti livelli di glucosio al cervello e invertie i problemi legati al diabete producendo prestazioni cognitive notevolmente migliorate. Lo studio sui topi.

 

 

Attaccando l’insulina a un nanomateriale appositamente progettato ci potrebbe essere un modo in futuro per migliorare il trattamento del diabete, con un migliore controllo della glicemia e un minor rischio di problemi neurologici.‎

‎I ricercatori della Ohio State University hanno sviluppato un composto costituito da insulina legata a una serie di aminoacidi che include un gruppo antiossidante. Uno studio precedente sui topi, pubblicato su ‎‎Biomaterials‎‎, ha suggerito che le proprietà anti-diabete di questo nanomateriale includevano il miglioramento del consumo e della disponibilità di glucosio come combustibile per il cervello. ‎

‎In un nuovo studio, il team ha confrontato gli effetti terapeutici del composto sperimentale con gli effetti della sola insulina e del nanomateriale da solo nei modelli murini di diabete di tipo 1.

Le misure di controllo della glicemia e dell’attività genica correlata all’insulina nel cervello dei topi trattati con la terapia di combinazione si sono avvicinate a quelle di animali sani, e questi stessi topi hanno avuto risultati migliori nei test cognitivi e della memoria.‎

‎Ricerche precedenti hanno collegato sia il diabete di tipo 1 che di tipo 2 a problemi con la funzione cognitiva e un rischio più elevato di demenza, ma “le complicanze neurologiche del diabete sono le meno affrontate”, ha detto ‎‎Ouliana Ziouzenkova‎‎, professore associato di ‎‎scienze umane‎‎ presso l’Ohio State e autore senior dello studio.‎

‎”Abbiamo scoperto nei topi che la nostra molecola e l’insulina combinate erano migliori di ogni trattamento da solo nell’invertire i problemi legati al diabete e hanno prodotto prestazioni cognitive notevolmente migliorate rispetto a tutti gli altri gruppi”. ‎

‎La ricerca è stata pubblicata sulla rivista ‎‎Pharmaceutics‎‎.‎

‎La molecola che gli scienziati hanno usato per legarsi alla struttura chimica dell’insulina, chiamata AAC2, è stata sviluppata nel laboratorio del co-autore senior ‎‎dello studio Jon Parquette‎‎, professore di ‎‎chimica e biochimica‎‎ presso l’Ohio State. ‎

‎Parquette e collaboratori hanno creato una serie di molecole da piccole catene di amminoacidi e, per realizzare AAC2, hanno aggiunto  un frammento strutturale della cumarina antiossidante. Le catene sono progettate per impilarsi come mattoni e attaccarsi l’una all’altra in un modo che consente loro di auto-assemblarsi in nanofibre che trasportano una carica elettrica positiva. Le forze elettriche tengono insieme insulina e AAC2 per formare un complesso supramolecolare. ‎

‎”Questo è importante perché molte cose che accadono su scala biologica sembrano essere su scala nanometrica. Proteine, superfici cellulari, virus sono tutti oggetti su scala nanometrica”, ha detto. “Quindi, se riesci a fare cose che funzionano su quella scala, hai una migliore capacità di intervenire nei processi biologici”. ‎

‎I corpi delle persone con diabete di tipo 1 non producono una quantità sufficiente di insulina, e nelle persone con diabete di tipo 2, il corpo non può utilizzare correttamente l’insulina per trasferire lo zucchero dal sangue alle cellule muscolari e adipose, e molte altre cellule del corpo, che usano il glucosio per l’energia.

Il cervello, un organo importante che richiede l’uso di glucosio come carburante, si basa su trasportatori specifici per fornire glucosio – trasportatori la cui funzione può essere danneggiata da irregolarità nei livelli come quelli che si verificano nel diabete.‎

‎In questo studio, sono stati condotti esperimenti su topi chimicamente e geneticamente modificati per avere carenze di insulina che causano alti livelli di zucchero nel sangue, il segno distintivo del diabete di tipo 1 o di tipo 2.

I ricercatori hanno iniettato agli animali ogni tre giorni solo insulina umana (usata per distinguere il trattamento dall’insulina prodotta dai topi), la sola molecola AAC2 o la molecola AAC2 legata all’insulina umana come terapia di combinazione.‎

‎Il team ha scoperto che solo la terapia di combinazione ha prodotto livelli costanti di glucosio nei topi per un lungo periodo di tempo e ha influenzato positivamente l’espressione genica e il trasporto dei neurotrasmettitori nel loro cervello.

I topi trattati con la terapia di combinazione hanno anche ottenuto risultati migliori nei test cognitivo comportamentali rispetto agli animali trattati con solo insulina o la nanofibra AAC2.‎

‎I risultati hanno suggerito che questi benefici si riferiscono al modo in cui le interazioni dell’insulina con il nanomateriale influenzano due aspetti dell’uso del glucosio nel corpo: la ripartizione del glucosio per il metabolismo energetico e l’uso del glucosio per lo stoccaggio e le esigenze strutturali. Insieme, questi impatti positivi della terapia possono ristabilire un sano equilibrio energetico, ha detto Ziouzenkova. ‎

‎”Il nostro composto ha fornito un effetto metabolico equilibrato che coinvolge un percorso completamente unico che è indotto da questo complesso supramolecolare”, ha detto.‎

‎La ricerca continuerà sui meccanismi esatti che influenzano il cervello, eventuali effetti collaterali a lungo termine e come il composto si degrada nel corpo. Ziouzenkova ha detto che i risultati promettenti con il diabete suggeriscono che questa piattaforma di nanofibre a base di aminoacidi può essere utile per migliorare i trattamenti per altri disturbi neurologici e metabolici. Kristy Townsend, professore associato di neurochirurgia, si è unita al team di ricerca per esplorare queste direzioni.‎

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