腎上腺素和皮質醇等壓力荷爾蒙水平異常與多種心理健康障礙有關，包括抑郁癥和創(chuàng)傷后應激障礙 (PTSD)。麻省理工學院的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)設計出一種使用磁性納米粒子遠程控制腎上腺釋放這些激素的方法。

研究人員說，這種方法可以幫助科學家更多地了解激素釋放如何影響心理健康，并最終可能提供一種治療激素相關疾病的新方法。

“我們正在研究如何通過調節(jié)外周器官功能來研究并最終治療壓力障礙，而不是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中做一些高度侵入性的事情，”麻省理工學院材料科學與工程以及大腦和認知學教授 Polina Anikeeva 說。科學。

為了控制激素釋放，Anikeeva 小組的麻省理工學院博士后 Dekel Rosenfeld 開發(fā)了可以注射到腎上腺中的特殊磁性納米粒子。當暴露在弱磁場中時，這些粒子會略微升溫，從而激活觸發(fā)激素釋放的熱響應通道。這種技術可用于以最小的侵入性刺激身體深處的器官。

Anikeeva 和明尼蘇達大學精神病學助理教授、麻省理工學院皮考爾學習與記憶研究所前研究員 Alik Widge 是該研究的資深作者。Rosenfeld 是該論文的主要作者，該論文今天發(fā)表在Science Advances 上。

控制荷爾蒙

Anikeeva 的實驗室此前設計了幾種新型磁性納米材料，包括可以在身體特定位置精確時間釋放藥物的顆粒。

在這項新研究中，研究小組想探索通過操縱中樞神經(jīng)系統(tǒng)之外的器官但通過激素釋放影響它來治療大腦疾病的想法。一個眾所周知的例子是下丘腦-垂體-腎上腺 (HPA) 軸，它調節(jié)哺乳動物的應激反應。腎上腺分泌的激素，包括皮質醇和腎上腺素，在抑郁、壓力和焦慮中起著重要作用。

麻省理工學院研究實驗室成員 Anikeeva 說：“如果我們能夠學會調節(jié)這些局部回路，而不是回到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的全局回路，我們認為某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病可能可以從外圍治療。”電子和麥戈文腦研究所。

作為刺激激素釋放的目標，研究人員決定使用控制鈣流入腎上腺細胞的離子通道。這些離子通道可以被各種刺激激活，包括熱。當鈣通過開放通道流入腎上腺細胞時，這些細胞開始分泌激素。“如果我們想調節(jié)這些激素的釋放，我們需要能夠從根本上調節(jié)鈣流入腎上腺細胞，”羅森菲爾德說。

與 Anikeeva 小組之前的研究不同，在這項研究中，磁熱刺激用于調節(jié)細胞的功能，而無需人工引入任何基因。

為了刺激腎上腺細胞中自然存在的這些熱敏通道，研究人員設計了由磁鐵礦制成的納米顆粒，磁鐵礦是一種氧化鐵，可形成大約為人類頭發(fā)厚度 1/5000 的微小磁性晶體。在大鼠中，他們發(fā)現(xiàn)這些顆?？梢灾苯幼⑸涞侥I上腺中，并在那里保留至少六個月。當大鼠暴露在弱磁場中時——大約 50 毫特斯拉，比用于磁共振成像 (MRI) 的磁場弱 100 倍——粒子加熱約 6 攝氏度，足以觸發(fā)鈣通道打開而不會損壞任何周圍組織。

他們瞄準的熱敏通道稱為 TRPV1，存在于全身的許多感覺神經(jīng)元中，包括疼痛受體。TRPV1 通道可以被辣椒素激活，辣椒素是一種為辣椒提供熱量的有機化合物，也可以通過溫度激活。它們存在于哺乳動物物種中，屬于許多對熱敏感的其他通道家族。

這種刺激引發(fā)了激素激增——皮質醇產(chǎn)量翻倍，去甲腎上腺素增加約 25%。這導致動物的心率顯著增加。

治療壓力和疼痛

研究人員現(xiàn)在計劃使用這種方法來研究激素釋放如何影響 PTSD 和其他疾病，他們說最終它可以用于治療此類疾病。研究人員說，這種方法將為涉及植入醫(yī)療設備以電刺激激素釋放的潛在治療提供一種侵入性小得多的替代方法，這在諸如腎上腺等柔軟且高度血管化的器官中是不可行的。

這種策略可能有希望的另一個領域是疼痛的治療，因為熱敏離子通道通常存在于疼痛受體中。

Anikeeva 說：“能夠用這種技術調節(jié)疼痛感受器可能使我們能夠研究疼痛、控制疼痛，并在未來有一些臨床應用，有望為慢性疼痛提供藥物或植入物的替代品。” 隨著對其他??器官中 TRPV1 存在的進一步調查，該技術有可能擴展到其他外圍器官，如消化系統(tǒng)和胰腺。

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