Hőhatással az idegsejtek működése befolyásolható

2020. 08. 13.
|
Immár másfél évtizede ismert, hogy koncentrált hőhatással az idegsejtek működése befolyásolható, azonban a pontos hatásmechanizmust mindmáig nem tárták fel. Fekete Zoltán és kutatócsoportja olyan mikroelektródát fejlesztett ki, mellyel sejtszinten mérhetők az infravörös besugárzás hatásai.

Az infravörös neuromoduláció egy közel másfél évtizede kutatott tématerület, mely számos kísérleti eredmény bemutatásával folyamatosan megerősíti a hőmérséklet mint állapotváltozó fontosságát az idegsejtek működésében. Számos tanulmány ismertette miként lehetséges sejtkultúrákban és perifériás idegi preparátumokban az ingerületvezetést serkenteni, illetve blokkolni infravörös besugárzással. Az eddigi tanulmányok a neurodegeneratív betegségek terápiájában való alkalmazását jósolják, azonban ezt még szükségszerűen olyan vizsgálatoknak kell megelőzniük, melyek a stimulációs hatás mechanizmusának biofizikai hátterét is pontosan feltárják. Ennek elősegítését tűzte ki célul a Nemzeti Agykutatási Program támogatásával Fekete Zoltán kutatócsoportja.

Mi is az infravörös neuromoduláció?

Az infravörös neuromoduláció jelenségét elsőként a Vanderbilt Egyetem egyik kutatócsoportja demonstrálta 2005-ben. Nagy energiájú, szubmilliszekundumos lézerimpulzusok sorozatával viszonylag nagy térbeli és időbeli hőmérséklet-gradienst idéztek elő egy sejtnyúlvány közvetlen környezetében, mellyel jól tudták az ingerület keletkezését befolyásolni. Az eljárás előnye más neuromodulációs technikákkal (pl. elektromos mélyagyi stimulációval vagy optogenetikával) szemben, hogy hatáskeresztmetszete térben jól definiált, a stimulálandó sejtpopuláció genetikai érzékenyítése nem szükséges, továbbá az alkalmazott lézernyaláb energiáját egy jól meghatározott küszöb alatt tartva az eljárás a szövet károsodása nélkül tetszőlegesen ismételhető.

A stimuláció során a víznek mint kromofórnak, igen fontos szerepe van, ezért a megvilágító fényforrás hullámhosszát jellemzően a víz elnyelési spektrumában található csúcsokat célozva választják meg (pl. 1450 nm, 1875 nm, 2100 nm).

A kezdeti megfigyelések alapján a gyors hőmérséklet-változással a sejt akciós potenciáljának keletkezését lehet elősegíteni, míg a háttérhőmérséklet lassú változásával – legalábbis a korábbi tanulmányok szerint – az ingerület blokkolható. Előbbit infravörös stimulációnak, utóbbit infravörös inhibíciónak (gátlásnak) hívja az irodalom. Az eddigi kísérletek viszonylag nagy teljesítményű (0,3–6 W) jellemzően 0,1–22 °C-os hőmérséklet-emelkedést előidéző impulzusokat alkalmaztak a jelenség vizsgálatához. Az infravörös modulációs technikát sikeresen alkalmazták már szívizmok összehúzódási ritmusának szabályozására vagy a siketség mérséklésére a spirális ganglionsejtek közvetlen ingerlésével.

A biofizikai hatásmechanizmussal kapcsolatban számos hipotézis tartja magát, melyek közül vélhetően több tényező egyidejű fennállásának is köszönhető a sejtaktivitás termikus manipulációja. A szakirodalomban tárgyalt lehetséges stimuláló effektusok közül fotokémiai, fotomechanikai és fototermikus hatások jönnek szóba. Ezeket a fotonokat jellemzően alacsony energiájuk miatt viszonylag hosszú pulzusidővel sugározzák be, ezért az első két hatás szerepe elhanyagolhatónak tekinthető. A fototermikus hatás kiváltása során a fény energiája alakul át hővé. A fiziológiás válasz hátterében hőmérséklet-érzékeny ioncsatornák (ilyen például a tranziens receptor vanilloid család) szerepét, illetve az érintett sejtmembránok kapacitásának megváltozását számos kísérletben bizonyították, ugyanakkor az idegsejten belüli intracelluláris kalciumtranziensek közvetett befolyásolása, illetve másodlagos hemodinamikai folyamatok is szerepet játszhatnak.

Hőhatásból információ

A fenti hatásmechanizmussal kapcsolatos bizonytalanságok részben annak is köszönhetők, hogy az utóbbi évtizedben jellemzően sejtkultúrákon végzett vizsgálatokból származnak mérési eredmények, míg az élő szervezetben (in vivo) tett megfigyelések még gyerekcipőben járnak. Fekete Zoltán és kutatócsoportja a Nemzeti Agykutatási Program keretében egy olyan multifunkciós, integrált implantátumot fejlesztett ki, mellyel az élő szövetből újszerű információ gyűjthető az elnyelt infravörös sugárzás sejtszintű hatásairól. A mikro- és nanotechnológiai műveletekkel készült 170 µm × 190 µm keresztmetszetű érzékelő és beavatkozó struktúrákkal felvértezett, tűalakú elektród három kísérletileg fontos funkciót hordoz. A részben mechanikai funkciót is ellátó tűtestet egy egyedi polírozási eljárással egyben optikai hullámvezetővé alakították, aminek köszönhetően a becsatolt infravörös sugárzás – mint egy optikai üvegszálban – teljes visszaverődéssel terjedhet a stimulálandó szövetrész felé. Ugyanezen tűtest mérőpontokat is tartalmaz, melyekkel egyrészt a szövetben elnyelt sugárzás okozta hőmérséklet-emelkedés, másrészt az ennek következtében kialakuló elektrofiziológiai válasz is mérhető. A komplex eszköz pontos működésének és fizikai korlátainak megértéséhez, továbbá a későbbi, in vivo mérési eredmények alaposabb elemzéséhez a BME Atomfizika Tanszék közreműködésével egy multifizikai modell is készült. 

Hogyan tovább?

A csoport által képviselt kutatási irány mozgatórugója természetesen a társadalmat érintő fontosabb idegrendszeri betegségek mélyebb megértése, illetve tüneti kezelésének vizsgálata. Az infravörös idegi stimuláció egy viszonylag fiatal, kevésbé ismert ága a neuromodulációs technikáknak. Amellett, hogy a demonstrált mikroeszköz segíthet az infravörös stimulációs technika biofizikai mechanizmusának feltárásában, a kutatás távlati célja, hogy valamely neurodegeneratív betegségmodellben (pl. epilepszia, Parkinson-kór) is vizsgálják a módszer alkalmazhatóságát.

Forrás: medicalonline.hu

#KORONAVÍRUS

Regisztrált fertőzött:
24 014
Aktív eset:
18 137
Gyógyult:
5 141
Elhunyt:
736
Karanténban:
24 538
Mintavétel:
690 408
Magyarországi adatok – Legutolsó frissítés dátuma: 2020.09.27. 09:26

A nyitólapról ajánljuk

Szeptemberi akció

Magnézium Béres 375 mg + B6 filmtabletta

60 db

3 520 Ft

58,7 Ft/db
Vény nélkül kapható gyógyszer

Béres Csepp Extra® belsőleges oldatos cseppek + C-vitamin Béres 50 mg tabletta

4×30 ml + 120 db

4 940 Ft

Vény nélkül kapható gyógyszer

Algoflex® Forte Dolo 400 mg filmtabletta

20 db

1 960 Ft

98 Ft/db
Vény nélkül kapható gyógyszer

Exolorfin 50 mg/ml gyógyszeres körömlakk

2,5 ml

3 900 Ft

Vény nélkül kapható gyógyszer

Paranit fejtetű és serke elleni sampon + fésű

200 ml

3 190 Ft

16 Ft/ml
Orvostechnikai eszköz*

Zovirax ajakherpesz krém

2 g

1 520 Ft

760 Ft/g
Vény nélkül kapható gyógyszer

Natúr C-vitamin csipkebogyó kivonattal 1200 mg

80 db

2 060 Ft

25,8 Ft/db
Étrend-kiegészítő készítmény**

Kalmopyrin® 500 mg tabletta

24 db

1 380 Ft

57,5 Ft/db
Vény nélkül kapható gyógyszer

Sperti Preparation H® végbélkúp

12 db

2 670 Ft

222,5 Ft/db
Vény nélkül kapható gyógyszer

Dorithricin® Mentol szopogató tabletta

20 db

1 800 Ft

90 Ft/db
Vény nélkül kapható gyógyszer

Herbion® izlandi zuzmó 6 mg/ml szirup

150 ml

1 640 Ft

10,9 Ft/ml
Vény nélkül kapható hagyományos növényi gyógyszer***

Apetister junior málna-feketeribizli ízű oldat

100 ml

1 650 Ft

16,5 Ft/ml
Étrend-kiegészítő készítmény**

Sinupret® belsőleges oldatos cseppek

50 ml

2 300 Ft

46 Ft/ml
Vény nélkül kapható gyógyszer

Patikárium D3-vitamin tabletta

60 db

1 015 Ft

16,9 Ft/db
Étrend-kiegészítő készítmény**

Bilobil® Intense 120 mg kemény kapszula

60 db

4 880 Ft

81,3 Ft/db
Vény nélkül kapható gyógyszer

Apranax Dolo 100 mg/g gél

100 g

2 080 Ft

20,8 Ft/g
Vény nélkül kapható gyógyszer

Blend-a-dent extra erős protézisrögzítő krém

47 g

1 245 Ft

26,5 Ft/g
Orvostechnikai eszköz*

Otrivin Extra 1 mg/ml + 50 mg/ml adagoló oldatos orrspray

10 ml

2 100 Ft

210 Ft/ml
Vény nélkül kapható gyógyszer

VizolS 0,21% oldatos szemcsepp

10 ml

1 870 Ft

187 Ft/ml
Orvostechnikai eszköz*

Normaflore belsőleges szuszpenzió

30×5 ml

3 480 Ft

116 Ft/db
Vény nélkül kapható gyógyszer

Centrum® Gumivitamin gyermekeknek eper/málna ízben

30 db

2 180 Ft

72,7 Ft/db
Étrend-kiegészítő készítmény**

Diclac® Dolo 50 mg/g gél

100 g

2 230 Ft

22,3 Ft/g
Vény nélkül kapható gyógyszer

Daedalon® 50 mg tabletta

10 db

1 380 Ft

138 Ft/db
Vény nélkül kapható gyógyszer

Smecta® 3 g por szuszpenzióhoz

10 db

1 070 Ft

107 Ft/db
Vény nélkül kapható gyógyszer
A kockázatokról és a mellékhatásokról olvassa el a betegtájékoztatót, vagy kérdezze meg kezelőorvosát, gyógyszerészét!
* A kockázatokról olvassa el a használati útmutatót, vagy kérdezze meg kezelőorvosát!
** Étrend-kiegészítő, nem helyettesíti a kiegyensúlyozott, vegyes étrendet és az egészséges életmódot.
*** Hagyományos növényi gyógyszer, a javallatokra való alkalmazása a régóta fennálló használaton alapul.

Friss cikkeink

Hírlevél feliratkozás

A hírlevélküldő szolgáltatás – rajtunk kívülálló okok miatt – nem támogatja a Freemail-es és Citromail-es címeket, hibák léphetnek fel!
Kérjük, használjon más e-mail szolgáltatót (pl: gmail.com)!
Az űrlap kitöltése, az adatok megadása önkéntes.

Aktuális magazinunk

Magazin címlap Már elérhető a a Szimpatika magazin 2020. szeptemberi száma!

Ingyenes magazinunkat kérje gyógyszerészétől a Szimpatika emblémával ellátott gyógyszertárakban! A korábbi számokat ide kattintva érheti el