Российские ученые определили, что наночастицы селена размером 100 нанометров на 38% повышают жизнеспособность клеток мозга при недостатке кислорода и окислительном стрессе. Исследование поможет в разработке новых препаратов для борьбы с болезнями мозга.

Селен – необходимый для организма микроэлемент, который оказывает противоопухолевое действие, стимулируя гибель раковых клеток, а также защищает здоровые клетки от повреждений при недостатке кислорода (гипоксии) и окислительном стрессе. Благодаря этим свойствам селен перспективен для профилактики ишемического инсульта, при котором головной мозг недостаточно снабжается кровью и, соответственно, кислородом, что приводит к гибели нейронов. Частицы этого микроэлемента не всегда достаточное время циркулируют в кровотоке и проявляют активность. В ряде случаев они просто накапливаются в печени и селезенке, не попадая в головной мозг. Причина такого явления – неподходящий размер, но детально влияние этого фактора на биологическую активность микроэлемента не была ранее исследована.

Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Пущинского научного центра биологических исследований РАН, Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского, Всероссийского научно-исследовательского института фитопатологии РАН и Национального медицинского исследовательского центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В. И. Кулакова изучили, насколько эффективно наночастицы селена разного размера защищают клетки мозга от ишемического инсульта. В экспериментах авторы использовали выращенные на чашках Петри астроциты головного мозга мышей – вспомогательные клетки нервной ткани, которые создают благоприятное окружение для нейронов и поддерживают их работу. К астроцитам добавляли растворы наночастиц селена размером 50, 100 и 400 нанометров, полученных из более крупных образцов материала путем измельчения лазерным излучением.

Все исследованные наночастицы приводили к увеличению концентрации ионов кальция в клетках. Эти ионы поступают внутрь астроцитов из среды и выступают в роли сигнала, при действии которого сеть астроцитов активируется и, в свою очередь, передает собственные сигналы нейронам, оберегая их от губительного гипервозбуждения из-за стресса. При этом наночастицы диаметром 100 нанометров вызывали самый сильный выброс кальция. Этот эффект можно объяснить тем, что более мелкие (50 нанометров) и более крупные (400 нанометров) частицы активируют в клетке всего один или два из трех существующих путей проникновения наночастиц внутрь клеток, тогда как в ответ на наночастицы среднего размера включаются все возможные механизмы.

Далее исследователи проверили, как различные формы селена влияют на выживаемость астроцитов при гипоксии (ишемии) и окислительном стрессе. Во всех случаях доля погибших клеток снизилась, но наиболее эффективно действовали частицы размером 100 нанометров — они увеличили жизнеспособность астроцитов на 38%. Кроме того, этот вариант препарата активировал гены, отвечающие за защиту от программируемой клеточной гибели.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.