Sử dụng các hạt nano từ tính, các nhà khoa học kích thích tuyến thượng thận ở loài gặm nhấm để kiểm soát việc giải phóng các hormone liên quan đến căng thẳng.

Khi hormone căng thẳng, chẳng hạn như adrenaline và cortisol, đạt mức độ cao bất thường có thể gây ra các rối loạn sức khỏe tâm thần, bao gồm trầm cảm và rối loạn căng thẳng sau chấn thương (PTSD). Các nhà nghiên cứu của MIT đã phát triển phương pháp kiểm soát từ xa việc giải phóng các hormone này từ tuyến thượng thận, sử dụng các hạt nano từ tính.
Theo đó, Dekel Rosenfeld, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại MIT, thành viên nhóm nghiên cứu doPolina Anikeeva - giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu và về não và nhận thức - đứng đầu, đã phát triển các hạt nano từ tính chuyên dụng có thể tiêm vào tuyến thượng thận. Khi tiếp xúc với từ trường yếu, các hạt nóng lên một chút, kích thích các kênh phản ứng nhiệt vốn làm nhiệm vụ kích hoạt giải phóng hormone.
Kiểm soát nội tiết tố
Phòng thí nghiệm của Anikeeva trước đây đã phát minh ra một số vật liệu nano từ tính mới, bao gồm các hạt có thể giải phóng thuốc vào thời điểm chính xác tại các vị trí cụ thể trong cơ thể.
Trong nghiên cứu mới, nhóm muốn khám phá ý tưởng điều trị rối loạn não bằng cách điều khiển các cơ quan nằm ngoài hệ thần kinh trung ương nhưng ảnh hưởng đến não thông qua giải phóng hormone. Một ví dụ nổi tiếng là trục hạ đồi-tuyến yên-thượng thận (HPA), điều chỉnh phản ứng căng thẳng ở động vật có vú. Hormone do tuyến thượng thận tiết ra, bao gồm cortisol và adrenaline, đóng vai trò quan trọng trong trầm cảm, căng thẳng và lo lắng.
"Một số rối loạn mà chúng ta coi là thần kinh có thể điều trị được từ (các cơ quan) ngoại vi, nếu chúng ta có thể học cách điều chỉnh các khu vực cục bộ đó thay vì hệ thần kinh trung ương," theo Anikeeva.
Các nhà nghiên cứu đã quyết định nhắm mục tiêu vào các kênh ion kiểm soát dòng canxi vào tế bào tuyến thượng thận. Những kênh ion đó có thể được kích hoạt bởi một loạt các kích thích, bao gồm cả nhiệt. Khi canxi chảy qua các kênh mở, đi vào các tế bào tuyến thượng thận, các tế bào bắt đầu bơm ra hormone. "Nếu chúng ta muốn điều chỉnh sự giải phóng các hormone đó, chúng ta cần có khả năng điều chỉnh dòng canxi vào các tế bào tuyến thượng thận," Rosenfeld nói.
Để kích thích các kênh nhạy cảm với nhiệt xuất hiện tự nhiên trong các tế bào tuyến thượng thận, các nhà nghiên cứu đã thiết kế các hạt nano làm từ quặng magnetite, một loại oxit sắt tạo thành các tinh thể từ tính nhỏ khoảng 1/5.000 độ dày của tóc người.
Họ nhận thấy rằng ở chuột, những hạt này có thể được tiêm trực tiếp vào tuyến thượng thận và lưu được lại ở đó ít nhất sáu tháng. Khi chuột tiếp xúc với từ trường yếu - khoảng 50 millitesla, yếu hơn 100 lần so với các trường được sử dụng để chụp cộng hưởng từ (MRI), các hạt nóng lên khoảng 6 độ C, đủ để kích hoạt các kênh canxi mở ra mà không làm hỏng bất kỳ mô nào xung quanh.
Kênh nhạy cảm với nhiệt mà họ nhắm đến, có tên gọi TRPV1, được tìm thấy trong nhiều tế bào thần kinh cảm giác trên khắp cơ thể, bao gồm cả các thụ thể đau. Các kênh TRPV1 có thể được kích hoạt bởi capsaicin, hợp chất hữu cơ mang lại vị cay của ớt, cũng như nhiệt độ. Chúng được tìm thấy trên các loài động vật có vú và thuộc một họ gồm nhiều kênh khác cũng nhạy cảm với nhiệt.
Kích thích này sẽ kích hoạt một đợt bơm hormone - tăng gấp đôi sản xuất cortisol và tăng noradrenaline [hormone sản xuất bởi tuyến thượng thận, có tác dụng kích thích tăng lượng ôxy cung cấp cho não và các cơ, làm giãn nở đồng tử và ức chế các chức năng không cần thiết của cơ thể trong các trường hợp khẩn cấp] khoảng 25%, dẫn đến sự gia tăng đáng kể về nhịp tim của động vật.
Ứng dụng điều trị căng thẳng và đau đớn
Nhóm nghiên cứu có kế hoạch sử dụng phương pháp này để tìm hiểu cách giải phóng hormone ảnh hưởng đến rối loạn căng thẳng sau chấn thương và các rối loạn khác; và cuối cùng là để điều trị các rối loạn đó. Phương pháp này ít xâm lấn hơn nhiều so với các phương pháp điều trị tiềm năng liên quan đến việc cấy ghép một thiết bị y tế để kích thích giải phóng hormone. Việc cấy ghép là không khả thi ở các cơ quan như tuyến thượng thận vốn mềm và có nhiều mạch máu.
Một lĩnh vực khác mà phương pháp này tỏ ra hứa hẹn là điều trị đau, bởi các kênh ion nhạy cảm với nhiệt cũng thường được tìm thấy trong các thụ thể đau.
"Kỹ thuật này cho phép chúng ta nghiên cứu đau, kiểm soát cơn đau và có một số ứng dụng lâm sàng trong tương lai, hy vọng dẫn đến giải pháp thay thế cho thuốc hoặc cấy ghép đối với đau mãn tính," theo Anikeeva.
Với nghiên cứu sâu về sự tồn tại của TRPV1 trong các cơ quan khác, kỹ thuật này còn có khả năng được mở rộng đến các cơ quan ngoại vi khác như hệ thống tiêu hóa và tuyến tụy.
Nguồn: Báo Khoa học và Phát triển