Когда клетки мозга умирают из-за травматического воздействия, они выделяют цитокины, которые привлекают иммунные клетки для устранения повреждений. Но эти цитокины также могут нарушать гематоэнцефалический барьер, вызывая утечку крови в мозг, что приводит к отеку, нарушению доставки кислорода и усилению воспаления. Это порочный круг кровотечения и повреждений, который приводит к еще большей гибели клеток.
Основываясь на своей предыдущей работе по приспособлению «рюкзаков» с микрочастицами к макрофагам, исследователи пришли к выводу, что они могут быть эффективны при ЧМТ. Ранее проведенные исследования показали, что технология может быть использована для контроля поведения макрофагов, когда они достигают места повреждения. Макрофаги уже являются активными участниками естественного иммунного ответа организма на ЧМТ, и исследователи стремились усилить этот эффект.
Клеточные «рюкзаки» состоят из двух внешних слоев дексаметазона, противовоспалительного стероидного препарата, в полимолочной гликолевой кислоте (PLGA) и среднего слоя IL-4, иммунорегуляторного цитокина, в поливиниловом спирте. Сочетание дексаметазона и IL-4 вызывает синергический противовоспалительный эффект. «Рюкзаки» имеют средний диаметр 8,2 мкм и толщину 914 нм и предназначены для прилипания к поверхности макрофагов.
Макрофаги свиньи были выращены из костного мозга, а затем прикреплены к микрочастицам. Комплекс вводили внутривенно свиным моделям ЧМТ с повреждением коры — самого внешнего слоя ткани головного мозга. Через семь дней в очаге травмы наблюдались макрофаги с «рюкзаками» в большей плотности, чем в других областях мозга.
По сравнению со свиньями, которым вводили физиологический раствор, лечение «ранцевыми» макрофагами уменьшало общий макроскопический объем поражения на 56% и приводило к визуально заметному уменьшению количества кровоизлияний (73 куб. мм против 21 куб. мм). Эти макрофаги уменьшили микроскопический объем поражения, оценку постоянного повреждения тканей, на 47%. Также у свиней, обработанных микрочастицами, было меньше крупных поражений.
Исследователи проанализировали микроглию (клетки мозга, восстанавливающие повреждения) в очагах поражения у обработанных свиней и обнаружили снижение провоспалительного маркера CD80 по сравнению с группой, получавшей физиологический раствор. Периферические биомаркеры воспаления также были меньше у свиней, получавших «ранцевые» макрофаги. Через 24 часа после травмы уровень фактора некроза опухоли альфа (TNF-⍺), основного регулятора воспалительных реакций, составлял 82,7% у обработанных свиней по сравнению со 117,5% у контрольной группы. Через неделю после травмы содержание глиального фибриллярного кислого белка в сыворотке крови (GFAP), диагностического и прогностического биомаркера ЧМТ и нейровоспаления, было меньше в группах, получавших лечение (75,2%), по сравнению с группами, получавшими физиологический раствор (158,4%).
Никаких признаков токсичности, вызванной обработкой «ранцевыми» макрофагами, не наблюдалось в селезенке, печени, почках и легких. Новый подход потенциально может стать эффективным средством лечения черепно-мозговой травмы.
