Un gruppo di ricercatori della Ohio State University ha sviluppato, in un recente studio, un composto costituito da insulina legata a una stringa di aminoacidi che include un gruppo antiossidante. Uno studio precedente sui topi, pubblicato sulla rivista Biomaterials, ha suggerito che le proprietà anti-diabete di questo nanomateriale includessero il miglioramento del consumo di glucosio e della disponibilità come combustibile per il cervello.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Pharmaceutics.
Nanomateriale legato all’insulina: ecco come agisce
Legare l’insulina ad un nanomateriale potrebbe apportare benefici nella gestione del diabete, grazie ad un migliore controllo della glicemia e del suo utilizzo da parte del cervello, e un minor rischio di problemi neurologici.
Lo studio prodotto dal team di ricercatori della Ohio State University ha confrontato gli effetti terapeutici del composto sperimentale sviluppato con un nanomateriale, con gli effetti della sola insulina e del solo nanomateriale in modelli murini con diabete di tipo 1. Le misure del controllo della glicemia e dell’attività genica correlata all’insulina nel cervello dei topi trattati con la terapia combinata si sono avvicinate a quelle degli animali sani e questi stessi topi hanno ottenuto risultati migliori nei test che hanno coinvolto il pensiero e la memoria.
Studi pregressi hanno collegato sia il diabete di tipo 1 che quello di tipo 2 a problemi con la funzione cognitiva e un rischio più elevato di demenza, ma “Le complicanze neurologiche del diabete sono le meno affrontate“, ha affermato Ouliana Ziouzenkova, professoressa associata di scienze umane all’Ohio State e autrice senior dello studio: “Abbiamo scoperto nei topi che la nostra molecola e l’insulina combinate erano migliori di ogni trattamento da solo nell’invertire i problemi legati al diabete e hanno prodotto prestazioni cognitive notevolmente migliorate rispetto a tutti gli altri gruppi”.
Parquette, insieme agli altri ricercatori, ha sviluppato una serie di molecole da piccole catene di aminoacidi e, per completare l’AAC2, l’aggiunta di un frammento strutturale della cumarina antiossidante. Le catene sono progettate per impilarsi come mattoni e attaccarsi l’una all’altra in un modo che consente loro di autoassemblarsi in nanofibre che trasportano una carica elettrica positiva. Le forze elettriche tengono insieme insulina e AAC2 per formare un complesso supramolecolare.
“Questo è importante perché molte cose che accadono su scala biologica sembrano essere su scala nanometrica. Le proteine, le superfici cellulari, i virus sono tutti oggetti su scala nanometrica“, ha spiegato lo scienziato: “Quindi, se puoi creare cose che funzionano su quella scala, hai una migliore capacità di intervenire nei processi biologici“.
L’organismo delle persone con diagnosi di diabete di tipo 1 non produce una quantità sufficiente di insulina e, nelle persone con diabete di tipo 2, il corpo non può utilizzare correttamente l’insulina per trasferire lo zucchero dal sangue ai muscoli e alle cellule adipose e molte altre cellule nel corpo, che usa il glucosio per produrre energia.
Il cervello, è un organo che necessita del glucosio come carburante, fa affidamento su trasportatori specifici per fornire glucosio, trasportatori la cui funzione può essere compromessa da irregolarità nei livelli di glucosio come quelli che si manifestano nel diabete. Diventa quindi interessante valutare il combo insulina/nanomateriale.
Durante la ricerca sono stati condotti esperimenti su topi modificati chimicamente e geneticamente per poter lavorare su carenze di insulina che causano alti livelli di zucchero nel sangue, il segno distintivo del diabete di tipo 1 o di tipo 2. I ricercatori hanno iniettato agli animali ogni tre giorni la sola insulina umana (usata per distinguere il trattamento dall’insulina prodotta dai topi), la sola molecola AAC2 o la molecola AAC2 legata all’insulina umana come terapia combinata.
Il team ha scoperto che solo la terapia combinata ha prodotto livelli di glucosio stabili nei topi per un lungo periodo di tempo e ha influenzato positivamente l’espressione genica e il trasporto di neurotrasmettitori nei loro cervelli. I topi trattati con la terapia combinata con nanomateriale hanno anche manifestato risultati migliori nei test cognitivo comportamentali rispetto agli animali trattati solo con insulina o con la nanofibra AAC2.
Le evidenze hanno indicato che questi benefici sono correlati al modo in cui le interazioni dell’insulina con il nanomateriale influenzano due aspetti dell’uso del glucosio nell’organismo: la scomposizione del glucosio per il metabolismo energetico e l’uso del glucosio per la conservazione e le esigenze strutturali. Insieme, questi effetti positivi della terapia possono ristabilire un sano equilibrio energetico.
“La nostra intuizione ha fornito un effetto metabolico equilibrato che coinvolge un percorso completamente unico che è indotto da questo complesso supramolecolare“, ha concluso Ziouzenkova.
