Задолго до появления симптомов любого нейродегенеративного заболевания ткани нашего мозга подвергаются шквалу «химических» атак. Чтобы укрепить нашу нервную систему от таких атак, требуется своего рода защита гематоэнцефалического барьера. Похоже, крошечная частица, состоящая из соединений, содержащихся в кофейной гуще, может оказаться подходящей для защиты от болезней Альцгеймера, Паркинсона и деменции.
Исследователи из Техасского университета в Эль-Пасо (UTEP) в ходе лабораторных испытаний продемонстрировали, что их материал более чем способен удалять химические вещества, вызывающие дегенерацию нервных клеток, приводящую к таким состояниям, как деменция и болезнь Паркинсона.
Очень важно лечить эти расстройства до того, как они достигнут клинической стадии.
Говорит химик UTEP и первый автор исследования Махеш Нараян.
Среди многочисленных причин, способствующих нейродегенерации, есть ряд факторов окружающей среды, таких как гербициды и пестициды. Хорошо известным примером является широко используемый гербицид паракват.
Несмотря на многочисленные исследования, связывающие это химическое вещество с повышенным риском болезни Паркинсона – риск, о котором швейцарский производитель параквата, как сообщается, знал с 1960-х годов – этот гербицид все чаще используется вместе с другими для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. В нервной системе способность параквата катализировать образование свободных радикалов вызывает цепную реакцию, приводящую к гибели нейронов.
Борьба со свободными радикалами с помощью антиоксидантов может дать шанс нервным клеткам. Но есть проблема: гематоэнцефалический барьер очень хорошо справляется со своей задачей, не давая большинству антиоксидантов из нашего рациона проникнуть глубоко в наш мозг.
Кофейная кислота, однако, является заметным исключением. Антиоксидант, содержащийся в вине, яблоках и, конечно же, кофе, его обнаружение в спинномозговой жидкости позволяет предположить, что он может проникнуть через барьеры нашей нервной системы и подействовать.
Что сделали ученые?
Чтобы усилить борьбу с перекисью кофейной кислоты, Нараян и его команда превратили это соединение в нечто, называемое «квантовой точкой» — CACQD. Эти крошечные кусочки размером всего в несколько нанометров обладают электромагнитными свойствами, способными проникать сквозь них.
Процесс, который команда использовала для извлечения CACQD из использованной кофейной гущи, считается «зеленой химией», то есть он безвреден для окружающей среды. В своей лаборатории команда «приготовила» образцы кофейной гущи при температуре 200 градусов в течение четырех часов, чтобы переориентировать углеродную структуру кофейной кислоты и сформировать CACQD. Именно обилие кофейной гущи делает процесс экономичным и устойчивым. Обжарка кофейной гущи в углеродные квантовые точки (CACQD) обогащает электромагнитные связи в молекулах, называемые сетью sp2, помогая им не только более эффективно удалять свободные радикалы, но и потенциально легче преодолевать гематоэнцефалический барьер.
Проведя серию испытаний на линиях клеток, полученных из нейробластомы человека, исследователи показали, что кофейная кислота эффективно предотвращает накопление белков, обычно связанных с нейродегенеративными заболеваниями.
Углеродные квантовые точки на основе кофейной кислоты могут стать средством лечения нейродегенеративных заболеваний. Это потому, что ни один из нынешних методов лечения не лечит болезни, они лишь помогают справиться с симптомами. Наша цель — найти лекарство, воздействуя на атомные и молекулярные субстраты, которые вызывают эти состояния.
Говорит руководитель исследовательской группы химик UTEP Джйотиш Кумар.
