ΕΘΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΕΡΕΥΝΑΣ ΦΥΣΙΚΩΝ
ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ»
ΓΡΑΦΕΙΟ ΔΗΜΟΣΙΩΝ ΣΧΕΣΕΩΝ & ΤΥΠΟΥ
 
Παρασκευή 16 Νοεμβρίου 2012
 

Εφαρμογή απεικονιστικών τεχνικών της Νανοτεχνολογίας για διαγνωστικούς σκοπούς σε θεραπείες εξωσωματικής κυκλοφορίας αίματος

 

Μία από τις σημαντικότερες τεχνικές που χρησιμοποιείται σήμερα στην κλινική πράξη για διαγνωστικούς σκοπούς στη μελέτη βιοψικού υλικού είναι το οπτικό μικροσκόπιο (ΟΜ), είτε στην κλασσική του μορφή, είτε σε μια σειρά από χρήσιμες παραλλαγές βασισμένες στην επισήμανση με χρωστικές και φθορίζουσες ουσίες. Βασικό μειονέκτημα των τεχνικών που βασίζονται στο ΟΜ είναι η περιορισμένη διακριτική τους ικανότητα, η οποία είναι της τάξης του μικρόμετρου (1 μm=10-6 m).

Οι σύγχρονες απεικονιστικές τεχνικές της Νανοτεχνολογίας μπορούν να βελτιώσουν δραματικά τόσο την ποσότητα όσο και την ποιότητα της καταγραφόμενης πληροφορίας, όχι μόνο από ολόκληρο το κύτταρο αλλά και από υποκυτταρικά συστατικά, αφού η διακριτική τους ικανότητα είναι στην κλίμακα του νανόμετρου (1 nm=10-9 m).

Με επικεφαλής τον Δρ. Δημοσθένη Σταμόπουλο, η ομάδα «Βιοϊατρικών μελετών με απεικονιστικές τεχνικές Νανοτεχνολογίας» του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» εφαρμόζει αυτές τις τεχνικές, εκτός άλλων, στη διερεύνηση νεφρολογικών και αυτοάνοσων παθήσεων, σε συνεργασία με επιστήμονες από τα Νεφρολογικά Τμήματα και τις Μονάδες Αιμοκάθαρσης και Πλασμαφαίρεσης των Γ.Ν.Α. «Γ. Γεννηματάς», Γ.Ν.Α. «Αλεξάνδρα» και Π.Γ.Ν.Α. «Αρεταίειο». Συγκεκριμένα, η έρευνα αφορά στη μελέτη κυττάρων περιφερικού αίματος, ασθενών υποβαλλόμενων σε θεραπείες εξωσωματικής κυκλοφορίας αίματος, με τις απεικονιστικές τεχνικές Μικροσκοπία Ατομικής Δύναμης (ΜΑΔ) και Μικροσκοπία Ηλεκτρονικής Σάρωσης (ΜΗΣ). Στόχος είναι η αναζήτηση κυτταρικών διαγνωστικών δεικτών σχετικών με τα υποκείμενα νοσήματα. Η έως τώρα έρευνα έχει επιδείξει σημαντικά ευρήματα τα οποία έχουν ανακοινωθεί σε εθνικά και διεθνή συνέδρια, αποφέροντας διακρίσεις, και έχει δημοσιευθεί σε διεθνή περιοδικά.

Σχετικά με την Πλασμαφαίρεση (ΠΑ), οι ερευνητές μελέτησαν τις πιθανές παρενέργειες που έχουν γενικά, στα κύτταρα του αίματος και ειδικά, στα ερυθροκύτταρα, τα υποκατάστατα πλάσματος που χορηγούνται σε ασθενείς οι οποίοι υποβάλλονται σε ΠΑ. Το αίμα, ως ρευστός ιστός, αποτελείται από πλάσμα -νερό μέσα στο οποίο είναι διαλυμένα λιπίδια, πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και ηλεκτρολύτες- και έμμορφα στοιχεία, όπως ερυθροκύτταρα, λευκοκύτταρα και αιμοπετάλια. Σε περιπτώσεις ασθενών με αυτοάνοσα νοσήματα, νευρολογικές και αιματολογικές παθήσεις, στο πλάσμα του αίματός τους αναπτύσσονται υψηλοί τίτλοι αντισωμάτων και άλλων πρωτεϊνών, συστατικά τα οποία θα πρέπει να απομακρυνθούν.

Σε πολλές περιπτώσεις, η μοναδική θεραπευτική μέθοδος είναι η ΠΑ κατά την οποία αφαιρείται πλήρως το φυσικό πλάσμα του αίματος που φέρει τα επιβλαβή βιομόρια και αντικαθίσταται από «τεχνητό πλάσμα», το οποίο ονομάζεται Μέσο Υποκατάστασης (ΜΥ). Παρότι αυτή η διαδικασία αποτελεί τη μοναδική θεραπευτική μέθοδο για το περίπου 5% όλων των ασθενών με σχετικό νόσημα οι οποίοι δεν ανταποκρίνονται σε φαρμακευτικά σχήματα (περισσότεροι από 500.000 ασθενείς παγκοσμίως), οι πιθανές παρενέργειες του «τεχνητού πλάσματος» δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς μέχρι σήμερα. Αυτό το κενό ήρθε να καλύψει η μελέτη κυττάρων περιφερικού αίματος ασθενών υποβαλλόμενων σε ΠΑ για τα νοσήματα Πολυνευροπάθεια, Απομυελινωτική Νόσος, Οπτική Νευρίτιδα, Αντιφωσφολιπιδικό Σύνδρομο, Νεφρωσικό Σύνδρομο, Εγκεφαλίτιδα και Μυασθένεια. Μεταξύ άλλων, η εν λόγω έρευνα με τις τεχνικές ΜΑΔ και ΜΗΣ αποκάλυψε ότι η χορήγηση «τεχνητού πλάσματος» οδηγεί στην κρυσταλλοποίηση των ηλεκτρολυτών στην περιφέρεια των ερυθροκυττάρων. Το ποσοστό των ερυθροκυττάρων που εμφανίζει αυτή τη συμπεριφορά εξαρτάται από το φύλο και τα σωματομετρικά χαρακτηριστικά (βάρος και ύψος) του ασθενούς, τα οποία σχετίζονται με τον ολικό όγκο αίματος. Βασιζόμενη στην παρούσα μελέτη, η ερευνητική ομάδα προτείνει επαναπροσδιορισμό της μεθόδου συνταγογράφησης της ΠΑ με βάση τα ατομικά σωματομετρικά και κλινικά χαρακτηριστικά του ασθενούς αλλά και τη διερεύνηση νέων ΜΥ πλάσματος, τα οποία δεν θα επηρεάζουν τα έμμορφα στοιχεία του αίματος και θα είναι απόλυτα ανεκτά από τον ασθενή. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης παρουσιάστηκαν, μεταξύ άλλων, στο 38ο Ετήσιο Πανελλήνιο Ιατρικό Συνέδριο αποσπώντας πρώτο βραβείο αναρτημένης ανακοίνωσης (poster) με τίτλο «Πλασμαφαίρεση και κρυσταλλοποίηση του μέσου υποκατάστασης σε περιφερικές στιβάδες στα ερυθροκύτταρα: αποτελέσματα Μικροσκοπίων Ηλεκτρονικής Σάρωσης και Ατομικής Δύναμης».

Σχετικά με την Αιμοκάθαρση (ΑΚ), είναι γνωστό ότι οι ασθενείς με νεφρική νόσο τελικού σταδίου πάσχουν από χρόνια αναιμία για μία σειρά από λόγους, με βασικότερους την ανεπαρκή παραγωγή ενδογενούς ερυθροποιητίνης, που οδηγεί σε μείωση της παραγωγής των ερυθροκυττάρων από το μυελό των οστών και τη σιδηροπενία η οποία οφείλεται στους διατροφικούς περιορισμούς και στη μειωμένη απορρόφηση σιδήρου από το γαστρεντερικό σύστημα. Μια πρόσθετη αιτία για τη χρόνια αναιμία που παρατηρείται στους ΑΚ ασθενείς είναι η μειωμένη επιβίωση των ερυθροκυττάρων (τουλάχιστον κατά 30% σε σχέση με τον υγιή πληθυσμό), τα αίτια της οποίας δεν είναι ακόμα γνωστά.

Για τη διερεύνηση αυτού του θέματος, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε τις τεχνικές ΜΑΔ και ΜΗΣ και κατέγραψε λεπτομερείς πληροφορίες από τη μεμβράνη άθικτων ερυθροκυττάρων από ασθενείς υπό ΑΚ σε σύγκριση με υγιείς δότες. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στη μεμβράνη των ερυθροκυττάρων των ασθενών υπό ΑΚ παρατηρούνται εκτεταμένες μορφολογικές ανωμαλίες κυκλικού σχήματος τις αποκαλούμενες στόμια ή εξελκώσεις. Ο αριθμός εξελκώσεων ανά ερυθροκύτταρο εμφανίζει στατιστικά σημαντική αύξηση κατά 59% στους ΑΚ ασθενείς σε σχέση με τους υγιείς δότες. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι ο αριθμός εξελκώσεων εμφανίζει συσχέτιση με τη συγκέντρωση της ουρίας. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι το ουραιμικό περιβάλλον μπορεί να υποκινεί ή/και να συνεισφέρει στην υποβάθμιση της δομικής σταθερότητας της μεμβράνης των ερυθροκυττάρων, πιθανώς μέσω βιοχημικών διαδικασιών που έχουν ως αποτέλεσμα την πρόωρη απομάκρυνσή τους από την κυκλοφορία του αίματος. Αυτή η διαδικασία μπορεί να προκαλεί τη μείωση του χρόνου ζωής των ερυθροκυττάρων, όπως παρατηρείται στους ΑΚ ασθενείς, συνεισφέροντας κατά αυτό τον τρόπο στη χρόνια αναιμία. Τα αποτελέσματα αυτά παρουσιάστηκαν στο 17ο Πανελλήνιο Νεφρολογικό Συνέδριο και δημοσιεύτηκαν στο τρέχον τεύχος του περιοδικού Nanotechnology.

Σε αυτή την έρευνα συνεργάζονται οι επιστήμονες: Δημοσθένης Σταμόπουλος (http://www.ims.demokritos.gr/ims_persprofile.php?person=66), Βασιλική Γκόγκολα, Ευθύμιος Μάνιος και Μάνος Ζεϊμπέκης από το Ινστιτούτο Προηγμένων Υλικών, Φυσικοχημικών Διεργασιών, Νανοτεχνολογίας & Μικροσυστημάτων του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος», ο Νικόλαος Αφεντάκης και η Νεραντζούλα Μπακιρτζή από το Νεφρολογικό Τμήμα του Γ.Ν.Α. «Γ. Γεννηματάς», η Θεοδώρα Στιβαρού από το Department of Experimental Pathology and Oncology του Πανεπιστημίου της Φλωρεντίας, η Μαρία Παναγιώτου από το Νεφρολογικό Τμήμα του Γ.Ν.Α. «Αλεξάνδρα» και η Ειρήνη Γράψα από το Νεφρολογικό Τμήμα του Π.Γ.Ν.Α. «Αρεταίειο».

 

Σχετικά Link:

Εργασία σχετική με αυτή την έρευνα δημοσιεύτηκε στο τρέχον τεύχος του περιοδικού Nanotechnology http://iopscience.iop.org/0957-4484/23/48/485101

Τα έως σήμερα ευρήματα της ομάδας του εργαστηρίου «Βιοϊατρικών μελετών με απεικονιστικές τεχνικές Νανοτεχνολογίας» του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος», σχετικά με νεφρολογικά και αυτοάνοσα νοσήματα, παρουσιάστηκαν στα συνέδρια:

 

Για το Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. «Δημόκριτος»:

Το Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών Επιστημών (Ε.Κ.Ε.Φ.Ε.) «Δημόκριτος» είναι το μεγαλύτερο, πολυκλαδικό ερευνητικό κέντρο της χώρας, με σημαντικές ερευνητικές, τεχνολογικές και εκπαιδευτικές δραστηριότητες στους τομείς : Υγεία, Βιολογία & Βιοτεχνολογία, Νέα Υλικά, Μικροηλεκτρονική & Νανοτεχνολογία, Περιβάλλον, Ενέργεια & Βιώσιμη Ανάπτυξη, Πληροφορική & Τηλεπικοινωνίες, Πυρηνική Φυσική & Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων, Πυρηνική Τεχνολογία & Ακτινοπροστασία, Πολιτιστική Κληρονομιά.

 

Για περισσότερες πληροφορίες:

ΕΚΕΦΕ "Δημόκριτος", Γραφείο Δημοσίων Σχέσεων και Τύπου,
Τηλ. 210- 650-3002, 210-650-3040,
Fax: 210-650-3260, email: pr@central.demokritos.gr, http://www.demokritos.gr