Forskare vid Texas A&M University Health Science Center (Texas A&M Health) har upptäckt att ett kolmaterial i nanostorlek härrörande från oxidation av kolrika källor skulle kunna användas för att behandla Downs syndrom och andra störningar associerade med höga nivåer av vätesulfid.
Svavelväte (H2 S) är främst känd som en biprodukt från petroleumproduktion som kännetecknas av en "ruttet ägg"-lukt. Denna skadliga gas produceras också naturligt från anaeroba nedbrytning, eller jäsning, av organiskt material – när bakterier bryter ner djurgödsel, matavfall och annat organiskt material i frånvaro av syre.
Svavelväte syntetiseras i levande organismer, där det spelar en avgörande roll för ben-, hjärn-, lever- och njurfunktion, samt reglerar utvidgningen av blodkärlen och kompletterar elektrontransportkedjan.
En av de mest välkända tillstånden förknippade med höga nivåer av svavelväte är Downs syndrom. Denna genetiska störning är förknippad med en nedgång i funktion av många system över tiden, inklusive muskuloskeletala och nervsystem. Tidigare studier har antagit att en minskning av nivåerna av cirkulerande H2 S kan förbättra funktionen hos personer med Downs syndrom. Men svavelväte är nödvändigt för normal biologisk funktion, så direkt hämmande av syntesenzymer kan vara skadligt.
En innovativ och samarbetsstudie ledd av Dr Thomas A. Kent, professorn Robert A. Welch ordförande vid Texas A&M Health Institute of Biosciences and Technology och Texas A&M University School of Medicine, avslöjar hur ett kolmaterial i nanostorlek härrörande från oxidationen av olika kolrika källor kan fungera som en mediator av flera terapeutiska reaktioner och förbättra resultaten i experimentella modeller, allt från stroke, blödning, trauma och mitokondriella toxiner.
Denna artikel, publicerad i tidskriften Advanced Materials , belyser kolnanomaterialets förmåga att förbättra funktion och överlevnad i celler som härrör från Downs syndrom.
Forskningen beskriver hur lättsyntetiserade kolnanomaterial kan ge ett nytt tillvägagångssätt för att behandla störningar av giftiga nivåer av svavelväte vid sjukdomar som Downs syndrom och många andra.
Istället för att blockera dess produktion omvandlas svavelväte till dess metaboliter som erbjuder många fördelaktiga funktioner som att modifiera proteiner för att förbättra deras förmåga att fungera som antioxidanter. Dessa material fungerar som syntetiska enzymer i nanostorlek, kallade nanozymer, som hittills inte har visat någon uppenbar toxicitet i flera olika experimentmodeller och som tolereras väl samtidigt som de skyddar mot både akuta och kroniska skador.
"Vi är glada över den här forskningen eftersom vi tror att vi har upptäckt ett sätt att behandla många sjukdomar med hjälp av kolbaserade material och en enkel, enkel syntesmetod," sa Kent. "Vi hoppas att dessa material kommer att ge ett nytt tillvägagångssätt för att behandla störningar med hög vätesulfid, genom att omvandla dem till fördelaktiga metaboliter som exemplifieras av Downs syndrom.
"Vi fortsätter att hitta nya åtgärder, som alla hittills är gynnsamma och kanske bara är toppen av ett isberg om vad dessa material kan göra för att stödja viktiga biologiska funktioner under förhållanden där de är hotade", fortsatte han.
Mer information: Paul J. Derry et al, Oxidation of Hydrogen Sulfide to Polysulfide and Thiosulfate by a Carbon Nanozyme:Therapeutic Implications with an Emphas on Down Syndrome, Advanced Materials (2023). DOI:10.1002/adma.202211241
Journalinformation: Avancerat material
Tillhandahålls av Texas A&M University
