Нейродегенеративные расстройства, включая болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, поражают миллионы людей только в Соединенных Штатах, и десятки миллионов людей по всему миру, а стоимость ухода за людьми, живущими с этими заболеваниями, ежегодно составляет сотни миллиардов долларов.

Исследователи из Техасского университета в Эль-Пасо, возможно, нашли решение в использованной кофейной гуще — материале, который каждый день выбрасывается из домов и организаций по всему миру.

Команда под руководством Джйотиша Кумара, докторанта кафедры химии и биохимии, под руководством Махеша Нараяна, доктора философии, профессора и члена Королевского химического общества того же факультета, обнаружила, что на основе кофеиновой кислоты Углеродные квантовые точки (CACQD), которые могут быть получены из отработанной кофейной гущи, могут защитить клетки мозга от повреждений, вызванных некоторыми нейродегенеративными заболеваниями, если это состояние вызвано такими факторами, как ожирение, возраст и воздействие пестицидов и других факторов, токсичными химическими веществами окружающей среды.

Их работа описана в статье, опубликованной в ноябрьском номере журнала Environmental Research.

«Углеродные квантовые точки на основе кофеиновой кислоты могут стать преобразователем в лечении нейродегенеративных расстройств», — утверждает Кумар. «Это потому, что ни один из существующих методов лечения не лечит вышеупомянутые болезни, они только помогают справиться с симптомами. Наша цель — найти лекарство, обратившись к атомным и молекулярным основам, которые приводят к этим заболеваниям».

Нейродегенеративные заболевания в первую очередь характеризуются потерей нейронов или клеток головного мозга. Они подавляют способность человека выполнять основные функции, такие как движение и речь, а также более сложные задачи, включая функции мочевого пузыря и кишечника, а также когнитивные способности.

Расстройства, находящиеся на ранних стадиях и вызванные образом жизни или факторами окружающей среды, имеют несколько общих черт. К ним относятся повышенный уровень свободных радикалов — вредных молекул, которые, как известно, способствуют развитию других заболеваний, таких как рак, болезни сердца и потеря зрения, — в мозге, а также агрегация фрагментов амилоидобразующих белков, которые могут привести к образованию бляшек или фибрилл в мозге.

Кумар и его коллеги обнаружили, что CACQD оказывают нейропротекторное действие в экспериментах в пробирках, на клеточных линиях и других моделях болезни Паркинсона, когда заболевание было вызвано пестицидом под названием паракват.

Команда заметила, что CACQD были способны удалять свободные радикалы или предотвращать их появление, а также ингибировать агрегацию фрагментов амилоидного белка, не вызывая каких-либо существенных побочных эффектов.

Команда предполагает, что у людей на самых ранних стадиях таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера или Паркинсона, лечение, основанное на CACQD, может быть эффективным в предотвращении полного развития заболевания.

«Очень важно бороться с этими расстройствами до того, как они достигнут клинической стадии», — сказал Нараян. «В этот момент, вероятно, будет уже слишком поздно. Любые современные методы лечения, способные устранить запущенные симптомы нейродегенеративных заболеваний, просто не по средствам большинству людей. Наша цель — найти решение, которое сможет предотвратить большинство случаев этих состояний по цене, приемлемой для как можно большего числа пациентов».

Кофейная кислота принадлежит к семейству соединений, называемых полифенолами, которые представляют собой соединения растительного происхождения, известные своими антиоксидантными свойствами или свойствами по удалению свободных радикалов. Кофейная кислота уникальна, поскольку она может проникать через гематоэнцефалический барьер и, таким образом, оказывать воздействие на клетки внутри мозга, сказал Нараян.

Процесс, который команда использует для извлечения CACQD из использованной кофейной гущи, считается «зеленой химией», что означает, что он безвреден для окружающей среды. В своей лаборатории команда «готовит» образцы кофейной гущи при температуре 200 градусов в течение четырех часов, чтобы переориентировать углеродную структуру кофейной кислоты и сформировать CACQD. По словам Нараяна, именно обилие кофейной гущи делает этот процесс экономичным и устойчивым.

Исследование было поддержано грантом Национального института здравоохранения. Помимо Кумара, над этим проектом вместе с Нараяном работали десятки студентов аспирантов и студентов UTEP, в том числе София Дельгадо, бывшая студентка бакалавриата UTEP, которая сейчас работает над докторской диссертацией в Йельском университете. В этом проекте также участвовал доктор Хемен Сарма, в настоящее время доцент и заведующий кафедрой ботаники Университета Бодоланд.

Теперь исследователи будут искать дополнительное финансирование для поддержки дальнейших испытаний.

Нараян и Кумар сказали, что знают, что до финиша еще далеко. Но на данный момент они движутся вперед по пути, который может в конечном итоге привести к созданию лекарства (возможно, таблетки), которое сможет предотвратить подавляющее большинство нейродегенеративных расстройств, вызванных факторами, отличными от генетических.