Identificados cambios vasculares en el cerebro relacionados con el alzhéimer
La barrera hematoencefálica está alterada en la enfermedad de Alzheimer. Ahora, un equipo de neurocientíficos ha descubierto firmas moleculares únicas implicadas en este desarreglo que podrían apuntar a nuevas formas de diagnosticar y tratar la enfermedad.
Por la Clínica Mayo
Imagen conceptual de la barrera hematoencefálica generada con Copilot.
La barrera hematoencefálica —una red de vasos sanguíneos y tejidos que nutre y protege al cerebro de las sustancias nocivas que circulan por la sangre— está alterada en la enfermedad de Alzheimer. Ahora, investigadores de la Clínica Mayo, en Estados Unidos, y colaboradores han descubierto firmas moleculares únicas implicadas en la disfunción de la barrera hematoencefálica que podrían apuntar a nuevas formas de diagnostico y tratamiento de esta enfermedad neurodegenerativa. Los hallazgos aparecen publicados en la revista Nature Communications.
"Estas firmas tienen un gran potencial para convertirse en nuevos biomarcadores que delaten los cambios cerebrales en la enfermedad de Alzheimer— comenta la autora principal Nilüfer Ertekin-Taner, presidenta del Departamento de Neurociencia de Clínica Mayo y líder del Laboratorio de Genética de la Enfermedad de Alzheimer y Endofenotipos de la Clínica Mayo en Florida.
Una firma molecular se refiere, dicho de una forma sencilla, a un conjunto específico de moléculas o biomarcadores que se encuentran en células, tejidos o fluidos y que se asocian con un estado biológico particular, como una enfermedad, una exposición ambiental o una respuesta a un tratamiento. Estas firmas pueden incluir varios tipos de moléculas, como ADN, ARN, proteínas y metabolitos.
En medicina, las firmas moleculares se utilizan frecuentemente para diagnosticar enfermedades, predecir su progreso o evaluar la respuesta de un paciente a un tratamiento específico. Por ejemplo, en el campo de la oncología, las firmas moleculares pueden ayudar a identificar el tipo específico de cáncer que sufre un paciente y guiar el tratamiento más efectivo según el perfil genético del tumor.
El equipo de invstigación analizó miles de células en más de seis regiones del encéfalo
Para llevar a cabo el nuevo estudio, el equipo de investigación analizó tejido cerebral humano recogido del Banco de Cerebros de la Clínica Mayo, así como conjuntos de datos publicados y muestras de tejido cerebral de instituciones colaboradoras. La cohorte del estudio incluyó muestras de tejido cerebral de doce pacientes con la enfermedad de Alzheimer y de otros tantos sanos, sin la enfermedad de Alzheimer confirmada.
Todos los participantes habían donado sus tejidos para la ciencia. Con estos mimbres, el equipo analizó miles de células en más de seis regiones del encéfalo, lo que convierte a este estudio en uno de los más rigurosos y completos de la barrera hematoencefálica en la enfermedad de Alzheimer hasta la fecha, según los autores del trabajo.
Los astrocitos —en la imagen, uno en un cultivo celular— inducen la formación de la barrera hematoencefálica. Cortesía: GrzegorzWicher
Estos se centraron en las células vasculares cerebrales, que constituyen una pequeña parte de los diferentes tipos celulares que conviven en el cerebro, para examinar los cambios moleculares asociados al alzhéimer. En concreto, se fijaron en dos tipos celulares que desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la barrera hematoencefálica: los pericitos o células de Rouget, los guardianes del cerebro que mantienen la integridad de los vasos sanguíneos; y sus células de apoyo, conocidas como astrocitos o neuronas estrelladas, para determinar si interactuaban y cómo lo hacían.
El aumento de los niveles de VEGFA conduce a una disminución de los niveles de SMAD3 en el cerebro
Descubrieron que las muestras de pacientes con alzhéimer presentaban una comunicación alterada entre estas células, que está mediada por un par de moléculas: la VEGFA, que estimula el crecimiento de los vasos sanguíneos, y la SMAD3, que desempeña un papel clave en las respuestas celulares al entorno externo. Utilizando modelos celulares y de pez cebra, los investigadores validaron su hallazgo: el aumento de los niveles de VEGFA conduce a una disminución de los niveles de SMAD3 en el cerebro.
El equipo utilizó células madre procedentes de muestras de sangre y piel de donantes enfermos de alzhéimer y del grupo de control. Trataron las células con VEGFA para ver cómo afectaba a los niveles de SMAD3 y a la salud vascular en general. El tratamiento con VEGFA provocó un descenso de los niveles de SMAD3 en los pericitos cerebrales, lo que indica una interacción entre estas moléculas.
Según los investigadores, los donantes con mayores niveles de SMAD3 en sangre presentaban menos daño vascular y mejores resultados relacionados con la enfermedad de Alzheimer. El equipo afirma que es necesario seguir investigando para determinar cómo influyen los niveles de SMAD3 en el encéfalo en la concentración sanguínea de SMAD3.
Los investigadores planean seguir estudiando la molécula SMAD3 y sus consecuencias vasculares y neurodegenerativas en la enfermedad de Alzheimer y también planean investigar otras moléculas con una posible participación en el mantenimiento de la barrera hematoencefálica. ▪️
Información facilitada por la Clínica Mayo -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: İş, Ö., Wang, X., Reddy, J.S. et al. Gliovascular transcriptional perturbations in Alzheimer’s disease reveal molecular mechanisms of blood brain barrier dysfunction. Nature Communications (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-48926-6
