JACKSONVILLE, Florida — La barrera hematoencefálica — una red de vasos sanguíneos y tejidos que nutre y protege al cerebro de las sustancias nocivas que circulan en la sangre, se interrumpe en la enfermedad de Alzheimer. En este momento, investigadores y colaboradores de Mayo Clinic han descubierto firmas moleculares únicas de disfunción de la barrera hematoencefálica que podrían apuntar a nuevas formas de diagnosticar y tratar la enfermedad. Los resultados de este hallazgo están publicados en Nature Communications.
«Estas firmas tienen un alto potencial para convertirse en nuevos biomarcadores que capturan los cambios cerebrales en la enfermedad de Alzheimer», explica la autora principal, la Ph.D. y Dra. Nilofensher Ertekin-Taner, presidente del Departamento de Neurociencias en Mayo Clinic y líder del Laboratorio de Genética de la Enfermedad de Alzheimer y Endofenotipos en Mayo Clinic, Florida.
Para realizar el estudio, el equipo de investigación analizó el tejido cerebral humano a partir del Banco de Cerebros de Mayo Clinic, de los conjuntos de datos publicados y de las muestras de tejido cerebral de instituciones colaboradoras. El estudio incluyó muestras de tejido cerebral de 12 pacientes con enfermedad de Alzheimer y de 12 pacientes sanos sin enfermedad de Alzheimer diagnosticada. Todos los participantes donaron sus tejidos a la ciencia. Utilizando estos conjuntos de datos y los externos, el equipo analizó miles de células en más de seis regiones del cerebro, lo que lo convierte en uno de los estudios más rigurosos de la barrera hematoencefálica en la enfermedad de Alzheimer hasta hoy, según los investigadores.
Los investigadores se centraron en las células vasculares cerebrales, que constituyen una pequeña parte de los tipos de células cerebrales, para examinar los cambios moleculares asociados con la enfermedad de Alzheimer. En particular, analizaron dos tipos de células que juegan un papel importante en el mantenimiento de la barrera hematoencefálica: los pericitos, guardianes del cerebro que mantienen la integridad de los vasos sanguíneos, y sus células de soporte conocidas como astrocitos, para determinar si interactúan y cómo.
Descubrieron que las muestras de pacientes con la enfermedad de Alzheimer exhibían una comunicación alterada entre estas células, mediadas por un par de moléculas conocidas como VEGFA, que estimula el crecimiento de los vasos sanguíneos, y por SMAD3, que desempeña un papel clave en las respuestas celulares al entorno externo. Utilizando modelos celulares y de pez cebra, investigadores validaron su hallazgo de que el aumento de los niveles de VEGFA conduce a niveles más bajos de SMAD3 en el cerebro.
El equipo utilizó células madres de muestras de sangre y piel donadas por pacientes con la enfermedad de Alzheimer y del grupo de control. Trataron las células con VEGFA para saber cómo afectaba los niveles de SMAD3 y la salud vascular en general. El tratamiento con VEGFA causó una disminución en los niveles de SMAD3 en los pericitos cerebrales, lo que indica la interacción entre estas moléculas.
Los donantes con niveles más altos de SMAD3 en la sangre tuvieron menos daño vascular y mejores resultados relacionados con la enfermedad de Alzheimer, según los investigadores. El equipo afirma que se necesita más investigación para determinar cómo los niveles de SMAD3 en el cerebro afectan los niveles de SMAD3 en la sangre.
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.
Esta investigación forma parte de una subvención federal de apoyo a proyectos que identifiquen blancos para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer. El estudio fue apoyado en parte por los Institutos Nacionales de Salud, Instituto Nacional sobre el Envejecimiento, Premio Zenith Fellows de la Asociación de Alzheimer y por el Centro para Bioterapéutica Regenerativa en Mayo Clinic. Para obtener una lista completa de autores, financiaciones y divulgaciones, consulte el artículo.
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