Ricerche

I ricercatori della LMU e del Sinergy Cluster hanno analizzato come cambia con l'età il proteoma di specifiche cellule cerebrali.

Microvasi di topo al microscopio a fluorescenza (verde=endotelio vascolare, rosso=nuclei cellulari). Fonte: ©Dichgans Lab

Affinché i neuroni nel cervello funzionino senza intoppi e siano in grado di elaborare le informazioni, il sistema nervoso centrale ha bisogno di un ambiente rigorosamente regolato. Ciò è mantenuto dalla barriera emato-encefalica, dove cellule endoteliali cerebrali specializzate che rivestono le pareti interne dei vasi sanguigni regolano lo scambio di molecole tra il sistema circolatorio e quello nervoso.

Studi precedenti avevano dimostrato che varie funzioni che dipendono da queste cellule, come l'integrità della barriera emato-encefalica o la regolazione dell'afflusso di sangue al cervello, declinano nel corso della vita di una persona. Questa disregolazione porta a una disfunzione della vascolarizzazione cerebrale e costituisce quindi un importante contributo a condizioni mediche come ictus e demenza.

Tuttavia, i cambiamenti molecolari che sono alla base di questa perdita di funzione erano ancora in gran parte oscuri. Per migliorare la nostra comprensione meccanicistica, dei ricercatori hanno profilato le molecolare per studiare i diversi componenti delle cellule endoteliali cerebrali e hanno raccolto i loro risultati in grandi database.

"Il trascrittoma - vale a dire, l'RNA contenuto nelle cellule endoteliali - è stato da allora mappato in modo abbastanza completo", afferma il professor Martin Dichgans della LMU, direttore dell'Istituto Ricerca su Ictus e Demenza dell'Università di Munich e ricercatore del Synergy Cluster. "Ciò che mancava sono i dati corrispondenti sull'insieme completo di proteine nelle cellule, il proteoma".

Uno studio appena pubblicato su Nature Aging, che ha avuto importanti contributi dei ricercatori di LMU e Synergy, ha ora colmato questo divario di conoscenza.

Metabolismo disregolato

Per lo studio, il team ha sviluppato un protocollo per arricchire le cellule endoteliali cerebrali nei topi, consentendo di risolvere i cambiamenti legati all'età nella composizione proteica. Usando un'analisi di gruppo non supervisionata (assistita da computer), gli scienziati hanno quindi collegato queste dinamiche proteiche alle funzioni biologiche.

"I nostri risultati mostrano una disregolazione delle molecole chiave coinvolte nell'assorbimento delle sostanze nelle cellule, nel riciclaggio del recettore e nella degradazione delle molecole all'interno di compartimenti cellulari specifici chiamati lisosomi", afferma Dichgans.

Uno dei cambiamenti più sorprendenti riguardava una diminuzione delle proteine coinvolte nel trasporto mediato dalle vescicole. Inoltre, lo studio fornisce prove del fatto che la carenza di apolipoproteina E, una proteina coinvolta nel metabolismo lipidico è una firma dell'invecchiamento endoteliale accelerato.

"I risultati completano ed espandono i risultati degli studi sul sequenziamento dell'RNA delle cellule endoteliali cerebrali durante l'invecchiamento", riassume Dichgans. "Il nostro approccio proteomico coglie i processi che non sono rilevati a livello di RNA".

Nel complesso, lo studio offre un quadro per capire percorsi importanti di segnalazione endoteliale durante l'invecchiamento e funge da base di dati per le future analisi della funzione endoteliale cerebrale. I ricercatori stanno rendendo disponibili in un database accessibile al pubblico i loro dati sull'abbondanza di proteine legate all'età nell'endotelio dei topi.