Ricerche

Barriera emato-encefalica con astrociti (By Ben Brahim Mohammed, Own work, CC BY 3.0 https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12263975)

La barriera emato-encefalica, una rete di vasi sanguigni e tessuti che nutre e protegge il cervello da sostanze dannose che circolano nel sangue, è interrotta nel morbo di Alzheimer (MA). Ora, ricercatori della Mayo Clinic e i loro collaboratori hanno scoperto firme molecolari uniche di una sua disfunzione che potrebbero indicare nuovi modi per diagnosticare e trattare la malattia. I loro risultati sono pubblicati su Nature Communications.

"Queste firme hanno un alto potenziale per diventare nuovi biomarcatori che colgono cambiamenti cerebrali nel MA", afferma l'autrice senior Nilüfer Ertekin-Taner MD/PhD, presidente del Dipartimento di Neuroscienze e leader del laboratorio Genetics of Alzheimer's Disease and Endophenotypes nel campus della Mayo Clinic in Florida.

Per condurre lo studio, il team di ricerca ha analizzato tessuto cerebrale umano dalla Mayo Clinic Brain Bank, nonché dati pubblicati e campioni di tessuto cerebrale da istituzioni collaborative. La coorte di studio includeva campioni di tessuto cerebrale di 12 pazienti con MA e 12 pazienti sani senza MA confermato. Tutti i partecipanti avevano donato il loro tessuto per la scienza. Con questi e altri dati esterni, il team ha analizzato migliaia di cellule in più di 6 regioni cerebrali, rendendo questo uno degli studi più rigorosi fatti finora sulla barriera emato-encefalica nel MA, secondo i ricercatori.

Si sono concentrati su cellule vascolari cerebrali, che costituiscono una piccola porzione di tipi di cellule nel cervello, per esaminare i cambiamenti molecolari associati al MA. In particolare, hanno esaminato due tipi di cellule con un ruolo importante nel mantenere la barriera emato-encefalica: i periciti, portinai del cervello che mantengono l'integrità dei vasi capillari, e le loro cellule di supporto chiamate astrociti, per determinare se e come interagiscono.

Hanno scoperto che i campioni dei pazienti con MA hanno una comunicazione alterata tra queste cellule, mediata dalla coppia di molecole VEGFA, che stimola la crescita dei vasi sanguigni, e SMAD3, che ha un ruolo chiave nelle risposte cellulari all'ambiente esterno. Usando modelli cellulari e pesce-zebra, i ricercatori hanno convalidato la loro scoperta che un aumento dei livelli di VEGFA porta a livelli più bassi di SMAD3 nel cervello.

Il team ha usato cellule staminali da campioni di sangue e pelle dei donatori di pazienti con MA e quelli nel gruppo di controllo. Hanno trattato le cellule con VEGFA per vedere come influenzavano i livelli di SMAD3 e la salute vascolare complessiva. Il trattamento VEGFA ha causato un declino dei livelli di SMAD3 nei periciti cerebrali, indicando l'interazione tra queste molecole.

I donatori con livelli più elevati di SMAD3 ematico avevano meno danni vascolari e migliori esiti legati al MA, secondo i ricercatori. Il team afferma che sono necessarie ulteriori ricerche per determinare in che modo i livelli di SMAD3 nel cervello influiscono sui livelli di SMAD3 nel sangue.

"Il nostro studio combina sistematicamente i sistemi modello con dati preziosi sul cervello e nel sangue umani, un approccio che potrebbe essere usato come tabella di marcia in studi futuri per dare la priorità ai bersagli molecolari per nuove terapie", afferma Ozkan Is PhD primo coautore dello studio insieme a Xue Wang PhD.

I ricercatori prevedono di studiare ulteriormente la molecola SMAD3 e i suoi esiti vascolari e neurodegenerativi per il MA e cercheranno anche altre molecole con potenziale coinvolgimento nel mantenimento della barriera emato-encefalica.

"Questo lavoro utile e produttivo ci aiuta a comprendere meglio i meccanismi specifici che hanno un ruolo nella rottura della barriera emato-encefalica e altri possibili cambiamenti vascolari nelle persone con MA", afferma Heather M. Snyder PhD, vicepresidente relazioni mediche e scientifiche dell'Alzheimer's Association. "Comprendere la biologia che influenza e impatta sulla progressione della malattia è essenziale per scoprire nuove strade per nuove terapie e strumenti per rilevare le sue prime fasi".