Un nou studiu¹ a demonstrat modul în care boala Alzheimer permite toxinelor să treacă prin bariera sânge-creier, dăunând și mai mult neuronilor.

Creierele pacienților cu Alzheimer formează plăci beta-amiloide, care conțin agregatele proteice. Această placă contribuie la degenerarea neuronală (distruge neuronii) și poate chiar deteriora bariera sânge-creier, numită și bariera hematoencefalică. Această barieră, de obicei etanșă, are rolul de a împiedica pătrunderea moleculelor dăunătoare din sânge în creier.

TE-AR MAI PUTEA INTERESA

Ce este boala Alzheimer?

Boala Alzheimer apare la persoanele vârstnice și este cea mai comună formă de demență, reprezentând între 50% și 70% din cazuri. Simptomele cele mai des întâlnite sunt pierderea memoriei, în special cea legată de relațiile familiale și viața de zi cu zi a pacientului. Alți pacienți prezintă dificultăți de vorbire și de orientare în spațiu, pe când alții pot pierde abilitatea de a mânca neasistați. În faza terminală, boala Alzheimer determină incapacitate totală, iar pacientul nu va putea supraviețui neasistat.

Nu se cunosc cauzele apariției bolii Alzheimer, dar cercetătorii dau vina pe factorii genetici și pe un anumit proces metabolic. Odată cu vârsta, un neurotransmițător numit acetilcolină nu se mai sintetizează la fel de eficient din colină și va provoca degenerare neuronală.

Rolul barierei sânge-creier

O echipă de cercetători a creat un model de țesut care imită efectele proteinelor beta-amiloide asupra barierei sânge-creier. Aceștia au descoperit astfel că deteriorările cauzate de proteine au permis moleculelor dăunătoare precum trombina (un agent de coagulare a sângelui) să pătrundă în creier și să dăuneze neuronilor. În același timp, cercetătorii au folosit modelul de țesut pentru a arăta cum un medicament care restabilește integritatea barierei sânge-creier ar putea încetini moartea neuronilor observată în boala Alzheimer. 

Deși odată considerată impenetrabilă, bariera sânge-creier este susceptibilă degradării produse de proteinele specifice bolii Alzheimer. De îndată ce este afectată, bariera nu își mai poate păstra rolul, iar creierul este supus la acțiunea moleculelor dăunătoare. 

Bariera sânge-creier este compusă din proteine speciale care formează legături strânse. Celulele acționează ca un sigiliu, pentru a păstra integritatea creierului și a-l feri de eventualele substanțe nocive din sânge. În cazul pacienților cu Alzheimer, degenerarea se produce atât în creier, cât și la nivelul vaselor de sânge ale creierului. Această afecțiune poartă numele de angiopatie cerebrală amiloidă și poate cauza hemoragii intracraniene. De aceea creierul afectat de Alzheimer este susceptibil la deteriorarea barierei hematoencefalice. 

De aceea au ales acești cercetători să modeleze aceste situații în condiții de laborator. Astfel au putut observa interacțiunile dintre neuronii afectați de Alzheimer și vasculatura creierului. Întrucât nu există un tratament eficient pentru Alzheimer, oprirea angiopatiei cerebrale amiloide ar putea reprezenta o soluție validă. 

Modul în care au realizat experimentul a fost unul complex. Cercetătorii au găsit o modalitate de a crește neuroni într-un canal microfluidic, unde puteau produce și secreta proteinele beta-amiloide. În același timp, pe un canal paralel, cercetătorii au crescut celule endoteliale ale creierului, compoziția de bază a barierei sânge-creier. Un canal gol a separat cele două canale de celule pe perioada incubației.

Apoi, după 10 zile de creștere celulară, cercetătorii au adăugat colagen pe canalul central care conecta cele două tipuri de țesut. Acest lucru a permis moleculelor să circule de la un canal la altul. Cercetătorii au descoperit că în termen de trei-șase zile, proteinele beta-amiloide secretate de neuroni au început să se acumuleze în țesutul endotelial, ceea ce a deteriorat celulelele endoteliale. În același timp, legăturile de proteine cu rol de barieră etanș s-au slăbit și descompus, fapt ce ar fi problematic în situația unui pacient cu Alzheimer.

Odată ajunse la celulele endoteliale, proteinele beta-amiloide au permis trombinei să treacă din sânge până la canalul cu neuroni. În cazurile reale, nivelurile mari de trombină pot dăuna neuronilor și pot provoca moartea celulelor neuronale.

Cercetătorii au putut astfel demonstra semnalizarea bidirecțională între aceste două tipuri de celule și să confirme studiile din trecut realizate pe șoareci de laborator. Metoda în care au reprodus acest test le-a permis să controleze cu precizie interacțiunea dintre celule și să observe efectele imediate.

TE-AR MAI PUTEA INTERESA

În același timp, cercetătorii au studiat efectul unui medicament antiinflamator prescris de obicei pentru osteoporoză și poliartrita reumatoidă. Au observat astfel că medicamentul a reușit să oprească „scurgerile” din bariera sânge-creier și să îi susțină integritatea. Cercetătorii testează acum și efectul altor medicamente pentru sănătatea creierului afectat de Alzheimer.

Sursa foto: Shutterstock

Bibliografie:

Studiul „Blood–Brain Barrier Dysfunction in a 3D In Vitro Model of Alzheimer's Disease”, publicat în Advanced Science, în 2019, autori: Yoojin Shin, Se Hoon Choi et al.