Μελέτη επαναπροσδιορίζει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και συνδέει πρωτεΐνες με Αλτσχάιμερ

Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός ίσως κάνει πολύ περισσότερα απ’ όσα πιστεύαμε για τον εγκέφαλο, σύμφωνα με νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε σήμερα στο περιοδικό Cell.

Τα ευρήματα θα μπορούσαν κάποτε να βοηθήσουν τους επιστήμονες να βρουν νέους τρόπους αντιμετώπισης της νόσου Αλτσχάιμερ.

«Για έναν αιώνα, αντιμετωπίζαμε τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό ως ένα απλό φυσικό όριο που προστατεύει τον εγκέφαλο από τις τοξίνες», λέει ο επικεφαλής της μελέτης, βιομηχανικός μηχανικός Andrew Yang του Gladstone Institute στο Σαν Φρανσίσκο.

«Διαπιστώνουμε ότι πρόκειται για μια έξυπνη διεπαφή που επιλέγει τις σωστές πρωτεΐνες στο αίμα, συχνά από μακρινά σημεία του σώματος, και τις μεταφέρει στους σωστούς τύπους κυττάρων στον εγκέφαλο. Η υγεία του εγκεφάλου εξαρτάται από αυτή τη σύνθετη μοριακή γραμμή εφοδιασμού από το σώμα».

Η εργασία περιλαμβάνει έναν άτλαντα με τις 92 διαφορετικές πρωτεΐνες που μεταφέρθηκαν μέσω του αιματοεγκεφαλικού φραγμού στον εγκέφαλο ποντικών, από σύνολο 861 πρωτεϊνών που παρακολουθήθηκαν από τους ερευνητές.

Αφού ορισμένες πρωτεΐνες μπήκαν στον εγκέφαλο, κατευθύνθηκαν σε συγκεκριμένους τύπους εγκεφαλικών κυττάρων, όπου φαίνεται ότι εμπλέκονται σε σημαντικές διεργασίες.

«Σκεφτόμαστε τις πρωτεΐνες του αίματος ως αγγελιοφόρους που μεταφέρουν σήματα από μακρινά σημεία του σώματος και τα κύτταρα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού εισάγουν μόνο εκείνες που ο εγκέφαλος πραγματικά χρειάζεται», λέει η Haoyue Zhou, νευροεπιστήμονας στο εργαστήριο του Yang στο Gladstone.

«Αλλά αυτό είναι μόνο η αρχή της ιστορίας».

Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός είναι γνωστό ότι πλήττεται στη νόσο Αλτσχάιμερ, καθώς αποδομείται σωματικά όσο προχωρούν τα συμπτώματα.

Οι Yang και οι συνεργάτες του εκτιμούν ότι ο λιγότερο κατανοητός ρόλος του στη μεταφορά πρωτεϊνών προς τα εγκεφαλικά κύτταρα μπορεί να συνδέεται με την Αλτσχάιμερ.

Μια πρωτεΐνη που προέρχεται από το ήπαρ, η APOA1, κατευθύνθηκε προς τους αστροκύτταρους, τα αστεροειδή κύτταρα που επιτελούν πολλαπλές σημαντικές λειτουργίες στον εγκέφαλο. Η άφιξη της APOA1 στους αστροκύτταρους ενεργοποιεί μια οδό που σχετίζεται με τη διατήρηση υγιών νευρικών συνδέσεων.

Προηγούμενες έρευνες δείχνουν ότι ο κίνδυνος για Αλτσχάιμερ αυξάνεται όταν αυτή η οδός αποτυγχάνει.

Μια άλλη πρωτεΐνη από το ήπαρ, η Alpha-1 antitrypsin, μεταφέρεται στη μικρογλοία, που αποτελεί τα κύρια ανοσοκύτταρα του εγκεφάλου. Σε υγιή ποντίκια, η μικρογλοία που προσλάμβανε περισσότερη από αυτή την πρωτεΐνη είχε την τάση να εκφράζει περισσότερα γονίδια που συνδέονται με τη νευροεκφύλιση.

«Πριν ο φραγμός αρχίσει να αφήνει επιβλαβείς πρωτεΐνες να διαρρέουν στον εγκέφαλο, σταματά να περνά τις ωφέλιμες», λέει η Zhou.

«Η γραμμή εφοδιασμού του εγκεφάλου από το σώμα αρχίζει να αποτυγχάνει».

Οι ερευνητές εξέτασαν πώς διέφεραν οι πρωτεΐνες που διευκολύνονται από τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό σε ποντίκια που είχαν τροποποιηθεί γενετικά ώστε να μιμούνται συμπτώματα τύπου Αλτσχάιμερ, ιδίως τις αμυλοειδείς πλάκες, σε σύγκριση με υγιή ποντίκια.

Στα ποντίκια του μοντέλου Αλτσχάιμερ, τα επίπεδα της APOA1 στον εγκέφαλο ήταν μειωμένα, ενώ η πρόσληψη της Alpha-1 antitrypsin αυξήθηκε.

Σε ορισμένα ποντίκια δόθηκε στη συνέχεια γονιδιακή θεραπεία με στόχο το ήπαρ, ώστε να αυξηθεί η ποσότητα APOA1 που παρήγαν τα ηπατικά τους κύτταρα.

Η παρέμβαση αυτή βελτίωσε τα επίπεδα APOA1 στον εγκέφαλο. Και, παρά τη γενετική τους επιβάρυνση, τα ποντίκια εμφάνισαν λιγότερα σημάδια της νόσου Αλτσχάιμερ.

«Η νόσος Αλτσχάιμερ ίσως να μην ξεκινά αποκλειστικά μέσα στον εγκέφαλο· ίσως να αρχίζει όταν διακόπτεται η γραμμή εφοδιασμού του εγκεφάλου από το σώμα», λέει ο Yang.

«Αν αυτό ισχύει, μπορεί να μπορέσουμε να πολεμήσουμε τη νόσο απ’ έξω προς τα μέσα, αποκαθιστώντας ό,τι έχει χάσει ο εγκέφαλος».

Πρέπει όμως να σημειωθεί ότι η έρευνα έγινε σε ποντίκια, άρα τα ίδια ευρήματα δεν ισχύουν απαραίτητα και για τους ανθρώπους.

Μοιραζόμαστε πολλά εξελικτικά χαρακτηριστικά με τα ποντίκια, γι’ αυτό υπάρχουν αρκετές ομοιότητες στον τρόπο που λειτουργούν τα σώματά μας. Υπάρχουν όμως και σημαντικές διαφορές.

«Η δυνατότητα γενίκευσης σε άλλες νευρολογικές διαταραχές και στους ανθρώπους μένει να αποδειχθεί, ενώ οι διαφορές μεταξύ των ειδών στην έκφραση των υποδοχέων του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, στη σύσταση του πλάσματος και στις ιδιότητες του φραγμού μπορεί να περιορίσουν περαιτέρω την εξαγωγή συμπερασμάτων», σημειώνουν οι ερευνητές.

Επιπλέον, το μοντέλο Αλτσχάιμερ στα ποντίκια είναι ακριβώς αυτό: ένα μοντέλο. Πολλά αποτελέσματα που βασίστηκαν σε τέτοια μοντέλα δεν έχουν μεταφραστεί καλά σε ανθρώπους.

Και επειδή το μοντέλο στηρίζεται εγγενώς σε γενετικούς παράγοντες που οδηγούν στις πλάκες που συνδέονται με την Αλτσχάιμερ, μπορεί να παραλείπει άλλους παράγοντες που συμμετέχουν στην εξέλιξη της νόσου.

Χρειάζεται πολύ περισσότερη έρευνα πριν φανεί αν αυτά τα ευρήματα μπορούν πράγματι να οδηγήσουν σε θεραπείες για το Αλτσχάιμερ και άλλες παθήσεις του εγκεφάλου στους ανθρώπους, όμως ο Yang εμφανίζεται αισιόδοξος.

«Τώρα έχουμε έναν χάρτη με τις πρωτεΐνες που χρειάζεται ο εγκέφαλος από το σώμα και με το σύστημα μεταφοράς που τις παραδίδει», λέει.

«Είμαστε ενθουσιασμένοι με την προοπτική να μετατρέψουμε αυτό το σχέδιο σε νέες θεραπείες για το Αλτσχάιμερ που θα δρουν από έξω προς τα μέσα, αλλά και σε επόμενης γενιάς “μεταφορείς” του αιματοεγκεφαλικού φραγμού για να μεταφέρουν ισχυρά φάρμακα στον εγκέφαλο».

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Cell.

Πηγή: sciencealert.com.