Bariera krew-mózg -; sieć naczyń krwionośnych i tkanek, która odżywia i chroni mózg przed szkodliwymi substancjami krążącymi we krwi; jest zaburzona w chorobie Alzheimera. Teraz naukowcy z Mayo Clinic i współpracownicy odkryli unikalne molekularne sygnatury dysfunkcji bariery krew-mózg, które mogą wskazać nowe sposoby diagnozowania i leczenia tej choroby. Ich ustalenia zostały opublikowane w Komunikacja przyrodnicza.

„Te sygnatury mają duży potencjał, aby stać się nowymi biomarkerami, które wykryją zmiany w mózgu w chorobie Alzheimera”.

Nilüfer Ertekin-Taner, lekarz medycyny, starszy autor, kierownik Katedry Neuronauki w Mayo Clinic i kierownik Laboratorium Genetyki Choroby Alzheimera i Endofenotypów w Mayo Clinic na Florydzie

Aby przeprowadzić badanie, zespół badawczy przeanalizował ludzką tkankę mózgową z Mayo Clinic Brain Bank, a także opublikowane zbiory danych i próbki tkanki mózgowej ze współpracujących instytucji. Kohorta badawcza obejmowała próbki tkanki mózgowej od 12 pacjentów z chorobą Alzheimera i 12 zdrowych pacjentów, u których nie stwierdzono choroby Alzheimera. Wszyscy uczestnicy przekazali swoje tkanki na rzecz nauki. Korzystając z tych i zewnętrznych zbiorów danych, zespół przeanalizował tysiące komórek w ponad sześciu obszarach mózgu, co zdaniem naukowców jest jednym z najbardziej rygorystycznych badań bariery krew-mózg w chorobie Alzheimera.

Aby zbadać zmiany molekularne związane z chorobą Alzheimera, skupili się na komórkach naczyniowych mózgu, które stanowią niewielką część typów komórek w mózgu. W szczególności przyjrzeli się dwóm typom komórek, które odgrywają ważną rolę w utrzymaniu bariery krew-mózg: perycytom, strażnikom mózgu utrzymującym integralność naczyń krwionośnych, oraz ich komórkom pomocniczym, znanym jako astrocyty, aby określić, czy i w jaki sposób wchodzą w interakcję.

Odkryli, że próbki pacjentów cierpiących na chorobę Alzheimera wykazywały zmienioną komunikację między tymi komórkami, za pośrednictwem pary cząsteczek znanych jako VEGFA, która stymuluje wzrost naczyń krwionośnych, oraz SMAD3, który odgrywa kluczową rolę w odpowiedziach komórkowych na środowisko zewnętrzne. Korzystając z modeli komórkowych i danio pręgowanego, naukowcy potwierdzili swoje odkrycie, że zwiększony poziom VEGFA prowadzi do obniżenia poziomu SMAD3 w mózgu.

Zespół wykorzystał komórki macierzyste z próbek krwi i skóry od dawców pacjentów chorych na chorobę Alzheimera oraz dawców z grupy kontrolnej. Potraktowali komórki VEGFA, aby zobaczyć, jak wpływa to na poziom SMAD3 i ogólny stan zdrowia naczyń. Leczenie VEGFA spowodowało spadek poziomu SMAD3 w perycytach mózgu, co wskazuje na interakcję między tymi cząsteczkami.

Zdaniem naukowców dawcy z wyższym poziomem SMAD3 we krwi wykazywali mniejsze uszkodzenia naczyń i lepsze wyniki leczenia związane z chorobą Alzheimera. Zespół twierdzi, że potrzebne są dalsze badania, aby określić, w jaki sposób poziomy SMAD3 w mózgu wpływają na poziomy SMAD3 we krwi.

Naukowcy planują dalsze badania cząsteczki SMAD3 i jej skutków naczyniowych i neurodegeneracyjnych w chorobie Alzheimera, a także poszukiwanie innych cząsteczek potencjalnie zaangażowanych w utrzymanie bariery krew-mózg.

Niniejsze badanie jest częścią federalnego grantu wspierającego projekty, które identyfikują cele leczenia choroby Alzheimera. Badanie zostało częściowo wsparte przez National Institutes of Health, National Institute on Aging, Alzheimer’s Association Zenith Fellows Award i Mayo Clinic Center for Regenerative Biotherapeutics. Aby uzyskać pełną listę autorów, finansowania i ujawnień, zobacz artykuł.