Naukowcy zidentyfikowali zmiany naczyniowe w mózgu związane z chorobą Alzheimera

Źródło: Domena publiczna CC0

W chorobie Alzheimera bariera krew-mózg — sieć naczyń i tkanek odżywiających i chroniących mózg przed szkodliwymi substancjami krążącymi we krwi — zostaje zakłócona. 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 nowatorskimi biomarkerami wychwytującymi zmiany w mózgu występujące w chorobie Alzheimera” – mówi starszy autor Nilüfer Ertekin-Taner, lekarz medycyny, kierownik Katedry Neuronauki w Mayo Clinic i kierownik Instytutu Genetyki Choroby Alzheimera Laboratorium Chorób 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 istotną 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, iż 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, iż 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, iż 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.