Investigadores de la Clínica Mayo en Florida (EEUU) han localizado firmas moleculares únicas de disfunción de la barrera hematoencefálica que podrían contribuir a nuevas formas de diagnosticar y tratar la enfermedad de Alzheimer.

"Estas firmas tienen un gran potencial para convertirse en nuevos biomarcadores que capturen los cambios cerebrales en la enfermedad de Alzheimer", según afirmó la autora principal del estudio, Dra. Nilüfer Ertekin-Taner, directora del Departamento de Neurociencia de Mayo Clinic y líder del Laboratorio de Genética de la Enfermedad de Alzheimer y Endofenotipos en el campus de Mayo Clinic en Florida.

Para realizar el estudio, el equipo de investigación analizó tejido cerebral humano del Banco de Cerebros de Mayo Clinic , así como conjuntos de datos publicados y muestras de tejido cerebral de instituciones colaboradoras. La cohorte del estudio incluyó muestras de tejido cerebral de 12 pacientes con enfermedad de Alzheimer y 12 pacientes sanos sin enfermedad de Alzheimer confirmada. Todos los participantes habían donado sus tejidos para la ciencia. Utilizando estos y conjuntos de datos externos, el equipo analizó miles de células en más de seis regiones del cerebro, lo que lo convierte en uno de los estudios más rigurosos de la barrera hematoencefálica en la enfermedad de Alzheimer hasta la fecha, según los investigadores.

Los investigadores se centraron en las células vasculares del cerebro, que constituyen una pequeña porción de los tipos de células del cerebro, para examinar los cambios moleculares asociados con la enfermedad de Alzheimer. En particular, observaron dos tipos de células que desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la barrera hematoencefálica: los pericitos, los guardianes del cerebro que mantienen la integridad de los vasos sanguíneos, y sus células de soporte conocidas como astrocitos, para determinar si y cómo interactúan.

´Comunicación alterada´

El equipo de investigadores pudo averiguar que las muestras de pacientes con enfermedad de Alzheimer mostraban una comunicación alterada entre estas células, mediada por un par de moléculas conocidas como VEGFA, que estimula el crecimiento de los vasos sanguíneos, y SMAD3, que desempeña un papel clave en las respuestas celulares al entorno externo. Utilizando modelos celulares y de pez cebra, los investigadores validaron su hallazgo de que niveles elevados de VEGFA conducen a niveles más bajos de SMAD3 en el cerebro.

Los miembros de la Clínica Mayo utilizaron células madre de muestras de sangre y piel de los donantes pacientes con enfermedad de Alzheimer y de los del grupo de control. Trataron las células con VEGFA para ver cómo afectaba los niveles de SMAD3 y la salud vascular en general. El tratamiento con VEGFA provocó una disminución de los niveles de SMAD3 en los pericitos cerebrales, lo que indica una interacción entre estas moléculas.

Según los investigadores, los donantes con niveles más altos de SMAD3 en sangre tenían menos daño vascular y mejores resultados relacionados con la enfermedad de Alzheimer. Estos científicos consideran que se necesita más investigación para determinar cómo los niveles de SMAD3 en el cerebro impactan los niveles de SMAD3 en la sangre.

"Nuestro estudio combina sistemáticamente sistemas modelo con valiosos datos del cerebro y la sangre humanos, un enfoque que podría usarse como hoja de ruta en futuros estudios para priorizar objetivos moleculares para nuevas terapias", explicó el prof. Ozkan Is, coautor principal del estudio junto con el prof. Xue Wang.

En el futuro, los investigadores planean estudiar más a fondo la molécula SMAD3 y sus resultados vasculares y neurodegenerativos para la enfermedad de Alzheimer y también buscar otras moléculas con posible participación en el mantenimiento de la barrera hematoencefálica.