(Anestetici/Barriera emato-encefalica-Immagine Credit Public Domain).
In quasi tutti gli organi, le sostanze possono passare facilmente dalla circolazione ai tessuti. Solo il cervello controlla fortemente l’importazione di sostanze estranee. La barriera ematoencefalica consente l’ingresso incontrollato di poche sostanze. Un esempio di tali sostanze sono gli anestetici. È stato a lungo sospettato che gli anestetici per inalazione come l’isoflurano influenzino la barriera emato-encefalica.
Un team di scienziati del Max Planck Institute for Experimental Medicine di Göttingen guidato da Gesine Saher ha scoperto che l’isoflurano attiva un percorso di importazione attraverso la barriera emato-encefalica. L’isoflurano supporta la chemioterapia nei tumori cerebrali dei topi. Questo sistema di somministrazione di farmaci potrebbe essere utilizzato per trattare molte malattie del sistema nervoso.
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I vasi sanguigni formano una rete di vie di rifornimento attraverso il tessuto cerebrale. Un sofisticato sistema nella barriera emato-encefalica consente solo alle sostanze desiderate, come i nutrienti, di entrare nel cervello. Nei vasi sanguigni, le cellule endoteliali formano giunzioni strette tra loro per impedire il flusso incontrollato di molecole. Oltre a fungere da barriera fisica, la barriera ematoencefalica contiene numerosi sistemi di trasporto. Questi assicurano l’importazione specifica delle sostanze richieste e l’escrezione immediata di sostanze estranee.
Mentre la barriera emato-encefalica garantisce quindi prestazioni ottimali delle cellule nervose in condizioni normali, pone un problema quando si tratta di malattie del sistema nervoso (ad es. tumori cerebrali). Il rigoroso controllo degli input e degli output impedisce l’importazione di farmaci (ad es. agenti chemioterapici) nel sito di azione. Nonostante i grandi sforzi della ricerca per identificare gli strumenti di somministrazione dei farmaci, la terapia farmacologica per i tumori cerebrali è spesso scarsamente efficace. È noto da tempo che i pazienti possono sviluppare deficit neurologici dopo un intervento chirurgico eseguito in anestesia generale. “Alcuni anestetici possono interferire con la funzione cerebrale agendo sulla barriera emato-encefalica”, spiega Gesine Saher.
Tra gli anestetici l’isoflurano innesca il trasporto caveolare attraverso la barriera ematoencefalica
Saher e il suo gruppo di lavoro presso il Max Planck Institute for Experimental Medicine di Göttingen studiano il ruolo del colesterolo e di altri lipidi nel sistema nervoso in condizioni sia fisiologiche che patologiche. Insieme a un team internazionale di ricercatori di Göttingen, Münster, Oldenburg e Friburgo, i ricercatori hanno esplorato il modo in cui l’isoflurano anestetico per inalazione influisce sui lipidi di membrana delle cellule endoteliali.
Nel loro studio, i ricercatori hanno utilizzato la microscopia su nanoscala per dimostrare che alcune aree della membrana particolarmente ricche di colesterolo sono state alterate dall’isoflurano. Questi compartimenti a membrana – noti anche come “zattere lipidiche di membrana” – possono fungere da piattaforma per il trasporto di massa utilizzando caveoline (proteine di membrana principali costituenti delle caveole, invaginazioni delle membrane plasmatiche presenti in alcune zone delle membrane biologiche a doppio strato fosfolipidico). Tuttavia, questo passaggio è inibito nel cervello. “Volevamo scoprire se il trasporto mediato dalla caveolina è responsabile dell’aumento della permeabilità della barriera emato-encefalica causata dall’isoflurano“, spiega Lena Spieth, collega di Saher e autrice principale dello studio. In effetti, l’esposizione all’isoflurano non è riuscita ad aumentare la permeabilità della barriera emato-encefalica nei topi transgenici in cui la caveolina-1 era stata eliminata.
Sia la concentrazione dell’anestetico che la durata dell’anestesia hanno determinato in modo critico la sicurezza dell’applicazione dell’isoflurano. L’esposizione prolungata ad alte dosi di isoflurano ha portato a edema – depositi di liquido intorno ai vasi sanguigni del cervello. Se usato con moderazione, la barriera emato-encefalica si è ristabilita immediatamente dopo la disattivazione dell’anestesia. “Attraverso l’applicazione moderata di isoflurano, possiamo controllare la permeabilità della barriera emato-encefalica come con un interruttore”, spiega Spieth.
La chemioterapia di un modello di tumore al cervello è stata migliorata dall’anestesia simultanea con isoflurano. “I nostri risultati sui topi rivelano che gli anestetici volatili sono un nuovo potenziale fattore nella terapia farmacologica delle malattie del sistema nervoso centrale”, afferma Spieth. “Studi futuri dimostreranno se questo trattamento può essere trasferito all’uomo”, aggiunge Saher, leader del gruppo di ricerca.
