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Oltre a un guscio esterno resistente, il cervello ha difese interne, tra cui un potente scudo chiamato barriera emato-encefalica che difende le cellule cerebrali dalle sostanze nel flusso sanguigno che sono tossiche e pericolose per le cellule nervose. Se la barriera emato-encefalica viene violata, sorgono problemi di salute.
Ora, in uno studio con potenziali impatti su una varietà di malattie neurologiche, i ricercatori della Virginia Tech hanno fornito le prime prove sperimentali da un organismo vivente per dimostrare che un’abbondante cellula cerebrale a forma di stella nota come astrocita è essenziale per la salute della barriera emato-encefalica.
La ricerca pubblicata nell’edizione online odierna (lunedì 21 settembre) della rivista GLIA, rivaluta le affermazioni tradizionali sul ruolo degli astrociti nel cervello e conferma l’ipotesi di lunga data – sebbene recentemente contestata – che gli astrociti supportino la barriera emato-encefalica.
Inoltre, la scoperta offre agli scienziati un percorso per comprendere le malattie in cui si verificano frequenti danni alla barriera emato-encefalica, tra cui lesioni cerebrali traumatiche, ictus, epilessia, morbo di Alzheimer e morbo di Parkinson.
“La perdita della barriera emato-encefalica è un problema nel cervello che invecchia così come in molte diverse malattie neurologiche. Senza astrociti, la barriera emato-encefalica diventa inefficace e lascia il tessuto cerebrale vulnerabile a una varietà di condizioni mediche. Se sappiamo cosa mantiene sana la barriera nel cervello, saremo in grado di capire meglio cosa va storto nelle lesioni cerebrali traumatiche e nel morbo di Alzheimer, tutti problemi di salute con danni alla barriera emato-encefalica “, dice Stefanie Robel, autrice senior dello studio e Professore assistente presso il Fralin Biomedical Research Institute, Virginia Tech. “Senza astrociti, la barriera emato-encefalica diventa permeabile e diventa inefficace, lasciando il tessuto cerebrale vulnerabile a una varietà di condizioni mediche. Se sappiamo cosa mantiene sana barriera nel cervello, saremo in grado di capire meglio cosa va storto nel trauma cranico e nel morbo di Alzheimer, tutti problemi di salute con danni alla barriera emato-encefalica “.
In generale, i ricercatori sospettano che gli astrociti supportino la barriera emato-encefalica rilasciando fattori utili per mantenere strette le connessioni tra le cellule nella barriera.
Nel nuovo studio, gli scienziati del Fralin Biomedical Research Institute hanno ablato geneticamente un piccolo numero di astrociti nei topi adulti per determinare se quelle cellule fossero necessarie per la salute della barriera emato-encefalica.
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I ricercatori hanno utilizzato traccianti molecolari piccoli, intermedi e grandi per valutare la permeabilità della barriera emato-encefalica. Tutti i marker sono passati attraverso la barriera in alcune aree, mentre in altre aree sono trapelati solo piccoli traccianti, suggerendo che si stavano verificando perdite di varie dimensioni mella barriera emato-encefalica.
“Ora abbiamo ottimi strumenti per apprendere cosa fanno veramente gli astrociti nel cervello adulto”, ha detto Robel, che è anche un assistente Professore alla School of Neuroscience della Virginia Tech. “È possibile che quelle perdite non siano state rilevate in studi precedenti”.
Negli ultimi anni sono emersi studi contraddittori in cui gli scienziati hanno rimosso gli astrociti in modelli animali senza indicazioni di danni alla barriera emato-encefalica.
Tuttavia, quando gli scienziati della Virginia Tech hanno utilizzato un modello murino per imitare l’effetto della rimozione degli astrociti, si sono verificati vari gradi di danno permanente alla barriera emato-encefalica, con l’entità del danno forse proporzionale al numero di astrociti ablati. In questi scenari, gli scienziati hanno stabilito che gli astrociti vicini salvano la barriera emato-encefalica quando è danneggiata.
La ricerca è iniziata dopo che gli scienziati hanno sfidato le affermazioni comunemente accettate nelle neuroscienze.
La rottura della barriera emato-encefalica è correlata alla malattia neurodegenerativa. In caso di lesione cerebrale traumatica o commozione cerebrale, la rottura della barriera emato-encefalica che può verificarsi è associata a un rischio maggiore di conseguenze per tutta la vita, tra cui declino cognitivo e deficit motori permanenti.
“Quando le persone subiscono una commozione cerebrale, eravamo soliti considerare questo un ‘infortunio minore’. Ma il nostro studio di follow-up mostra che la perdita dalla barriera emato-encefalica persiste nelle aree in cui gli astrociti non funzionano correttamente, il che suggerisce che c’è una disfunzione a lungo termine e duratura nella barriera “, ha detto Heithoff, del Dipartimento di Biologia Scienze del College of Science.
“Capire come si verifica questo problema e come può essere risolto, sono importanti questioni di salute pubblica. Dobbiamo sapere cosa rende funzionale questa barriera al fine di sviluppare trattamenti efficaci quando diventa disfunzionale”.
