Descubren nuevas conexiones directas entre el cerebro y su entorno

Comunicado de prensa

miércoles, 7 de febrero de 2024

La colaboración de los NIH implica las respuestas del sistema neuroinmune y el envejecimiento.

En un estudio reciente sobre el sistema de drenaje de desechos del cerebro, investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis, en colaboración con investigadores del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS), parte de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), encontraron un Conexión directa entre el cerebro y su resistente capa protectora, la duramadre. Estos vínculos permiten que el líquido de desecho salga del cerebro y también afecta las células inmunitarias del cerebro y otras señales de la duramadre. Esto va en contra de la creencia popular de que el cerebro está separado del medio ambiente por una serie de barreras protectoras que lo protegen de sustancias químicas y toxinas peligrosas del medio ambiente.

"El líquido pasa del cerebro al cuerpo como las aguas residuales de nuestros hogares", dice Daniel S. Reich, MD, Ph.D. "En este estudio, nos preguntamos qué sucede cuando las 'tuberías de drenaje' salen de la 'casa' - en este caso el cerebro - y se unen al sistema de alcantarillado municipal del cuerpo". El grupo de Reich dirigido por un profesor de la Universidad de Washington en St. Louis, Ph.D. Colaboró ​​con el laboratorio de Jonathan Kipnis.

El laboratorio de Reich utilizó imágenes de resonancia magnética (MRI) de alta resolución para observar la conexión entre el cerebro y el sistema linfático del cuerpo en humanos. Mientras tanto, el grupo de Kipnis utilizó de forma independiente células vivas y otras técnicas microscópicas de imágenes cerebrales para estudiar estos sistemas en ratones.

Utilizando resonancia magnética, los investigadores escanearon los cerebros de un grupo de voluntarios sanos que habían recibido inyecciones de gadobutrol, un tinte magnético utilizado para visualizar trastornos de la barrera hematoencefálica u otros tipos de daño a los vasos sanguíneos. Se sabe que las venas grandes atraviesan la barrera aracnoidea y transportan sangre desde el cerebro, y eran claramente visibles en las resonancias magnéticas. Durante la exploración, había un anillo de tinte alrededor de esos grandes vasos que se extendió lentamente con el tiempo, lo que sugiere que el líquido podría estar pasando a través del espacio alrededor de los grandes vasos en su camino hacia la duramadre a través de la barrera aracnoidea.

El laboratorio de Kipnis hizo observaciones similares en ratones. Su grupo inyectó moléculas emisoras de luz en ratones. De manera similar a los experimentos de resonancia magnética, se observó que el líquido que contenía estas moléculas emisoras de luz se deslizaba a través de la barrera aracnoidea a través de la cual pasan los vasos sanguíneos.

Juntos, los laboratorios descubrieron un "manguito" de células que rodean los vasos sanguíneos que recorren el espacio aracnoideo. Estas áreas, a las que llaman puntos de salida aracnoideos (ACE), actúan como áreas donde el líquido, las moléculas e incluso algunas células pueden pasar del cerebro a la duramadre y viceversa, evitando que los dos líquidos se mezclen por completo. En algunas enfermedades, como la enfermedad de Alzheimer, la eliminación deficiente de los productos de desecho puede provocar la acumulación de proteínas que causan enfermedades. Siguiendo con la analogía de las alcantarillas, Kipnis explicó la posible conexión a los puntos ACE:

"Si su fregadero está obstruido, puede vaciarlo o arreglar el grifo, pero en última instancia es necesario arreglar el desagüe", dijo. “Los bloqueos en los puntos ACE del cerebro impiden que salgan los desechos. Si podemos encontrar una manera de eliminar este bloqueo, podremos proteger el cerebro".

Una consecuencia de los puntos ACE es que el sistema inmunológico puede detectar y responder a cambios en el cerebro. En ratones del laboratorio del Dr. Kipnis, cuando el sistema inmunitario crea trastornos que atacan la mielina en el cerebro y la médula espinal, pueden aparecer células inmunitarias alrededor de los sitios de la ECA, incluso entre las paredes de los vasos sanguíneos y las células del manguito; Esto llevó a la destrucción del punto ACE con el tiempo. Cuando se bloqueó la capacidad de las células inmunitarias para interactuar directamente con los puntos ACE, se redujo la gravedad de la infección.

"El sistema inmunológico utiliza moléculas para llevar este cruce desde el cerebro a la duramadre", dijo Kipnis. "Esta transición debe regularse estrictamente, de lo contrario puede tener un efecto perjudicial sobre la función cerebral".

Reich y su equipo observaron una relación interesante entre la edad de los participantes y las puntuaciones ACE de fuga. En los participantes mayores, los tintes se filtraron al líquido circundante y al espacio alrededor de los vasos sanguíneos.

"Esto puede indicar una descomposición más lenta de los puntos ACE durante el envejecimiento", dijo Reich, "lo que puede deberse al hecho de que el cerebro y el sistema inmunológico ya no pueden interactuar de maneras que no pensaban que lo harían".

La asociación con el envejecimiento y la alteración de la barrera que separa el cerebro y el sistema inmunológico es consistente con lo que se ha observado en ratones que envejecen y en trastornos autoinmunes como la esclerosis múltiple. Este nuevo vínculo entre el cerebro y el sistema inmunológico puede ayudar a explicar por qué nuestro riesgo de desarrollar enfermedades neurodegenerativas aumenta a medida que envejecemos, pero se necesita más investigación para confirmar este vínculo.

Esta investigación fue apoyada por el Programa de Investigación Intramural del NINDS, el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento AG034113, AG057496, AG078106 y el Consorcio BEE del Fondo Cure Alzheimer.

NINDS (http://www.ninds.nih.gov) es uno de los principales financiadores nacionales de investigaciones sobre el cerebro y el sistema nervioso. La misión del NINDS es promover el conocimiento fundamental sobre el cerebro y el sistema nervioso y utilizar ese conocimiento para reducir la carga de las enfermedades neurológicas.

Acerca del Instituto Nacional sobre el Envejecimiento (NIA).: El NIA lidera la investigación del gobierno federal de EE. UU. y los esfuerzos de apoyo sobre el envejecimiento y la salud y el bienestar de los adultos mayores. Obtenga más información sobre los cambios cognitivos relacionados con la edad y las enfermedades neurodegenerativas a través del NIA Sitio web del Centro de Educación y Referencia sobre el Alzheimer y la Demencia Relacionada (ADEAR). Para obtener información sobre una variedad de temas sobre el envejecimiento, visite el sitio web principal del NIA. Inglés y Españoly Mantente en contacto.

Acerca de los Institutos Nacionales de Salud (NIH):
NIH, la agencia nacional de investigación médica, incluye 27 institutos y centros y es un componente del Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. Los NIH son la principal agencia federal que lleva a cabo y apoya la investigación médica básica, clínica y traslacional y estudia las causas, tratamientos y curas de enfermedades comunes y raras. Para obtener más información sobre los NIH y sus programas, visite www.nih.gov.

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Artículo

Smyth, LCD, etc. "Identificar conexiones directas entre la duramadre y el cerebro". Naturaleza. 7 de febrero de 2024. DOI: 10.1038/s41586-023-06993-7

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