Descubren nuevas conexiones directas entre el cerebro y su entorno

En un estudio reciente sobre el sistema de eliminación 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), descubrieron una conexión directa entre el cerebro y su resistente cubierta protectora. , la duramadre. materia.

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", dijo Daniel S. Reich, MD, Ph.D. "En este estudio, 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 dentro 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 recibieron inyecciones de gadobutrol, que se utiliza para visualizar la alteración del tinte magnético. barrera hematoencefálica u otros tipos de daño vascular. Se sabe que las venas grandes atraviesan la barrera aracnoidea y transportan sangre desde el cerebro, y eran claramente visibles en las resonancias magnéticas. Hubo éxitos fue publicado año Naturaleza.

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 desatascarlo o arreglar el grifo, pero al final hay que arreglar el desagüe", dijo. “Los bloqueos en los puntos ACE del cerebro pueden evitar que salgan desechos. Si podemos encontrar una manera de eliminar estos bloqueos, 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 tienes la capacidad células inmunes Se bloquea la interacción directa con los puntos ACE y se reduce 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 degradación más lenta de los puntos ACE durante el envejecimiento", dijo Reich, "lo que puede deberse a que el cerebro y el sistema inmunológico interactúan de maneras que ya no creen".

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.

Esta nueva conexión entre el cerebro y el sistema inmunológico puede ayudar a explicar nuestra vulnerabilidad en el desarrollo enfermedades neurodegenerativas aumenta con la edad, pero se necesita más investigación para confirmar esta asociación.