Barriera emato-encefalica-immagine: un team guidato da Jiefu Li, responsabile di gruppo presso il Janelia Research Campus, ha sviluppato un nuovo metodo per esaminare le proteine che rivestono la superficie interna dei vasi sanguigni. Come un subacqueo speleologo, il nuovo metodo illumina la superficie luminale della rete vascolare. Crediti: Jiefu Li e Biovisart.
Le cellule che rivestono i vasi sanguigni del nostro cervello sono altamente selettive. Decidendo quali molecole possono entrare e uscire dal nostro organo più importante, la barriera formata da queste cellule è fondamentale per la nostra sopravvivenza. Ma il modo in cui il cervello seleziona ciò che può oltrepassare questa barriera è stato finora difficile da decifrare.
Ora, un team guidato da Jiefu Li, responsabile di gruppo presso il Janelia Research Campus, ha sviluppato un nuovo metodo per esaminare le proteine che rivestono la superficie interna dei vasi sanguigni. La tecnica ha permesso di individuare due proteine e due percorsi metabolici che svolgono un ruolo nell’apertura e nella chiusura della barriera emato-encefalica, un primo passo per iniziare a comprendere come funziona questa importante interfaccia.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science.
Comprendere come funziona la barriera emato-encefalica potrebbe aiutare gli scienziati a capire cosa accade quando si altera, contribuendo a patologie come la sclerosi multipla, l’encefalite e la demenza. Potrebbe anche aiutare i ricercatori a sviluppare metodi migliori per somministrare farmaci che curano malattie neurodegenerative come l’Alzheimer e il Parkinson, che spesso non riescono a raggiungere il cervello.
“Comprendere come funziona la barriera emato-encefalica, in particolare individuare i bersagli molecolari su cui agire per aprirla e chiuderla, aprirà nuove possibilità per la somministrazione di farmaci”, afferma Li.
Analisi delle proteine all’interno dei vasi sanguigni
La barriera emato-encefalica è una parte specializzata del sistema vascolare: la rete di vasi sanguigni che trasporta ossigeno, anidride carbonica, nutrienti, prodotti di scarto, ormoni, citochine e cellule immunitarie in tutto il corpo, fino ai vari organi.
La superficie luminale, o interna, di questi vasi costituisce l’interfaccia tra il sangue circolante e i tessuti, come l’interno di un tubo. Le proteine presenti sulla superficie luminale trasportano selettivamente strutture come nutrienti e cellule immunitarie dai vasi sanguigni ai diversi tessuti.
“In pratica, tutto ciò che si trova nel sangue circolante, se vuole interagire con un organo, deve passare attraverso questa interfaccia”, spiega Li.
Per comprendere il funzionamento di questa interfaccia, Li e il suo team hanno sviluppato un nuovo metodo, facile da usare, per etichettare ed esaminare tutte le proteine presenti sulla superficie luminale del sistema vascolare.
Dato il ruolo chiave che le proteine della superficie luminale svolgono nella catalisi dei processi, capire quali sono presenti e come cambiano nel tempo potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio il funzionamento dell’interfaccia.
“Questo ci permetterà di dire: sappiamo che il sistema vascolare svolge funzioni diverse in organi diversi e che si basa su questa superficie luminale, ma come avviene tutto ciò? Quali sono i protagonisti a livello molecolare?“, afferma Li.
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Esaminando la barriera emato-encefalica
In collaborazione con la Piattaforma di Proteomica del Broad Institute, il team ha utilizzato il suo nuovo metodo per esaminare tutte le proteine che compongono la superficie luminale dei vasi cerebrali, che fa parte della barriera emato-encefalica, durante lo sviluppo, l’età adulta e l’invecchiamento.
Hanno scoperto che, con la maturazione del cervello, dallo sviluppo all’età adulta, le proteine coinvolte nella formazione di nuovi vasi sanguigni e nel trasporto di molecole diminuiscono. Con l’invecchiamento del cervello, il team ha osservato cambiamenti nelle proteine che causano l’irrigidimento e la minore adattabilità del sistema vascolare.
Il team ha quindi utilizzato strumenti virali sviluppati dalla ricercatrice dell’HHMI Viviana Gradinaru per testare come questi cambiamenti influenzino la funzione del sistema vascolare cerebrale in modelli di laboratorio.
I ricercatori hanno identificato insieme due proteine (SLC7A1 e HYAL2) che controllano l’integrità della barriera emato-encefalica e la cui assenza provoca la rottura e la permeabilità della barriera stessa. Hanno collegato queste proteine – una presente durante lo sviluppo e l’altra per tutta la vita dell’organismo – a due diversi processi cellulari necessari per l’integrità della barriera emato-encefalica.
“Quello che sappiamo ora è che abbiamo a disposizione due nuove vie, potenzialmente, per aprire la barriera emato-encefalica e per orientare lo sviluppo di nuove terapie”, afferma Li.
Lo studio fornisce inoltre un set di dati completo di tutte le proteine presenti nel sistema vascolare cerebrale, dallo sviluppo all’invecchiamento, e descrive in dettaglio un nuovo metodo per studiare la superficie luminale dell’intero sistema vascolare: risorse che possono essere utilizzate da altri scienziati del settore.
“Questo metodo risolve un’esigenza importante, ma è anche molto facile da usare, quindi chiunque può utilizzarlo“, afferma Li.
Fonte: Science