Cerebro envejecido: parte del sistema inmunológico innato regula la barrera hematoencefálica
El equipo de investigación germano-americano demuestra el papel del sistema de complementos en el proceso de envejecimiento del cerebro
A medida que una persona envejece, muchas estructuras y funciones del cerebro cambian. Un cambio importante relacionado con la edad es el aumento de la permeabilidad de la barrera hematoencefálica, que normalmente sólo permite la entrada y salida de ciertas sustancias del torrente sanguíneo al cerebro. Entre otras cosas, esto puede favorecer el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como la demencia de Alzheimer. Una serie de estudios anteriores sugiere que la función reducida de la barrera hematoencefálica está vinculada a procesos inflamatorios de origen inmunológico, aunque todavía no se conocen los mecanismos exactos que se encuentran detrás de esto. En pruebas de laboratorio, el profesor Jörg Köhl, miembro de la junta del Grupo de Excelencia "Medicina de Precisión en Inflamación Crónica" (PMI) y director del Instituto de Kiel para la Investigación de la Inflamación Sistémica (ISEF), Universidad de Lübeck (UzL) y el Centro Médico Universitario Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Lübeck, junto con el grupo de trabajo dirigido por el Profesor Hui Zheng (Centro Huffington sobre el Envejecimiento, Houston, EE.UU.), han identificado un mecanismo por el cual el llamado sistema de complemento, una parte específica del sistema inmunológico, regula la inflamación vascular y la función alterada asociada de la barrera hematoencefálica durante el proceso de envejecimiento.
En el cerebro que envejece, la producción de C3/C3a aumenta y los receptores C3a en las células endoteliales vasculares del cerebro se activan. En respuesta, estas células producen mayores cantidades de la molécula de adhesión VCAM-1, lo que lleva a un aumento de la migración de linfocitos al cerebro. Además, la activación del receptor C3a da lugar a una movilización de los iones de calcio en las células, lo que provoca una perturbación de la caderina endotelial vascular, que tiene una importancia fundamental para la interconexión de esas células. La ruptura de estas conexiones da lugar a una mayor permeabilidad de la barrera hematoencefálica.
© Jörg Köhl, Uni Lübeck.
El sistema del complemento es parte del sistema inmunológico innato. Consiste en más de 40 proteínas, que están presentes en la sangre y como receptores en la superficie de las células. Estas proteínas incluyen los llamados factores del complemento y sus productos de división (fragmentos de proteínas), así como los receptores que reconocen estos fragmentos. El sistema juega un papel importante en la defensa contra los microorganismos. Señala la presencia de patógenos así como la unión de anticuerpos a los patógenos, pero también a las propias estructuras del cuerpo. Sin embargo, una regulación defectuosa del sistema del complemento puede resultar en una respuesta inflamatoria excesiva en el curso de ciertas enfermedades, lo que causa daño a los tejidos. Si bien la mayoría de las proteínas del complemento se producen en el hígado, desde hace mucho tiempo se sabe que tanto los factores del complemento como los receptores del complemento también se producen de forma independiente directamente en el cerebro. De particular importancia es el factor del complemento C3, que puede ser fragmentado en dos partes, C3b y C3a. El C3a desencadena su efecto biológico al unirse con el receptor C3a, que está presente en células como las células endoteliales vasculares, es decir, las células que forman el revestimiento interno de los vasos sanguíneos, así como en diversas células cerebrales.
En el estudio recientemente publicado, los investigadores pudieron demostrar que la producción de C3/C3a aumenta en el cerebro que envejece, y que hay una activación del receptor C3a en las células endoteliales vasculares del cerebro. En respuesta, estas células producen cada vez más una cierta molécula de adhesión, lo que lleva a un aumento de la migración de linfocitos (células inmunes especiales) al cerebro. Además, la activación del receptor C3a en las células endoteliales vasculares induce la liberación de iones de calcio intracelular. Esto lleva a una interrupción de una proteína específica en las células endoteliales vasculares, lo que es de primordial importancia para la unión de estas células. La ruptura de estas uniones causa un aumento de la permeabilidad de la barrera hematoencefálica. Esto significa que el cerebro ya no está tan bien separado del resto del cuerpo, por lo que las inflamaciones también pueden propagarse más fácilmente del entorno al cerebro.
Para investigar este mecanismo de la enfermedad, los investigadores desarrollaron un modelo de ratón transgénico, en el que los ratones fueron alterados genéticamente para que ya no produjeran receptores C3a en las células endoteliales vasculares. La eliminación específica del receptor C3a en las células endoteliales vasculares no sólo protegió a los ratones contra una mayor permeabilidad de la barrera hematoencefálica en la vejez, sino que también redujo la actividad inflamatoria de células inmunes especiales del cerebro, las células de la microglia, y aumentó el volumen del hipocampo y la corteza cerebral de los ratones que envejecían, en comparación con los ratones con el receptor C3a. El hipocampo es de particular importancia para los procesos de aprendizaje y memoria.
"Nuestros hallazgos muestran un nuevo mecanismo regulador de la barrera hematoencefálica que es controlado por el sistema del complemento, y la activación de las células inmunes asociadas, la inflamación y la degeneración en el cerebro que envejece", dijo Köhl. "Los datos sugieren que el bloqueo selectivo de los elementos individuales del sistema del complemento podría conducir a una mejora significativa de la función vascular y reducir la permeabilidad de la barrera hematoencefálica, y por lo tanto una reducción de la neuroinflamación y la neurodegeneración en la vejez", añadió Köhl.
Las observaciones también podrían ser interesantes para las afecciones inflamatorias agudas como los accidentes cerebrovasculares y las lesiones cerebrales traumáticas o las enfermedades neurodegenerativas, en particular el Alzheimer, para el que la edad es el mayor factor de riesgo. "Se sabe, por estudios anteriores, que el sistema del complemento también está muy activado en estas enfermedades", explicó Köhl. "Por lo tanto, nuestros hallazgos podrían en el futuro permitir también nuevos enfoques terapéuticos para estas enfermedades del cerebro relacionadas con la edad".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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