La barrera hematoencefálica es un mecanismo de protección crucial: es una barrera física altamente selectiva que evita que los patógenos y las toxinas en el sistema circulatorio ingresen al sistema nervioso central donde podrían crear estragos. Sin embargo, al mismo tiempo, previenemuchos medicamentos terapéuticos llegan al cerebro, lo que hace que sea mucho más difícil tratar afecciones médicas como derrames cerebrales, tumores cerebrales o edemas.
Las células endoteliales son bloques de construcción centrales de la barrera hematoencefálica. Cubren las superficies interiores de los vasos sanguíneos y bloquean más o menos el paso de sustancias a través de la pared del vaso. Pero las células endoteliales difieren en todo el cuerpo. Aunque todos los vasos sanguíneos compartenciertas características, el endotelio se ajusta a los requisitos específicos del órgano que se suministrará.
El sistema vascular del sistema nervioso central SNC es bastante único a este respecto. La barrera hematoencefálica difiere considerablemente de los sistemas vasculares más permeables en otros órganos.
Actividad génica bajo el microscopio
Los científicos del Biocentro de la Universidad de Würzburg realizaron un nuevo estudio que se centró en cómo se desarrolla la barrera hematoencefálica y las formas de controlar y manipular este proceso. Para este propósito, estudiaron la actividad genética de las células endoteliales embrionarias del sistema nervioso centralen ratones y lo comparó con los patrones de actividad endotelial de otros órganos. Los científicos publicaron sus hallazgos en la edición actual de la revista Science Signaling.
"Utilizamos secuenciación de alto rendimiento y comparaciones con endotelios de otros tejidos para identificar los factores que intervienen en el desarrollo temporal y espacial de la barrera hematoencefálica", explica el profesor Manfred Gessler sobre su enfoque. Ocupa el cargo de Director de Bioquímica del Desarrolloy es el autor principal del estudio.
Los investigadores detectaron diferencias notables en los genes responsables de los procesos de transporte, la adhesión celular y la matriz extracelular en los diferentes endotelios. También pudieron identificar una serie de factores de transcripción asociados con el desarrollo y la maduración de la barrera hematoencefálica.
"Estos factores de transcripción actúan aguas abajo de la denominada vía de señalización de Wnt, que es indispensable para construir un sistema vascular funcional en el sistema nervioso central", dice Gessler. Sin embargo, al mismo tiempo, los resultados permiten concluir que aunqueLa vía de señalización Wnt promueve la maduración y el mantenimiento de la barrera hematoencefálica, no desencadena el desarrollo de los vasos sanguíneos específicos del cerebro.
Diferencias sorprendentes entre células individuales
Dado que el análisis de las células endoteliales de un órgano completo solo ofrece un valor medio para la expresión de genes individuales y, por lo tanto, no permite sacar conclusiones sobre el estado funcional de las células individuales, los bioquímicos de Würzburg realizaron experimentos adicionales.Mientras estudiaban células individuales clasificadas del cerebro, encontraron inesperadamente grandes diferencias en la expresión génica entre células endoteliales individuales.
"Esta mayor complejidad obviamente dificulta aún más la comprensión de los procesos involucrados en el desarrollo de la barrera hematoencefálica en detalle", dice Gessler. Sin embargo, los científicos demostraron con éxito que la expresión de ciertos factores de transcripción se correlaciona conmaduración de la barrera hematoencefálica. La función de estos genes se basó mediante experimentos de cultivo celular: dos de los factores de transcripción investigados indujeron la producción de diferentes marcadores de la barrera hematoencefálica en las células endoteliales de las venas umbilicales humanas.
Base para futuras investigaciones
"Los resultados ahora publicados en la revista Señalización científica proporcionan nuevos conocimientos sobre la complejidad temporal y celular de la barrera hematoencefálica en desarrollo, pero también plantean una serie de nuevas preguntas ", escriben los científicos. Al mismo tiempo, el estudio proporciona una base para futuras investigaciones con el objetivo de desentrañarMecanismos celulares y moleculares que subyacen al desarrollo vascular y la diferenciación en el SNC.
Además, los científicos anticipan que una mayor investigación de los factores de transcripción identificados será un enfoque fructífero para comprender y eventualmente manipular el desarrollo de la barrera hematoencefálica y para diseñar modelos in vitro más avanzados de barrera hematoencefálica.
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Materiales proporcionado por Julius-Maximilians-Universität Würzburg, JMU . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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