Aunque las enfermedades de la vasculatura del cerebro son algunas de las causas más comunes de muerte en Occidente, el conocimiento de estos vasos sanguíneos es limitado. Ahora, investigadores de la Universidad de Uppsala y el Instituto Karolinska, en Suecia, presentan en la revista Nature un atlas molecular detallado de las células que forman los vasos sanguíneos del cerebro y la barrera sanguínea cerebral esencial para la vida. El atlas proporciona nuevos conocimientos sobre las funciones de las células y la barrera, y pistas sobre qué tipos de células están involucradas en diferentes enfermedades.
La vasculatura del cerebro está compuesta, al igual que en otras partes del cuerpo, de arterias, venas y capilares a través de los cuales tiene lugar el principal intercambio de oxígeno, nutrientes y productos de desecho. Sin embargo, los vasos del cerebro difieren de los demás en un aspecto importante: la llamada barrera hematoencefálica, que actúa como un filtro que impide el paso de ciertas sustancias a través de las paredes de los vasos, protegiendo así el cerebro de productos potencialmente tóxicos mientras permite el paso de lo que necesita para su estructura y función.
"Cada vez es más evidente que una barrera hematoencefálica totalmente funcional es esencial para la salud cerebral y que una barrera disfuncional es un factor de muchas enfermedades cerebrales", dice el líder del estudio Christer Betsholtz, profesor de la Universidad de Uppsala y el Karolinska Institutet. "La estructura de la barrera hematoencefálica no se conoce por completo, por lo que se necesita un atlas detallado de la vasculatura del cerebro y la funcionalidad de la barrera", añade.
Utilizando una técnica relativamente nueva llamada secuenciación de ARN de células individuales, los científicos han producido un atlas celular y molecular de la vasculatura del cerebro del ratón. Los vasos sanguíneos se rompieron en células individuales, que luego, una por una, se mapearon de acuerdo con sus patrones de expresión génica y se compararon. Podrían determinarse el tipo de célula básica y cualquier especialización gradual para cada célula. Finalmente, el mapa molecular se combinó con la anatomía correspondiente en análisis de tejidos utilizando marcadores específicos.
"Por primera vez hemos podido mostrar en detalle cómo la barrera hematoencefálica es diferente entre los distintos tipos de vasos sanguíneos cerebrales", dice el autor principal Michael Vanlandewijck, profesor asistente de la Universidad de Uppsala y Karolinska Institutet y director de la Unidad de Análisis de Célula Única en el Centro Metabólico Cardiaco Integrado (ICMC) del Instituto Karolinska y AstraZeneca.
La barrera hematoencefálica, un complejo compuesto celular
Durante mucho tiempo se pensó que la barrera hematoencefálica estaba compuesta de células endoteliales especializadas en los vasos sanguíneos. Sin embargo, el nuevo estudio muestra que probablemente haya muchos otros tipos de células involucradas en el mantenimiento de la barrera hematoencefálica, incluidas las células llamadas pericitos en las paredes capilares.
Los investigadores también pudieron establecer la identidad molecular de otro tipo de célula en la pared vascular, un tipo de célula de tejido conectivo ubicada en un espacio angosto justo fuera de los vasos sanguíneos del cerebro. "Se ha propuesto que este espacio actúa como el sistema linfático del cerebro, por lo que ahora será increíblemente interesante estudiar estas células aún más utilizando los marcadores que hemos encontrado", dice Vanlandewijck.
El atlas significa que varios genes con función conocida o presunta en diferentes enfermedades cerebrales ahora se pueden asociar con tipos celulares específicos en la vasculatura del cerebro. "Ya tenemos resultados que indican que muchos más tipos de células de las que se pensaba anteriormente están involucrados en enfermedades neurovasculares como el alzhéimer y los tumores cerebrales -afirma Betsholtz-. Ahora podemos estudiar esto sistemáticamente en diferentes enfermedades con el mismo tipo de análisis que hemos utilizado aquí".
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