Ricerche

Fetta di cervello embrionale di topo con cellule endoteliali vascolari (verdi) e cellule murali (rosse). Queste ultime possono contrarre e quindi influenzare il flusso di sangue nei capillari. Fonte: B. Sheikh / Max Plank

Il cervello e i vasi sanguigni circostanti hanno uno stretto rapporto: i capillari forniscono sostanze nutritive alle cellule neuronali affamate di energia.

I ricercatori del Max Planck Institute di Friburgo (Germania) hanno ora scoperto che le cellule dei vasi sanguigni rilevano la condizione metabolica del cervello e, in risposta, alterano la funzione vascolare. Il risultato potrebbe essere importante per i pazienti con patologie neurodegenerative come l'Alzheimer o la demenza vascolare, perché l'insorgenza di queste malattie coincide con difetti vascolari legati all'età e con il deterioramento della funzione vascolare nel cervello.

Il cervello è il nostro organo più attivo metabolicamente e più affamato di energia; è responsabile dei nostri pensieri, delle idee, del movimento e della capacità di imparare. Il nostro cervello è alimentato da 600 km di vasi sanguigni che portano nutrienti e rimuovono i prodotti di scarto.

Tuttavia, il cervello è anche molto fragile. Così, i vasi sanguigni nel cervello si sono evoluti per formare una stretta barriera protettiva (la barriera emato-encefalica) che limita il movimento delle molecole dentro e fuori del cervello.

È essenziale che il cervello possa regolare il suo ambiente. Da un lato, deve impedire efficacemente agli agenti patogeni o alle tossine di entrare, ma dall'altro, deve permettere il passaggio senza ostacoli ai messaggeri o alle sostanze nutritive necessarie.

L'epigenetica accende il programma di nutrizione

Data la loro stretta relazione, è importante che il cervello e i  suoi vasi capillari parlino ampiamente l'uno con gli altri. Recenti lavori nel laboratorio di Asifa Akhtar hanno dimostrato che i vasi sanguigni sono in grado di percepire lo stato metabolico delle cellule neurali vicine.

I ricercatori hanno scoperto che è necessario il regolatore epigenetico MOF per attrezzare i neuroni degli enzimi metabolici giusti, necessari per elaborare gli acidi grassi. “Qualcosa deve dire alle cellule neurali che ci sono sostanze nutritive intorno e che dovrebbero accendere i programmi necessari per elaborarli”, spiega Bilal Sheikh, primo autore dello studio. “Il MOF va al DNA e accende i programmi genetici che permettono alle cellule di elaborare gli acidi grassi nel cervello”.

Gli acidi grassi si trovano nel cibo e vengono usati per produrre energia e assemblare i lipidi complessi richiesti nelle membrane cellulari. Quando l'attività del MOF è difettosa, come avviene nei disturbi dello sviluppo neurale, i neuroni non riescono ad elaborare gli acidi grassi, determinando il loro accumulo negli spazi interstiziali tra le cellule cerebrali.

Nei suoi studi, il gruppo di Asifa Akhtar ha scoperto che questo squilibrio degli acidi grassi è percepito dai vasi sanguigni neurali, stimolandoli a montare una risposta allo stress attraverso l'allentamento della barriera emato-encefalica. Se lo squilibrio metabolico rimane, la barriera emato-encefalica che perde può indurre uno stato di malattia.

Rottura dei vasi sanguigni neurali

Lo studio pone le basi per capire meglio come comunicano tra loro le cellule e i vasi sanguigni neurali nel cervello ed illustra come i cambiamenti nell'ambiente metabolico di un tipo di cellula in un organo complesso possono influenzare direttamente la funzionalità delle cellule circostanti e quindi incidere sulla funzione generale dell'organo.

“Il nostro lavoro mostra che il corretto metabolismo nel cervello è fondamentale per la sua salute. Un ambiente metabolico neurale difettoso può indurre infiammazione vascolare, disfunzione delle cellule che formano la barriera emato-encefalica, e aumento della sua permeabilità. Quello che può seguire è la rottura dei vasi sanguigni neurali“, spiega Asifa Akhtar.

Ciò è particolarmente importante, in quanto il deterioramento dei vasi sanguigni neurali è un elemento caratteristico dell'insorgenza di malattie legate all'età come l'Alzheimer e la demenza vascolare. Una migliore caratterizzazione dei cambiamenti molecolari che inducono la disfunzione vascolare può aiutare a progettare trattamenti migliori per queste patologie debilitanti.