Investigadores de la Universidad de Okayama describen en el Journal of Neuroscience que cierta proteína conocida por desempeñar un papel importante en el ritmo circadiano, el ciclo biológico intrínseco de 24 horas de los humanos, también es clave para el funcionamiento adecuado del cerebro. Los hallazgos pueden aumentar nuestra comprensión de las enfermedades neurológicas y guiar el desarrollo de futuros tratamientos.
Los pacientes que padecen enfermedades psiquiátricas o neurológicas suelen tener patrones de sueño irregulares. De hecho, se cree que las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer, son causadas por una respuesta biológica alterada al ciclo día/noche (también conocido como ritmo circadiano). Un equipo de investigadores dirigido por Takeshi Takarada de la Universidad de Okayama ahora ha identificado un vínculo entre la alteración del ritmo circadiano y la disfunción cerebral. Los científicos demostraron que una proteína llamada Bmal1, conocida por desempeñar un papel importante en el ritmo circadiano, también regula la estabilidad de la barrera hematoencefálica (BBB), una membrana semipermeable en el cerebro que separa la sangre de otros fluidos extracelulares.
Takarada y sus colegas hicieron su descubrimiento al estudiar la función de Bmal1 en ratones transgénicos con proteína verde fluorescente (GFP). La introducción de GFP es una técnica biomédica de uso común para obtener imágenes de microscopía de fluorescencia, en este caso, de cerebros de ratones. Primero, los investigadores encontraron que la eliminación de las moléculas Bmal1 da como resultado una mayor actividad de los astrocitos, un tipo de célula en el cerebro que brinda apoyo bioquímico a la BBB. Luego observaron que la deficiencia de Bmal1 conduce a una permeabilidad superior a la normal de la BHE debido a la disfunción de los pericitos. Los pericitos son células necesarias para mantener la función BBB adecuada; regulan el flujo sanguíneo capilar.
En cuanto al origen de la disfunción del pericito que causa la integridad reducida de la BBB, los científicos pudieron demostrar que la eliminación de Bmal1 afecta la expresión de las proteínas del receptor β del factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGFRβ) en los pericitos, lo que conduce a una disminución en la cobertura del pericito. de los vasos sanguíneos en el cerebro. Se encontró que esta cobertura reducida dependía de la edad.
El trabajo de Takarada y sus colegas establece claramente una conexión entre los ritmos circadianos y la estabilidad fisiológica de la BBB: Bmal1 está involucrada en ambos. Por lo tanto, los científicos concluyeron que “… Bmal1 puede representar un nuevo objetivo para el descubrimiento y desarrollo de terapias para muchos trastornos neurodegenerativos y/o psiquiátricos relacionados con la integridad anormal de BBB”.
Fondo
Ritmos circadianos y Bmal1
Un proceso biológico que muestra un ciclo periódico natural de 24 horas, un día terrestre, se denomina ritmo circadiano. El mecanismo detrás de tales procesos, visto en plantas, animales, hongos y ciertos tipos de bacterias, se llama reloj circadiano. En los seres humanos, las alteraciones del ritmo circadiano se asocian con enfermedades psiquiátricas como el trastorno bipolar y enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer.
Un componente molecular importante del mecanismo del reloj circadiano es la proteína similar al translocador nuclear 1 (Bmal1) del receptor de hidrocarburos arílicos del cerebro y del músculo; regula ciertos procesos bioquímicos en el ciclo de 24 horas.
Takeshi Takarada y sus colegas ahora examinaron el papel de Bmal1 en la función cerebral y encontraron que los niveles reducidos de Bmal1 afectaron el funcionamiento adecuado de la barrera hematoencefálica (BBB), estableciendo un vínculo entre los trastornos del ritmo circadiano y las patologías neurológicas.
BBB
La barrera hematoencefálica (BBB) es una membrana semipermeable que separa la sangre que circula en el cerebro de otros fluidos en el sistema nervioso central. Regula el tránsito de agua, ciertos gases y moléculas como glucosa y aminoácidos necesarios para la función neural. Un BBB que funcione correctamente presenta tres tipos particulares de células: astrocitos, células endoteliales y pericitos. Al observar ratones con un contenido reducido de Bmal1, Takarada y sus colegas descubrieron la hiperactividad de los astrocitos y la disfunción de los pericitos, y esta última comprometía la integridad de la BBB.
Subtítulo
Imágenes de microscopía confocal que muestran la evolución de la actividad de los astrocitos (GFAP; aumenta con la edad) y la expresión del marcador de pericito (Desmin, CD13, PDGFRβ; disminuye con la edad) en ratones con déficit de Bmal1.
Referencia
Ryota Nakazato, Kenji Kawabe, Daisuke Yamada, Shinsuke Ikeno, Michihiro Mieda, Shigeki Shimba, Eiichi Hinoi, Yukio Yoneda & Takeshi Takarada. La interrupción de Bmal1 deteriora la integridad de la barrera hematoencefálica a través de la disfunción de los pericitos. Journal of Neuroscience , 14 de septiembre de 2017.
DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3639-16.2017
http://www.jneurosci.org/content/early/2017/09/14/JNEUROSCI.3639-16.2017
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Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.