Naukowcy z University of Virginia School of Medicine zaprezentowali wyniki badań, które sugerują nowy, zaskakujący sposób na poprawę przepływu krwi w mózgu, co może pomóc w walce z chorobą Alzheimera i innymi chorobami neurodegeneracyjnymi.
Zespół badawczy kierowany przez dr. Ukponga B. Eyo z Wydziału Neurobiologii Uniwersytetu w Wirginii odkrył, że komórki układu odpornościowego zwane mikroglejem odgrywają kluczową rolę w regulacji tego, jak skutecznie najmniejsze naczynia włosowate dostarczają krew i składniki odżywcze do mózgu. Naukowcy uważają, że dysfunkcja mikrogleju może przyczyniać się do pogarszania się zdrowia mózgu, a ich modulacja mogłaby stanowić nowy kierunek w leczeniu lub zapobieganiu chorobom prowadzącym do zaburzeń pamięci. Dotyczy to choroby Alzheimera, otępienia naczyniopochodnego, a nawet niektórych przypadków choroby Parkinsona.
– Już od jakiegoś czasu sugerowano, że mikroglej odgrywa istotną rolę w regulacji funkcji naczyń. Nasze badania dostarczają najpewniejszego dowodu, że komórki te kontrolują przepływ krwi do mózgu, wskazując jednocześnie, że ich działanie koncentruje się na najmniejszych naczyniach włosowatych. Zidentyfikowaliśmy także enzym, za pomocą którego mikroglej reguluje ten proces – mówi dr Eyo, związany z UVA Center for Brain Immunology and Glia (BIG Center) oraz UVA Brain Institute. – Choć wiadomo, że mikroglej jest dysfunkcyjny w chorobach neurodegeneracyjnych, nasze badania sugerują możliwość poprawy przepływu krwi przez celowaną terapię tych komórek.
Energetyczne potrzeby mózgu
Mózg, choć stanowi zaledwie 2% masy ciała, zużywa aż 20% całkowitej energii organizmu. Aby sprostać tym wymaganiom, otoczony jest siecią 400 mil naczyń krwionośnych, z których najdrobniejsze, naczynia włosowate, odpowiadają za dostarczanie tlenu i składników odżywczych. Prawidłowe ich funkcjonowanie jest kluczowe dla zdrowia mózgu.
Już wcześniej wiadomo było, że zaburzenia komórek mieloidalnych mogą prowadzić do wzrostu poziomu dwutlenku węgla we krwi, co zmniejsza dostępność tlenu dla mózgu. Zespół dr. Eyo postanowił jednak precyzyjnie określić, które komórki są za to odpowiedzialne i co się dzieje, gdy ich funkcjonowanie zostaje zaburzone.
Naukowcy udowodnili, że to mikroglej odpowiada za utrzymanie prawidłowego „napięcia” naczyń włosowatych, czyli ich zdolności do dostarczania krwi. Usunięcie mikrogleju znacząco zmniejszało średnicę naczyń włosowatych i ograniczało przepływ krwi. Przywrócenie funkcji tych komórek pozwalało odwrócić te zmiany.
– Identyfikowany przez nas enzym mikroglejowy był już wcześniej celem terapii u pacjentów z chorobą Alzheimera, jednak z mieszanymi rezultatami. Nasze badania sugerują, że leczenie to miałoby największą skuteczność, gdyby było wdrażane zgodnie z okresem terapeutycznego okna aktywności mikrogleju w tej chorobie – podkreśla dr William A. Mills III, główny autor publikacji. – Ustaliliśmy, że wszystkie komórki mikrogleju mają zdolność regulacji napięcia naczyń włosowatych, a nie tylko ich podgrupa, co wskazuje na ich kluczową rolę w zaspokajaniu potrzeb energetycznych mózgu.
Naukowcy zaznaczają, że potrzebne są dalsze badania, by lepiej zrozumieć złożoną sieć komunikacji komórkowej, odpowiedzialną za prawidłowe funkcjonowanie naczyń włosowatych. Lepsze poznanie roli układu odpornościowego w utrzymywaniu zdrowia tych naczyń może pozwolić na poprawę ukrwienia mózgu.
– Skoro zidentyfikowaliśmy nową rolę mikrogleju w strukturze i funkcji naczyń krwionośnych oraz enzym odpowiedzialny za ten proces, możemy teraz badać, jak zmieniają się te funkcje w przebiegu chorób neurodegeneracyjnych, szczególnie Alzheimera, i opracować terapie zmniejszające te zmiany – mówi dr Eyo. – Pozostaje wiele pytań, na które zamierzamy odpowiedzieć: czy mikroglej reguluje najmniejsze naczynia samodzielnie, czy współdziała z innymi komórkami mózgu? Kiedy w rozwoju zaczyna pełnić tę rolę? Czy ma znaczenie również w zaburzeniach neurorozwojowych z towarzyszącymi problemami naczyniowymi? Czy zastąpienie mikrogleju może odmłodzić przepływ krwi w chorobach neurodegeneracyjnych? To ekscytujące kwestie, które chcemy wkrótce rozstrzygnąć.
Uniwersytet Virginia powołał niedawno Harrison Family Translational Research Center w zakresie choroby Alzheimera i chorób neurodegeneracyjnych, aby rozwijać nowe terapie. Centrum to działa w ramach Paul and Diane Manning Institute for Biotechnology, który mieści się w nowoczesnym, czterokondygnacyjnym kompleksie badawczym budowanym w Fontaine Research Park i ma stworzyć setki, a nawet tysiące nowych miejsc pracy w stanie Wirginia.
Publikacja badań nad chorobą Alzheimera
Wyniki badań zespołu Eyo zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications. Autorami pracy są: William A. Mills III, Niesha A. Savory, Aida Oryza Lopez-Ortiz, Dennis H. Lentferink, Fernando González Ibáñez, Praise Agochi, Elina Rastegar, Arnav Gupta, Deetya Gupta, Arya Suram, Brant E. Isakson, Marie-Ève Tremblay oraz Ukpong B. Eyo.
Projekt badawczy został sfinansowany przez National Institute of Neurological Disorders and Stroke (granty NS122782 i NS119243), National Heart, Lung and Blood Institute (granty HL007284, HL137112, HL171997), Owens Family Foundation, stypendium postdoktorskie UVA Brain Institute oraz stypendium postdoktorskie American Heart Association (25POST1376070).
Źródło: Nature Communications, Microglia regulate basal capillary tone to maintain cerebral perfusion
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-60753-x
