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1 de Diciembre de 2020
Neurociencias

Descubren un nuevo mecanismo de entrada al cerebro

El proceso permite el paso de moléculas a través de la barrera hematoencefálica y abre la posibilidad de administrar fármacos de manera más eficiente

Los científicos postulan que el mecanismo también podría ocurrir en otros órganos y tejidos, además de el cerebro. [iStock/Nastasic]

Formada por una capa de células endoteliales estrechamente unidas, la barrera hematoencefálica constituye la principal puerta de entrada al cerebro. Esta red de células recubre los capilares que irrigan y nutren al encéfalo. Sin embargo, aunque protege al tejido de los patógenos también impide la entrada del 95 por ciento de los fármacos; hecho que supone un obstáculo para tratar los trastornos neurológicos.

Ahora, investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña, liderados por Giuseppe Battaglia, en colaboración con otros científicos de China, Italia, Estados Unidos, Reino Unido y España, describen un nuevo mecanismo que permite a las moléculas atravesar dicha capa protectora. El hallazgo abre una nueva vía para solucionar el problema farmacológico.

La proteína 1 relacionada con el receptor de lipoproteínas de baja densidad (LRP1, por sus siglas en inglés) constituye la clave. «Las células endoteliales del cerebro, los bloques que conforman la barrera hematoencefálica, sobreexpresan LPR1», explica a Investigación y Ciencia Battaglia. «Asimismo, esta proteína participa en el transporte de moléculas como los péptidos beta amiloide y tau, cuyos agregados tóxicos deben eliminarse, ya que favorecen la muerte neuronal. Con la edad y la aparición de enfermedades neurodegenerativas los niveles de LPR1 disminuyen. Ello sugiere que la disfunción de la barrera desempeña un importante papel en el deterioro del encéfalo», continúa.

Un descubrimiento de largo recorrido

El grupo de Battaglia empezó a estudiar LPR1 en el año 2009. El presente trabajo, publicado por la revista Science Advances, contiene datos obtenidos a lo largo de la realización de tres tesis doctorales. Sin embargo, la observación de unas estructuras inestables, en forma de tubo, marcó un punto de inflexión. «La primera vez que Xiaohe Tian, primer autor del estudio, me mostró los túbulos no entendimos qué eran. Durante meses creímos que se trataba de artefactos en las imágenes tomadas por microscopia. Hasta que no pudimos observar las células en tiempo real, con microscopios de alta resolución, no logramos caracterizarlos y apreciar bien su configuración», relata el investigador.

Estas estructuras tubulares actúan como una suerte de lanzadera que transporta a LPR1 desde la sangre al cerebro, y al revés, mediante un mecanismo controlado por la proteína sindapina 2. Dicho proceso se denomina transcitosis o transporte transcelular. «No obstante, cabe destacar que LPR1 no solo va de un extremo a otro, sino que también puede quedarse dentro de la célula; donde se une al colesterol y otras lipoproteínas y es degradada para cubrir las necesidades metabólicas celulares», señala Batagglia.

Entonces, ¿qué factor determina el destino final de LPR1? La respuesta tiene por nombre «avidez de carga». «Esto es qué tan fuerte es la unión entre LPR1 y la carga que transporta», clarifica Battaglia.

Para investigar el proceso, los científicos diseñaron molécula a molécula nanotransportadores, o polimerosomas, cuya superficie recubrieron con un número variable de moléculas del ligando angiopep-2. «Los datos muestran que la célula discrimina entre la carga destinada al cerebro y la que necesita para cubrir sus propias necesidades, según la avidez. Un mayor número de ligandos resulta en una fuerte unión entre LPR1 y la carga, que termina consumida por la propia célula. En cambio, ante una avidez media, la sindapina-2 estabiliza los túbulos que permitirán a LPR1 cruzar la célula endotelial y llevar la carga al cerebro», relata el líder del estudio.

Entender cómo funciona el transporte a través de la barrera hematoencefálica constituye un gran avance. «Significa que podemos hacer llegar casi cualquier molécula o sustancia al cerebro. Pero lo más importante es que gracias a LPR1 y sindapina-2 podremos estudiar qué ocurre en la barrera con el paso de los años o en casos de enfermedad», declara Battaglia. Los investigadores ya disponen de datos preliminares en alzhéimer, párkinson, esclerosis lateral amiotrófica e incluso tumores cerebrales. «Quien sabe si nos hallamos ante la diana de una posible terapia», concluye.

Marta Pulido Salgado

Referencia: «On the shuttling across the blood-brain barrier via tubules formation: mechanism and cargo avidity bias», de X. Tian et al., en Science Advances; 6(48): eabc4397, publicado el 27 de noviembre de 2020.

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