El cerebro envejece: la cartografía de proteínas aporta nuevos datos
Investigadores de la LMU y del Cluster de Excelencia SyNergy han analizado cómo cambia el proteoma de determinadas células cerebrales a medida que envejecemos
Para que las neuronas del cerebro funcionen sin problemas y puedan procesar la información, el sistema nervioso central necesita un entorno estrictamente regulado. Esto se mantiene gracias a la barrera hematoencefálica, por la que células endoteliales cerebrales especializadas que recubren las paredes internas de los vasos sanguíneos regulan el intercambio de moléculas entre los sistemas circulatorio y nervioso. Estudios anteriores han demostrado que varias funciones que dependen de estas células, como la integridad de la barrera hematoencefálica o la regulación del suministro de sangre al cerebro, disminuyen a lo largo de la vida. Esta desregulación conduce a una disfunción de la vasculatura cerebral y es, por tanto, uno de los principales factores que contribuyen a afecciones médicas como los accidentes cerebrovasculares y la demencia.
Sin embargo, los cambios moleculares que subyacen a esta pérdida de función han permanecido en gran medida oscuros. Para mejorar nuestra comprensión de los mecanismos, los investigadores llevan a cabo estudios de perfiles moleculares para investigar los distintos componentes de las células endoteliales cerebrales y recopilan sus hallazgos en grandes bases de datos. "El transcriptoma -es decir, el ARN contenido en las células endoteliales- se ha cartografiado desde entonces de forma bastante exhaustiva", afirma el profesor de la LMU Martin Dichgans, Director del Instituto de Investigación del Ictus y la Demencia del Hospital Universitario de Múnich e Investigador Principal del Cluster de Excelencia SyNergy. "Lo que ha faltado son los datos correspondientes sobre el conjunto completo de proteínas de las células, el proteoma". Un estudio publicado recientemente en la revista Nature Aging, que contó con importantes contribuciones de investigadores de la LMU y SyNergy, ha cerrado ahora esta brecha de conocimiento.
Metabolismo desregulado
Para el estudio, el equipo desarrolló un protocolo de enriquecimiento de células endoteliales cerebrales en ratones que permite resolver los cambios en la composición proteica relacionados con la edad. Mediante un análisis de conglomerados no supervisado (asistido por ordenador), los científicos relacionaron después esta dinámica de las proteínas con funciones biológicas. "Nuestros resultados muestran una desregulación de moléculas clave implicadas en la captación de sustancias en las células, en el reciclaje de receptores y en la degradación de moléculas dentro de compartimentos celulares específicos llamados lisosomas", afirma Dichgans.
Uno de los cambios más llamativos se refería a una disminución de las proteínas implicadas en el transporte mediado por vesículas. Además, el estudio aporta pruebas de que la deficiencia de apolipoproteína E, una proteína implicada en el metabolismo de los lípidos, da lugar a una firma de envejecimiento endotelial acelerado. "Los resultados complementan y amplían los hallazgos de estudios sobre la secuenciación del ARN de las células endoteliales cerebrales durante el envejecimiento", resume Dichgans. "Nuestro enfoque proteómico capta procesos que no se detectan a nivel del ARN". En conjunto, el estudio ofrece un marco para comprender importantes vías de señalización endotelial durante el envejecimiento y sirve de base de datos para futuros análisis de la función endotelial cerebral. Los investigadores están poniendo a disposición del público sus datos sobre la abundancia de proteínas del endotelio de ratón relacionada con la edad en una base de datos de acceso público para su uso posterior.
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Publicación original
Katalin Todorov-Völgyi, Judit González-Gallego, Stephan A. Müller, Nathalie Beaufort, Rainer Malik, Martina Schifferer, Mihail Ivilinov Todorov, Dennis Crusius, Sophie Robinson, Andree Schmidt, Jakob Körbelin, Florence Bareyre, Ali Ertürk, Christian Haass, Mikael Simons, Dominik Paquet, Stefan F. Lichtenthaler, Martin Dichgans; "Proteomics of mouse brain endothelium uncovers dysregulation of vesicular transport pathways during aging"; Nature Aging, 2024-3-22
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