Cercetătorii identifică motivele pentru care deteriorarea cerebrală persistă după accidentul vascular-cerebral
Fiecare accident vascular-cerebral începe cu o întrerupere bruscă a fluxului sanguin în creier. Însă, ce se întâmplă ulterior, de ce neuronii continuă să-și piardă funcția și să moară în zilele următoare, a rămas una dintre cele mai importante întrebări fără răspuns în neuroștiințe.
O echipă de cercetare condusă de C. Justin LEE la Centrul pentru Memorie și Gliosciență din cadrul Institutului pentru Științe Fundamentale (IBS), în colaborare cu RYU Seungjun de la Universitatea Eulji, a descoperit acum un mecanism necunoscut până acum care determină această deteriorare cerebrală întârziată. Rezultatele lor arată că accidentul vascular-cerebral nu este provocat doar de pierderea inițială a fluxului sanguin, ci și de o reacție în lanț în interiorul creierului care se desfășoară în timp.
În creier, neuronii depind de astrocte, celule de suport în formă de stea care ajută la menținerea mediului chimic și protejează circuitele neuronale. După un accident vascular-cerebral, astroctele răspund rapid la leziune prin formarea unei structuri cunoscute sub numele de barieră glială, despre care s-a crezut mult timp că protejează țesutul înconjurător. Totuși, noul studiu arată că această reacție poate lua o turnură dăunătoare.
Cercetătorii au descoperit că imediat după un accident vascular-cerebral, nivelurile de peroxid de hidrogen (H₂O₂), o moleculă de oxigen reactiv, cresc brusc în regiunea afectată. Această creștere declanșează astroctele să sufere o schimbare metabolică și să înceapă să producă cantități mari de colagen de tip I, o proteină structurală rar întâlnită în creierul sănătos. Pe măsură ce colagenul se acumulează, acesta este încorporat în bariera glială, creând un mediu dens care promovează activ moartea neuronală în loc să o prevină.
Pentru a confirma că colagenul joacă un rol direct în acest proces, echipa a blocat mai întâi producția sa prin suprimarea unui gen cheie în astrocte. Atunci când sinteza colagenului a fost suprimată, moartea neuronală a fost semnificativ redusă, demonstrând că această cale nu este doar asociată cu daunele, ci este un motor principal al acestora. Experimentele ulterioare au arătat că colagenul poate acționa ca o moleculă semnalizatoare, activând receptori pe neuronii și declanșând un proces degenerativ lent care se desfășoară pe parcursul mai multor zile.
„Am elucidat, la nivel molecular și celular, mecanismul prin care speciile reactive de oxigen induc sinteza colagenului în astrocte. Această descoperire oferă o pistă crucială pentru înțelegerea diverselor cauze ale morții neuronale și ar putea servi ca bază pentru dezvoltarea de tratamente nu doar pentru accidentul vascular-cerebral, ci și pentru boli neurodegenerative precum demența și boala Parkinson”, a declarat Boyoung Lee.
Cercetătorii au analizat apoi dacă această cascadă dăunătoare ar putea fi oprită într-o etapă mai timpurie. În loc să țintească direct colagenul, au testat un medicament dezvoltat recent, numit KDS12025, care reduce nivelurile de peroxid de hidrogen și împiedică declanșarea întregului proces. În modelele de accident vascular-cerebral la șoareci, tratamentul a redus acumularea de colagen, a prevenit formarea barierei gliale, a păstrat funcția neuronală și a restabilit performanța motorie.
Cel mai impresionant, medicamentul a rămas eficient chiar și atunci când a fost administrat până la două zile după debutul accidentului vascular-cerebral. Această descoperire este deosebit de semnificativă, deoarece tratamentele actuale pentru accidentul vascular-cerebral sunt de obicei limitate la o fereastră „de aur” îngustă de doar câteva ore. Extinderea acestei feronțe de la ore la zile sugerează că daunele cerebrale considerate anterior ireversibile ar putea fi totuși prevenibile.
Pentru a examina dacă aceste efecte ar putea fi traduse în sisteme mai asemănătoare cu cele umane, echipa a aplicat aceeași abordare într-un model de accident vascular-cerebral la maimuțe. Animalele netratate nu au fost capabile să apuce hrană din cauza paraliziei, în timp ce maimuțele tratate cu KDS12025 și-au recăpătat funcția motorie și au reușit să apuce hrana în toate cele 10 din 10 încercări în timpul testării comportamentale. Animalele tratate au arătat, de asemenea, o reducere a daunelor cerebrale și o îmbunătățire a funcției neurologice generale.
RYU Seungjun a adăugat: „Propunem peroxidul de hidrogen și colagenul ca noi ținte terapeutice pentru accidentul vascular-cerebral. Prin demonstrând eficiența într-un model de primate nonumane, mai degrabă decât doar la celule sau la animale mici, anticipăm o reducere substanțială a timpului necesar pentru traducerea clinică și noi speranțe pentru pacienți.”
Aceste descoperiri sugerează că accidentul vascular-cerebral nu este doar un eveniment singular, ci un proces biologic progresiv determinat de interacțiunile dintre diferitele tipuri de celule din creier. Prin identificarea producției de colagen indusă de peroxidul de hidrogen în astrocte ca un pas cheie în acest proces, studiul oferă un nou cadru pentru înțelegerea modului în care se dezvoltă deteriorarea cerebrală și cum ar putea fi oprită.
Dincolo de accidentul vascular-cerebral, mecanismul descoperit în această cercetare ar putea avea, de asemenea, implicații mai largi pentru tulburările neurologice care implică stres oxidativ și remodelarea țesuturilor, inclusiv bolile neurodegenerative. Rezultatele indică o nouă strategie terapeutică: intervenția nu doar în momentul accidentului vascular-cerebral, ci și în perioada critică de după, când celulele cerebrale sunt încă în pericol, dar pot fi recuperabile.
Directorul C. Justin LEE a remarcat: „Prin stabilirea unui ‘sistem de cercetare integrat’ care înglobează întregul proces – de la cercetarea fundamentală la dezvoltarea de medicamente și validarea preclinic, am reușit nu doar să identificăm cauza rădăcină a accidentului vascular-cerebral, ci și să prezentăm o strategie terapeutică concretă. Vom continua să urmărim cercetarea științifică fundamentală care beneficiază direct umanitatea și societatea, așa cum este exemplificat de KDS12025.”
