El deterioro cognitivo relacionado con la edad se vincula con la salud del recuento sanguíneo

Un nuevo estudio muestra que mantener los vasos sanguíneos sanos es vital para la salud del cerebro y podría ayudar a combatir enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer al permitir una detección más temprana y potencialmente guiar nuevos tratamientos.

Los investigadores identifican regiones en el cerebro del ratón propensas a la degeneración de los vasos sanguíneos, arrojando luz sobre el vínculo entre la vasculatura y las enfermedades neurodegenerativas.

Mantener los vasos sanguíneos sanos es importante no sólo para la salud del corazón sino también para la salud del cerebro. Según un nuevo estudio dirigido por investigadores de Penn State, el bienestar vascular es crucial para abordar el deterioro cognitivo relacionado con la edad y los trastornos neurodegenerativos como Alzheimer enfermedad. Los hallazgos resaltan el papel potencialmente significativo, pero poco estudiado, que desempeña la red vascular o infraestructura energética del cerebro en la aparición de enfermedades neurodegenerativas.

Publicaron su trabajo en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.

Utilizando técnicas de imagen avanzadas, el equipo desarrolló mapas del cerebro del ratón que muestran cómo las células y las estructuras vasculares, como los vasos sanguíneos, cambian con la edad e identificaron áreas que son vulnerables al deterioro. Cuando los vasos sanguíneos se degradan, las células nerviosas del cerebro, llamadas neuronas, se quedan sin energía, lo que provoca que funcionen mal o mueran. Puede provocar una afección llamada demencia vascular, la segunda causa principal de deterioro cognitivo en los adultos mayores, y síntomas como alteraciones del sueño.

Los investigadores utilizaron técnicas de imagen avanzadas para identificar células vasculares y estructuras similares a vasos sanguíneos en el cerebro de los ratones. Crédito: Proporcionado por Kim Lab / Penn State

Detección temprana y comprensión de las enfermedades neurodegenerativas

“Con algo como la enfermedad de Alzheimer, cuando en una resonancia magnética se pueden ver cambios vasculares y una contracción cerebral significativa, la muerte celular ya ha ocurrido. Necesitamos comprender cómo cambian estas células y estructuras antes de que ocurra una catástrofe importante», dijo Yongsoo Kim, profesor asociado de ciencias neuronales y del comportamiento en la Facultad de Medicina de Penn State y autor principal del estudio. «Este estudio proporciona signos tempranos de trastornos neurodegenerativos, lo que podría conducir a un diagnóstico más temprano y pistas sobre cómo podemos ralentizar el proceso de envejecimiento y los cambios cognitivos».

Según Kim, el envejecimiento es uno de los principales factores implicados en los trastornos neurodegenerativos.

«Sin embargo, realmente no tenemos una buena comprensión básica de cómo el envejecimiento normal cambia el cerebro, particularmente la vasculatura cerebral», dijo Kim. Y con el envejecimiento de la población en Estados Unidos en aumento, dijo que es fundamental comprender estos cambios, especialmente dentro de la red de vasos sanguíneos.

Los vasos sanguíneos, especialmente los microvasos, regulan el suministro de oxígeno y energía y la eliminación de desechos hacia y desde las neuronas. A pesar de su importancia, dijo Kim, la mayoría de las investigaciones existentes se centran en cómo la estructura y función de las neuronas degeneran con el tiempo, en lugar de en la vasculatura. Cuando los investigadores estudian la vasculatura del cerebro, examinan principalmente los vasos sanguíneos más grandes o se centran en una región del cerebro de fácil acceso, la corteza somatosensorial. Más importante aún, las técnicas típicas de neuroimagen, como la resonancia magnética, no brindan una resolución lo suficientemente alta como para ver lo que sucede en los pequeños vasos sanguíneos, que constituyen entre el 80% y el 85% de la vasculatura del cerebro, según Kim.

Los cerebros envejecidos muestran una longitud vascular y una densidad de ramificación reducidas, radios aumentados, densidad de pericitos reducida, una barrera hematoencefálica con fugas y una menor capacidad de transporte de oxígeno en la sangre en comparación con los cerebros jóvenes. Crédito: Proporcionado por Kim Lab / Penn State

Kim y el equipo de investigación produjeron un mapa detallado de la red vascular de todo el cerebro del ratón utilizando dos técnicas de mapeo 3D de alta resolución: serie de dosun fotón tomografía, una técnica que crea una serie de imágenes 2D apiladas, y microscopía de fluorescencia de lámina de luz, que toma imágenes de muestras intactas en 3D para visualizar todo el cerebro con una resolución unicelular. Tomaron imágenes del cerebro de ratones jóvenes y viejos para registrar los cambios en la vasculatura alrededor del cerebro con el envejecimiento normal.

«Como estamos haciendo mapas de alta resolución con suficiente resolución, podemos reconstruir toda la estructura vascular y escanear todo el cerebro para identificar áreas que sufren una degeneración selectiva con la edad», dijo Kim. “Lo que encontramos es que el área que la mayoría de las personas estudian mostró la menor cantidad de cambios, mientras que se produce un cambio profundo en áreas en las áreas profundas del cerebro. Esto sugiere que hemos estado buscando en el área equivocada cuando se trata de estudios sobre el envejecimiento».

Hallazgos importantes y direcciones futuras

Las imágenes mostraron que los cambios en la red vascular no ocurren de la misma manera en todo el cerebro. Más bien, se concentraron en el prosencéfalo basal, las capas corticales profundas y la red del hipocampo, lo que sugiere que estas áreas son más vulnerables a la degeneración vascular. Estas regiones desempeñan un papel en la atención, el sueño, el procesamiento y el almacenamiento de la memoria, entre otras funciones.

A medida que el cerebro envejece, la longitud vascular y la densidad de ramificación disminuyen aproximadamente un 10%, lo que indica una red más escasa para distribuir la sangre. Las arterias en los cerebros más viejos también parecen más tortuosas en comparación con las de los cerebros más jóvenes, lo que puede impedir el flujo sanguíneo, especialmente en áreas más alejadas de las arterias principales, como las capas corticales profundas, explicó Kim.

El equipo también examinó los cambios funcionales en la vasculatura y descubrió que el sistema responde más lentamente en los cerebros más viejos. Esto significa que no puede suministrar energía a las neuronas con la rapidez y facilidad que las células necesitan. También hay una pérdida de pericitos, un tipo de célula que regula el suministro de sangre y la permeabilidad de los vasos sanguíneos. Como resultado, los vasos sanguíneos se vuelven «blancos», comprometiendo la barrera hematoencefálica.

Este estudio se basa en una investigación anterior del grupo, en la que mapearon la vasculatura de un cerebro de ratón pequeño. A continuación, están estudiando cómo los cambios cerebrales provocados por la enfermedad de Alzheimer influyen en la salud vascular y la función neuronal. En última instancia, dijeron que esperan que su trabajo conduzca a tratamientos para los trastornos neurodegenerativos.

Referencia: «El envejecimiento impulsa la remodelación de la red cerebrovascular y los cambios funcionales en el cerebro del ratón» por Hannah C. Bennett, Qingguang Zhang, Yuan-ting Wu, Steffy B. Manjila, Uree Chon, Donghui Shin, Daniel J. Vanselow, Hyun-Jae Pi , Patrick J. Drew y Yongsoo Kim, 30 de julio de 2024, Comunicaciones de la naturaleza.
DOI: 10.1038/s41467-024-50559-8

Hannah Bennett, estudiante de doble título de medicina y estudiante de doctorado, y Steffy Manjila, becaria postdoctoral, dirigieron el estudio junto con Quingguang Zhang, quien era profesor asistente de investigación en Penn State en el momento de la investigación y actualmente es profesor asistente. en la Universidad Estatal de Michigan, y Yuan-ting Wu, ex científico investigador en Penn State y actualmente científico de proyectos en el Centro Médico Cedars-Sinai. Otros autores de Penn State en el artículo incluyen: Patrick Drew, profesor de ingeniería y ciencias mecánicas, neurocirugía, biología e ingeniería biomédica y director interino de los Institutos Huck de Ciencia-Vida; Uree Chon, técnica de investigación; Donghui Shin, tecnólogo de investigación; Daniel Vanselow, director del proyecto de investigación; Hyun-Jae Pi, científico de datos.

el Institutos Nacionales de Salud y la Asociación Estadounidense del Corazón financió este trabajo.