Att reparera läckande blod-hjärnbarriär kan föryngra hjärnans funktion
Ny forskning på möss ifrågasätter idén att "du kan inte lära en gammal hund nya knep." Svaret kan ligga i att bevara blod-hjärnbarriären, som tenderar att läcka med åldern.
Blod-hjärnbarriären är en komplex uppsättning av blodkärlsegenskaper som hjälper till att skydda hjärnan från potentiellt skadliga ämnen i blodomloppet.
I en nyligen Vetenskaplig translationell medicin studie beskriver forskare hur uppdelningen av blod-hjärnbarriären kan utlösa hjärninflammation och kognitiv försämring hos åldrande möss.
Det internationella laget fann att nedbrytningen av blod-hjärnbarriären aktiverar ett signalprotein i hjärnceller som kallas astrocyter.
Forskarna utvecklade och testade sedan ett läkemedel som blockerade signalproteinet, som går under namnet transformerande tillväxtfaktor-beta (TGF-beta).
Efter behandling med läkemedlet visade mössen färre tecken på hjärninflammation och förbättrad förmåga att lära sig nya uppgifter som matchade prestanda hos mycket yngre möss.
"Vi tenderar att tänka på den åldrade hjärnan på samma sätt som vi tänker på neurodegeneration: Ålder innebär förlust av funktion och döda celler", säger studieförfattare Daniela Kaufer, professor i integrativ biologi vid University of California, Berkeley.
"Men våra nya data berättar en annan historia om varför den åldrade hjärnan inte fungerar bra: Det beror på denna" dimma "av inflammatorisk belastning", tillägger hon.
Prof. Kaufer förklarar att inom några dagar efter att den "inflammatoriska dimman" avskaffats börjar den åldrade hjärnan fungera mer som en ung hjärna.
Resultaten bör hjälpa forskare att bättre förstå nedgången i hjärnfunktioner som involverar inflammation som kan åtfölja åldrande och tillstånd som demens.
Undersöker inflammatorisk dimma
En ökande mängd forskning - inklusive bildstudier av medstuderande författare Alon Friedman, från Ben-Gurion University of the Negev i Israel och Dalhousie University i Kanada - visar att blod-hjärnbarriären blir mindre effektiv med åldern.
Ju läckare blod-hjärnbarriären blir, desto lättare är det för ämnen som orsakar inflammation att gå över från blodomloppet till hjärnvävnad och skada celler.
Kaufer och Friedman är också medförfattare till en annan nyare Vetenskaplig translationell medicin studie som tittade närmare på inflammatorisk dimma i läckande blod-hjärnbarriärer.
Människor med Alzheimers sjukdom kan ofta uppleva epileptiska händelser, men de och deras läkare är inte nödvändigtvis medvetna om dem.
Att åldras framåt är en riskfaktor för både Alzheimers och epilepsi, och experimentella och kliniska data stöder idén om en koppling mellan de två tillstånden.
För den andra studien analyserade teamet EEG-avläsningar från personer med Alzheimers sjukdom och fann en EEG-signatur för vad de beskriver som "paroxysmal långsam våghändelser (PSWE)."
Från EEG: erna såg de hur frekvensen av PSWE tycktes matcha nivån på kognitiv försämring hos individerna.
I EEG av personer med epilepsi fann de att PSWE som inträffade mellan anfall matchade områden med läckande blod-hjärnbarriär. De hittade samma matchning hos äldre möss, möss benägna att Alzheimers sjukdom och råttor med inducerad epilepsi.
TGF-beta och albumin
Ytterligare tester på unga råttor avslöjade att det var möjligt att försämra blod-hjärnbarriären genom att införa proteinalbuminet i hjärnan. Detta ledde till en högre andel PSWE.
I tidigare undersökningar hade Friedman och Kaufer visat att albumin kan läcka in i hjärnan efter trauma. Proteinet fäster sig vid TGF-beta-receptorn för astrocyter.
Genom att binda till astrocytters TGF-beta-receptorer utlöser proteinet en kedja av inflammationshändelser som skadar hjärnceller och kretsar.
Skadorna ökar sannolikheten för anfall genom att störa balansen mellan excitation och hämning av nervceller.
Teamet drar slutsatsen att resultaten pekar på en läckande blod-hjärnbarriär som en potentiell orsak till icke-krampanfall hos personer med Alzheimers sjukdom. Det kan också erbjuda ett potentiellt behandlingsmål.
Biomarkörer för nedsatt blod-hjärnbarriär
Forskarna föreslår att de två uppsättningarna av resultat erbjuder två nya biomarkörer som kan hjälpa läkare att identifiera individer som kan ha ett blod-hjärnbarriärproblem: en använder MR (som kan upptäcka läckande barriärer) och den andra med EEG (som kan upptäcka onormal hjärnrytmer).
Det finns också utrymme att utveckla läkemedlet som de använde som ett sätt att reparera en läckande blod-hjärnbarriär för att sakta ner och kanske till och med vända några av de problem som det kan orsaka.
"Vi har nu två biomarkörer som berättar exakt var blod-hjärnbarriären läcker, så att du kan välja patienter för behandling och fatta beslut om hur länge du ger läkemedlet."
Prof Daniela Kaufer
Experter som kommenterar de två studierna välkomnar i allmänhet resultaten men varnar för att hoppa till slutsatsen att de beskriver sätt att vända demens hos människor.
"Sammantaget", konstaterar Diego Gomez-Nicola, docent i neurovetenskap vid University of Southampton i Storbritannien, "dessa studier bidrar till en kunskap som stöder inflammationens inverkan på demens och ger lovande mål för framtida kliniska studier. . ”
