Un estudio descubre cómo las proteínas regulan la barrera que protege el cerebro

Un estudio liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) ha descubierto que la barrera hematoencefálica, que protege el cerebro de sustancias dañinas, no se define solo por las proteínas que tiene, sino también por cómo las utiliza y renueva.

La investigación, realizada en colaboración con la Plataforma de Proteómica del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona), se ha publicado este jueves en la revista 'Science'.

La barrera hematoencefálica es una frontera altamente selectiva formada por células de los vasos sanguíneos del cerebro, que permite la entrada de nutrientes y señales esenciales, pero limita el paso de elementos que podrían resultar perjudiciales.

Hasta ahora, su funcionamiento se explicaba sobre todo por la presencia y cantidad de proteínas en la superficie de esas células, pero el nuevo estudio muestra que también importa cuánto tiempo permanecen activas antes de ser internalizadas, recicladas o degradadas.

Esta propiedad dinámica se conoce como tasa de recambio endocítico, o ETOR por sus siglas en inglés, y permite entender cómo las células gestionan sus proteínas para mantener la función de la barrera.

"Nos preguntamos si la especialización de la barrera hematoencefálica se debe, no solo a las proteínas que expresa, sino también a cómo las utiliza", ha explicado Daniel González-Carter, investigador sénior del grupo de Biónica Molecular del IBEC y líder del estudio.

Una barrera especializada

El equipo ha analizado con técnicas avanzadas de proteómica el comportamiento de casi 1.000 proteínas de membrana en células endoteliales de rata procedentes del cerebro y de otros órganos.

Estas células son precisamente aquellas que recubren el interior de los vasos sanguíneos en el cerebro.

Los investigadores han identificado un perfil ETOR propio de las células endoteliales cerebrales distinto al de otros vasos sanguíneos, incluso cuando las proteínas presentes eran relativamente similares.

En concreto, las proteínas relacionadas con el transporte mostraron "tasas de recambio elevadas", lo que puede favorecer el suministro eficiente de nutrientes al cerebro.

En cambio, las proteínas de unión celular, necesarias para mantener la barrera cerrada y estable, presentaron "tasas de recambio bajas".

Inflamación y enfermedad

El estudio también ha observado que, en condiciones inflamatorias, las células cerebrales "mantienen una composición proteica global parecida, pero cambian de comportamiento".

"Este comportamiento especializado se altera durante la inflamación, haciendo que se comporten más como vasos sanguíneos periféricos típicos y debilitando potencialmente su capacidad para proteger el cerebro", ha señalado González-Carter.

Giuseppe Battaglia, profesor de investigación ICREA en el IBEC y coautor del trabajo, ha afirmado que estos hallazgos "pueden ayudar a identificar nuevas estrategias terapéuticas para restaurar la salud neurovascular".

Los resultados pueden ser relevantes para estudiar enfermedades en las que la barrera hematoencefálica tiene un papel central, como el alzhéimer, las consecuencias del ictus o la neuroinflamación, y para mejorar futuras estrategias de administración de fármacos al cerebro.