المؤشرات الحيوية المرتبطة بتعطيل حاجز الدم في الدماغ

يبطن حاجز الدم في الدماغ الشعيرات الدموية (أصغر الأوعية الدموية) في الدماغ ويتكون من ثلاثة أنواع من الخلايا – الخلايا البطانية, الخلايا المحيطة بالأوعية الدموية، و الخلايا النجمية – بالإضافة إلى الغشاء القاعدي الشعري.

في الأشخاص الأصحاء، تعمل هذه الهياكل معًا للتحكم في مرور الجزيئات بين الدم والجهاز العصبي، مما يضمن عدم وصول الجزيئات الضارة إلى المخ. ومع ذلك، في مرض الزهايمر، يمكن أن ينهار هذا النظام.

في هذه الدراسة، استخدم الباحثون أدمغة بعد الوفاة تبرع بها 12 شخصًا مصابًا بمرض الزهايمر و12 شخصًا غير مصابين به للتحقيق في التغيرات في حاجز الدم في الدماغ. وباستخدام هذه العينات ومجموعات البيانات الخارجية، قاموا بتحليل آلاف الخلايا من العديد من مناطق الدماغ.

لقد قاموا بفحص التغيرات الجزيئية المرتبطة بمرض الزهايمر، في المقام الأول في الأنسجة الوعائية، مع التركيز على الخلايا المحيطة بالأوعية الدموية، التي تحافظ على سلامة حاجز الدم في الدماغ، والخلايا النجمية، وهي الخلايا الداعمة.

كان التواصل بين النوعين من الخلايا مختلفًا في العينات المأخوذة من مرضى الزهايمر مقارنة بالعينات المأخوذة من أشخاص لا يعانون من الزهايمر.

تمكن الباحثون من تحديد جزيئين كانا يغيران طريقة تواصل الخلايا:

• فيجفا، أو عامل نمو بطانة الأوعية الدموية أ، وهو جزيء مهم في نمو الأوعية الدموية
• سماد3، وهو بروتين ينظم نشاط الجينات وانتشار الخلايا.

ثم أجروا المزيد من التجارب في المختبر باستخدام الجزيئين.

وفي المختبر، وجد الباحثون أن هناك علاقة عكسية بين VEGFA وSMAD3. حيث أدى تنشيط مسار VEGFA إلى انخفاض SMAD3 في الخلايا المحيطة بالأوعية الدموية، في حين أدى تثبيط مسار VEGFA إلى زيادته.

وللتحقق من صحة نتائجهم، أجروا تجارب على سمك الزرد. وفي هذه التجارب، عندما تم حجب إشارات VEGFA، ارتفعت مستويات SMAD3، وبدأ حاجز الدم في الدماغ في الانهيار.

“إن اكتشاف التوقيعات الجزيئية الفريدة المرتبطة بخلل الحاجز الدموي الدماغي في مرض الزهايمر (AD) يمكن أن يحدث ثورة في التشخيص والعلاج.”
— الدكتور إيمر ماكسويني، استشاري الأشعة العصبية والرئيس التنفيذي لشركة Re:Cognition Health، يتحدث إلى الأخبار الطبية اليوم.

وللتعمق أكثر في دراسة تأثير بروتين SMAD3، أخذ الباحثون عينات دم من متطوعين كبار في السن. وقد أظهرت عينات الدم التي احتوت على مستويات أعلى من بروتين SMAD3 مستويات أقل من أمراض الزهايمر، مثل ترسبات الأميلويد وانكماش المخ.

ويحذر المؤلفون من أن نتائجهم لا يمكنها تحديد ما إذا كانت مستويات SMAD3 المرتفعة والإشارات تؤدي إلى إتلاف حاجز الدم في الدماغ، أو ما إذا كانت استجابة وقائية لأمراض الزهايمر.

وأوضح إركيتين تانر:

“دم سماد3 جمعيات المستوى في حد ذاته لا تثبت هذه النتائج السببية، بل تشير إلى دور محتمل لهذا الجزيء في مرض الزهايمر في كل من الدماغ والمحيط. وبالنظر إلى النتائج التي توصلنا إليها مجتمعة، فإنها تدعم نموذجًا حيث يؤدي انخفاض VEGFA والإشارات في وجود Aβ (وربما أمراض عصبية أخرى مرتبطة بمرض الزهايمر) إلى زيادة سماد3 “المستويات والإشارات وانعدام سلامة الحاجز الدموي الدماغي.”

“نحن بحاجة إلى دراسات لقياس SMAD3 في نفس الأفراد حيث تم جمع عينات الدم بينما كان المتبرعون على قيد الحياة وحيث تتوفر عينات الدماغ أيضًا. نحن نقود دراسة رئيسية مدعومة من المعاهد الوطنية للصحة تسمى CLEAR-AD، حيث يجري مثل هذا العمل “، قالت. م.ت..

وفي الوقت نفسه، قال ماكسويني إن هذه الدراسة تفتح “آفاقًا جديدة لفهم أمراض الزهايمر وتطوير تدخلات مبتكرة”.

وأضافت: “قد تعمل هذه التوقيعات، التي تشمل بشكل خاص VEGFA وSMAD3، كعلامات حيوية جديدة للكشف المبكر وتوفير أهداف للعلاجات التي تهدف إلى تثبيت حاجز الدم في الدماغ. وقد تؤدي مثل هذه التطورات إلى استراتيجيات علاجية شخصية، مما قد يؤدي إلى إبطاء تقدم المرض وتحسين نتائج المرضى”.

ووجد الباحثون أن مستويات SMAD3 في الدم لدى المرضى الأحياء كانت مرتبطة بنتائج التصوير التي تشير إلى الإصابة بمرض الزهايمر، مما يوفر دليلاً على إمكانية اكتشاف التغيرات الدماغية المرتبطة بمرض الزهايمر في دم المرضى الأحياء. واقترح إرتكين تانر أن هذه العلامات المرتبطة بالدماغ قد تكون بمثابة مؤشرات حيوية محتملة لمرض الزهايمر.

علق إرتكين تانر:

“يعتبر خلل الأوعية الدموية واختلال الحاجز الدموي الدماغي من الجوانب الحرجة والأحداث المبكرة لمرض الزهايمر. تتمتع الجينات والجزيئات التي تم تحديدها في دراستنا بالقدرة على أن تصبح علامات حيوية وأهداف علاجية محتملة لخلل الحاجز الدموي الدماغي في مرض الزهايمر.”

وأضافت أن “هذه الجزيئات (SMAD3 في الخلايا الوعائية في الدماغ والتي تسمى الخلايا المحيطة بالدماغ وVEGFA في الخلايا الداعمة للدماغ والتي تسمى الخلايا النجمية) يمكن استهدافها في الجهود العلاجية للحفاظ على الحاجز الدموي الدماغي في مرض الزهايمر”.