A anatomia recém-descoberta protege e monitora o cérebro

Da complexidade das redes neurais às funções e estruturas biológicas básicas, o cérebro humano apenas relutantemente revela seus segredos. Avanços em neuro-imagem e biologia molecular só recentemente permitiram que os cientistas estudassem o cérebro vivo em um nível de detalhe não alcançável anteriormente, desvendando muitos de seus mistérios. A última descoberta, descrita hoje na revista Ciênciaé um componente previamente desconhecido da anatomia do cérebro que atua tanto como uma barreira protetora quanto como uma plataforma a partir da qual as células imunológicas monitoram o cérebro em busca de infecções e inflamações.

O novo estudo vem dos laboratórios de Maiken Nedergaard, codiretor do Centro de Neuromedicina Translacional da Universidade de Rochester e da Universidade de Copenhague e Kjeld Møllgård, MD, professor de neuroanatomia da Universidade de Copenhague. Nedergaard e seus colegas transformaram nossa compreensão da mecânica fundamental do cérebro humano e fez descobertas significativas para o campo da neurociência, incluindo o detalhamento das muitas funções críticas do anteriormente negligenciado células no cérebro chamado glia e o processo único do cérebro de remoção de resíduos, que o laboratório chamou de sistema glinfático.

“A descoberta de uma nova estrutura anatômica que segrega e ajuda a controlar o fluxo de líquido cefalorraquidiano (LCR) dentro e ao redor do cérebro agora nos fornece uma apreciação muito maior do papel sofisticado que o LCR desempenha não apenas no transporte e remoção de resíduos do cérebro, mas também no suporte de suas defesas imunológicas”, disse Nedergaard.

O estudo se concentra nas membranas que envolvem o cérebro, que criam uma barreira do resto do corpo e o mantêm banhado em LCR. O entendimento tradicional do que é chamado coletivamente de camada meníngea, uma barreira composta por camadas individuais conhecidas como dura-máter, aracnóide e pia-matéria.

A nova camada descoberta pela equipe de pesquisa dos EUA e da Dinamarca divide ainda mais o espaço abaixo da camada aracnóide, o espaço subaracnóide, em dois compartimentos, separados pela camada recém-descrita, que os pesquisadores chamam de SLYM, uma abreviação de Subaracnoidal ALtipo mphático Membrane. Embora grande parte da pesquisa no artigo descreva a função do SLYM em camundongos, eles também relatam sua presença real no cérebro humano adulto.

O SLYM é um tipo de membrana chamada mesotélio, que é conhecida por revestir outros órgãos do corpo, incluindo os pulmões e o coração. A mesotelia normalmente envolve e protege os órgãos e abriga células imunes. A ideia de que uma membrana semelhante possa existir no sistema nervoso central foi uma questão colocada pela primeira vez por Møllgård, o primeiro autor do estudo. Sua pesquisa se concentra na neurobiologia do desenvolvimento e nos sistemas de barreiras que protegem o cérebro.

A nova membrana é muito fina e delicada e consiste em apenas uma ou algumas células de espessura. No entanto, o SLYM é uma barreira rígida e permite que apenas moléculas muito pequenas transitem; parece separar o LCR “limpo” do “sujo”. Esta última observação indica o provável papel desempenhado pelo SLYM no sistema glinfático, que requer um fluxo controlado e troca de LCR, permitindo o influxo de LCR fresco enquanto libera as proteínas tóxicas associadas à doença de Alzheimer e outras doenças neurológicas do sistema nervoso central. Esta descoberta ajudará os pesquisadores a entender com mais precisão a mecânica do sistema glinfático, que foi objeto de uma recente doação de US$ 13 milhões da Iniciativa BRAIN dos Institutos Nacionais de Saúde para o Centro de Neuromedicina Translacional da Universidade de Rochester.

O SLYM também parece importante para as defesas do cérebro. O sistema nervoso central mantém sua própria população nativa de células imunológicas, e a integridade da membrana impede a entrada de células imunológicas externas. Além disso, o SLYM parece hospedar sua própria população de células imunes do sistema nervoso central que usam o SLYM para vigilância na superfície do cérebro, permitindo que eles escaneiem o LCR em busca de sinais de infecção.

A descoberta do SLYM abre as portas para um estudo mais aprofundado de seu papel nas doenças cerebrais. Por exemplo, os pesquisadores observam que concentrações maiores e mais diversas de células imunes se reúnem na membrana durante a inflamação e o envelhecimento. Quando a membrana foi rompida durante traumatismo crânianoa interrupção resultante no fluxo de CSF prejudicou o sistema glinfático e permitiu que células imunes do sistema nervoso não central entrassem no cérebro.

Estas e outras observações semelhantes sugerem que doenças tão diversas quanto a esclerose múltipla, sistema nervoso central infecções e a doença de Alzheimer podem ser desencadeadas ou agravadas por anormalidades na função SLYM. Eles também sugerem que a entrega de drogas e terapia genética ao cérebro podem ser afetados pela função SLYM, que precisará ser considerada à medida que novas gerações de terapias biológicas estão sendo desenvolvidas.

Co-autores adicionais incluem Felix Beinlich, Peter Kusk, Leo Miyakoshi, Christine Delle, Virginia Pla, Natalie Hauglund, Tina Esmail, Martin Rasmussen, Ryszard Gomolka e Yuki Mori com o Centro de Neuromedicina Translacional da Universidade de Copenhague.