γιατί αυτός ο ιστότοπος

Η ιστοσελίδα μας είναι μια πλατφόρμα που σας παρέχει τη δυνατότητα να μάθετε τις κύριες λειτουργίες των φραγμών του εγκεφάλου και τα επιστημονικά μας πρότζεκτ πάνω σε αυτόν τον τομέα. Ως μία καινούρια  ιστοσελίδα, είμαστε υπό συνεχή ανάπτυξη. Εάν το επιστημονικό μας περιεχόμενο σας δημιουργήσει απορίες ή θελήσετε περισσότερες πληροφορίες για ένα συγκεκριμένο θέμα, είστε ευπρόσδεκτοι να επικοινωνήσετε μαζί μας!

Ο στόχος μας είναι ενισχύσουμε την επιστημονική γνώση γύρω από τους φραγμούς στον εγκέφαλο και με αυτό το τρόπο να βρεθούμε ένα βήμα πιο κοντά στο να βοηθήσουμε ασθενείς που υποφέρουν από εγκεφαλικές ασθένειες. Αναπτύξαμε αυτή την ιστοσελίδα, BrainBarriers4You, για να σας παρουσιάσουμε τους φραγμούς στον εγκέφαλο και να σας ενημερώσουμε για τα ερευνητικά πρότζεκτ της κοινοπραξίας του BtRAIN.

Εισαγωγή


εγκέφαλο

Brain Barrier Εισαγωγή

Ο εγκέφαλός μας είναι ένα πολύ σημαντικό όργανο οπότε πρέπει να προστατεύεται. Για να γίνει αυτό, υπάρχουν φραγμοί που τον προστατεύουν, όπως οι τοίχοι σε ένα κάστρο. Αυτοί οι φραγμοί εμποδίζουν την είσοδο σε επικίνδυνες ουσίες, όπως οι τοίχοι ενός κάστρου εμποδίζουν την είσοδο σε εχθρούς, αλλά την ίδια στιγμή επιτρέπουν είσοδο θρεπτικών ουσιών και την έξοδο αποβλήτων. Ως εκ τούτου, οι φραγμοί είναι πολύ επιλεκτικοί μηχανισμοί, οι οποίοι όμως όταν πάψουν να λειτουργούν σωστά, ο εγκέφαλος μπορεί να αναπτύξει κάποια ασθένεια. Επίσης, στην περίπτωση που «αρρωστήσει» ο εγκέφαλος μας οι φραγμοί που τον προστατεύουν εμποδίζουν ταυτόχρονα την είσοδο των φαρμάκων, οπότε ο εγκέφαλος δεν δέχεται θεραπεία. Δυστυχώς, είναι σαν τους φρουρούς σε ένα κάστρο οι οποίοι δεν μπορούν να αναγνωρίσουν τους ανθρώπους που θέλουν να βοηθήσουν από αυτούς που θέλουν να κάνουν κακό, οπότε δεν αφήνουν κανέναν να μπει. Αυτός είναι ο λόγος που ασθένειες όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, η σκλήρυνση κατά πλάκας και ο καρκίνος του εγκεφάλου είναι τόσο δύσκολες να θεραπευτούν και γιατί είναι τόσο αναγκαίο να καταλάβουμε καλύτερα πως λειτουργούν οι φραγμοί. Μόνο τότε θα μπορέσουμε να φτιάξουμε φάρμακα και βρούμε στρατηγικές  για να θεραπεύσουμε αυτές τις ασθένειες.

Contact

Σας παρακαλούμε να επισκεφθείτε την επίσημη ιστοσελίδα του BtRAIN για να επικοινωνήσετε με τους νέους ερευνητές ή με μέλη του προγράμματος. http://www.btrain-2020.eu/

Γιατί έχουμε φραγμούς στον εγκέφαλο

Το σώμα μας αποτελείται από όργανα όπως το ήπαρ, τα νεφρά, την καρδιά, τους πνεύμονες, τους μυς και τον εγκέφαλο ο οποίος, όπως μια καλoλαδωμένη μηχανή, δουλεύει αποδοτικά για να μπορούμε να αναπνέουμε, να τρέχουμε , να σκεφτόμαστε, να γελάμε και να ονειρευόμαστε κάθε μέρα. Ο κεντρικός έλεγχος για όλες αυτές τις δραστηριότητες διαδραματίζεται στον εγκέφαλο και στον νωτιαίο μυελό, τα οποία τα ονομάζουμε μαζί το κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ). Το ΚΝΣ συντονίζει όλες τις πληροφορίες που δέχεται από το σώμα μας και το περιβάλλον γύρω μας και δίνει εντολές στους μυς μας να συσπαστούν, στους πνεύμονές μας να αναπνεύσουν, στα μάτια μας να δουν και στο στόμα μας να μασήσει και να μιλήσει.

Αυτή η ανταλλαγή πληροφοριών γίνεται σε κύτταρα που τα ονομάζουμε νευρώνες, τα οποία, όπως ένα δίκτυο ίντερνετ, σχηματίζουν ‘’καλώδια’’ που ενώνουν όλα μας τα όργανα και τους μυς με διαφορετικά κέντρα του εγκεφάλου, κι έτσι ο εγκέφαλος μας μπορεί να έχει τον έλεγχο ολόκληρου του σώματός μας.

Cell vs Factory Internet & Brain Connection Internet & Brain Connection

Για την δραστηριότητα αυτών των νευρώνων είναι εξόχως σημαντικό, το περιβάλλον στο οποίο βρίσκονται (ο εγκέφαλός μας) να είναι συνεχές χωρίς  μεγάλες αλλαγές και διαταραχές. Η σημασία αυτού απεικονίζεται στην εξάρτηση από το αλκοόλ. Το αλκοόλ είναι ένα ιδιαίτερο και μικρό μόριο που μπορεί να διαπεράσει άνετα τα εγκεφαλικά τοιχώματα.

Όταν το αλκοόλ εισχωρεί στον εγκέφαλο, αλλάζει την διαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων και τη σταθερότητα των νευρώνων, οδηγώντας στα αποτελέσματα της νοητικής κατάστασης που πολλοί άνθρωποι ξέρουν. Φανταστείτε εάν ότι τρώγαμε ή πίναμε μπορούσε εύκολα να περάσει από το αίμα στον εγκέφαλό μας, κάθε μέρα μετά από ένα καλό γεύμα, θα χρειαζόμασταν μεγάλο διάστημα να αναρρώσουμε. Ο εγκέφαλος μας χρειάζεται απομόνωση από την έκθεση σε αυτές τις ουσίες που μπορούν να αλλάξουν την εγκεφαλική δραστηριότητα. Επιπρόσθετα, ο εγκέφαλός μας χρειάζεται επίσης προστασία ενάντια στην εισβολή επικίνδυνων οργανισμών, όπως τα βακτήρια και οι μύκητες, καθώς και ιοί που θα μπορούσαν να καταστρέψουν τον εγκεφαλικό ιστό. Επομένως, οι εγκεφαλικοί φραγμοί επιτρέπουν την ελεγχόμενη είσοδο των θρεπτικών ουσιών με σωστό τρόπο ενώ παράλληλα μπλοκάρουν τοξικές ουσίες ή οργανισμούς που θα μπορούσαν να βλάψουν τον εγκέφαλο.

Το ξέρατε;

Το αλκοόλ είναι ένα από τα ιδιαίτερα μόρια που μπορούν να διαπεράσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Αυτό είναι εφικτό επειδή είναι διαλυτό σε λίπη. Οι κυτταρικές μας μεμβράνες σχηματίζονται από ένα διπλό στρώμα λιπιδίων παρόμοιων με μια σαπουνόφουσκα, οπότε και χαρακτηρίζονται λιπόφιλα, φιλικά προς τα λιπίδια.

Τα περισσότερα κύτταρα στο αίμα μας είναι διαλυτά σε νερό και δεν μπορούν να περάσουν την λιπόφιλη κυτταρική μεμβράνη. Αυτά τα κύτταρα ονομάζονται λιποφοβικά, δηλαδή φοβούνται το λίπος. Παρόλα αυτά, τα μόρια που είναι λιπόφιλα, όπως το αλκοόλ, μπορούν να μπουν στον εγκέφαλο. Ένα άλλο παράδειγμα είναι τα οπιούχα παυσίπονα όπως το tramadol. Ευτυχώς, το tramadol είναι λιπόφιλο και γι’ αυτό μπορεί εύκολα να φτάσει το κεντρικό νευρικό σύστημα για να μας μειώσει την αντίληψη του πόνου. Το haloperidol, ένα κλασσικό αντιψυχωτικό φάρμακο, είναι ένα άλλο παράδειγμα λιπόφιλου φαρμάκου.

Η λιποφιλία εναντίον της λιποφοβίας είναι λοιπόν ένας σημαντικός παράγοντας για να λάβουμε υπόψη όταν δημιουργούμε φάρμακα για να θεραπεύσουμε εγκεφαλικές ασθένειες. Αυτή τη στιγμή, δεν έχουμε τη γνώση και τα εργαλεία να ανοίξουμε τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό με ασφαλή και ελεγχόμενο τρόπο. Γι’ αυτό το λόγο η θεραπεία για τις ασθένειες του εγκεφάλου παραμένει περιορισμένη στη χρήση μορίων που είναι λιπόφιλα.

 

⠀

Αυτός είναι ο λόγος που χρειαζόμαστε τις εξειδικευμένες δομές που ονομάζονται ‘’εγκεφαλικοί φραγμοί’’ οι οποίοι διαχωρίζουν τον εγκέφαλο από το υπόλοιπο σώμα και , σαν φρούριο, το προστατεύουν εναντίον της εισόδου τοξικών ουσιών και μολυσματικών παραγόντων.  Οι εγκεφαλικοί φραγμοί δεν μπορούν να είναι απολύτως αδιαπέραστοι, αφού σε αυτή την περίπτωση ο εγκέφαλος δεν θα δεχόταν τις θρεπτικές ουσίες και θα λιμοκτονούσε. Γι’ αυτό, οι φραγμοί από τη μια διαχειρίζονται την προστασία από την είσοδο ανεπιθύμητων υλικών, αλλά ταυτόχρονα έχουν πολύ ενεργούς μεταφορείς για τις θρεπτικές ουσίες και το οξυγόνο από το αίμα στον εγκέφαλο, όπως στο φρούριο υπάρχουν φύλακες στην πύλη, τις οποίες ανοίγουν για τους αγρότες που μεταφέρουν προμήθειες.

To ξέρατε;

Όπως στο υπόλοιπο σώμα, τα κύτταρα γερνούν και πεθαίνουν. Αυτή η διαδικασία του κυτταρικού θανάτου περιλαμβάνει τους νευρώνες. Σε μια υγιή διαδικασία ανάπτυξης, χάνουμε νευρώνες σαν μια φυσική διαδικασία, αλλά εφόσον έχουμε αρκετούς εναπομείναντες νευρώνες να τους αντικαταστήσουμε, η εγκεφαλική λειτουργία δεν επηρεάζεται. Παρόλα αυτά, μια ασθένεια μπορεί να επηρεάσει τον εγκέφαλο καταστρέφοντας νευρώνες, μια διαδικασία γνωστή ως νευροεκφυλισμός. Αυτό συμβαίνει στη νόσο Αλτσχάιμερ, όπου για λόγους που ακόμα δεν κατανοούμε πλήρως, ανεπιθύμητο υλικό συσσωρεύεται στον εγκέφαλο μας και προκαλεί τον θάνατο των νευρώνων. Όταν χάνονται πάρα πολλοί νευρώνες, τότε αυτό γίνεται αντιληπτό στην λειτουργία του εγκεφάλου, όπως στην νόσο Αλτσχάιμερ μέσω της προοδευτικής απώλειας μνήμης.

Φραγμοί


στον εγκέφαλό μας

Ποιοι είναι οι διάφοροι εγκεφαλικοί φραγμοί

Στο σώμα μας, υπάρχουν διάφοροι τύποι εγκεφαλικών φραγμών (Εικόνα 4)

  • Οι φραγμοί στην επιφάνεια του εγκεφάλου
  • Ο φραγμός αίματος-εγκεφαλονωτιαίου υγρού
  • Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός
  • Φραγμός (διεπαφή) εγκεφάλου και εγκεφαλονωτιαίου υγρού

CSF Brain

Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός

Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός είναι ένας φραγμός που διαχωρίζει τον εγκέφαλο από το αίμα.

Το αίμα μας ρέει σε ένα δίκτυο αγγείων σε κάθε όργανο στο σώμα μας και μεταφέρει βασικά θρεπτικά συστατικά και οξυγόνο ενώ ταυτόχρονα απομακρύνει απόβλητα. Ο εγκέφαλος είναι ένα πολύ δυναμικό όργανο που χρειάζεται να βρίσκεται σε μία αδιατάρακτη ισορροπία. Γι’ αυτό το λόγο, βλαβερές ουσίες που κυκλοφορούν στο αίμα δεν πρέπει να μπουν στον εγκέφαλο γιατί θα προκαλέσουν ζημιά. Τέτοιες ουσίες μπορεί να είναι τοξίνες, αλλά επίσης παθογόνοι μικροοργανισμοί όπως βακτήρια και ιοί. Αυτή η διπλή λειτουργία, της επιλεκτικής εισόδου ουσιών και κυττάρων, οφείλεται στην παρουσία του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, ο οποίος αποτελείται από ειδικά αιμοφόρα αγγεία: τα τριχοειδή αγγεία του εγκεφάλου. Αυτά τα τριχοειδή είναι τα μικρότερα αιμοφόρα αγγεία στον εγκέφαλο και αποτελούνται από χιλιάδες κύτταρα που είναι το ένα δίπλα στο άλλο και σχηματίζουν σωλήνες. Επιπλέον, υπάρχουν κι άλλα κύτταρα που συμβάλουν στις ιδιότητες του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, τα οποία εξηγούμε παρακάτω.

BBBMouse

To ξέρατε;

Τα τριχοειδή αγγεία του εγκεφάλου έχουν μήκος περίπου 650 χιλιόμετρα και συνολική επιφάνεια 20 τετραγωνικά μέτρα.

1. Ενδοθηλιακά κύτταρα: το τοίχος του αιματοεγκεφαλικού φραγμού

Τα ενδοθηλιακά κύτταρα συνδέονται μεταξύ τους και φτιάχνουν το τοίχος των αιμοφόρων αγγείων στο σώμα μας. Αυτά τα κύτταρα έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά ανάλογα με το όργανο. Για παράδειγμα, το ήπαρ δέχεται αίμα από τη καρδιά και ως λειτουργίες έχει να καθαρίζει το αίμα και να προσλαμβάνει και να μοιράζει τα θρεπτικά υλικά από την πέψη. Οι συνδέσεις  ανάμεσα στα ενδοθηλιακά κύτταρα επομένως είναι χαλαρές και υπάρχουν κενά, όπως στα δίχτυα, για να εφικτή η απορρόφηση και η επεξεργασία των θρεπτικών από το αίμα. Σε αντίθεση με το ήπαρ, οι συνδέσεις μεταξύ των κυττάρων αυτών στον εγκέφαλο είναι πολύ σφιχτές.

Οι συνδέσεις μεταξύ των ενδοθηλιακών κυττάρων σχηματίζονται από ειδικά μόρια που ονομάζονται πρωτεΐνες κυτταρικής προσκόλλησης. Αυτές οι πρωτεΐνες λειτουργούν σαν φερμουάρ στα κύτταρα αυτά, επιτρέποντας τους έτσι να ελέγχουν την είσοδο ουσιών ανοιγοκλείνοντας το φερμουάρ.

Protein

To ξέρατε;

Οι πληροφορίες για την κατασκευή των πρωτεϊνών είναι αποθηκευμένες στο DNA μας. Επομένως, χρειαζόμαστε πολλές πληροφορίες στο DNA μας. Αν ξεδιπλώναμε όλο το DNA από όλα μας τα κύτταρα τότε θα κάναμε το γύρο της γης 3 φορές.

Υπάρχουν διαφορετικά είδη συνδέσμων στα ενδοθηλιακά κύτταρα. Ένα από αυτά τα είδη βρίσκεται και στα ενδοθηλιακά κύτταρα εκτός από αυτά στον εγκέφαλο. Αυτοί οι σύνδεσμοι κολλάνε τα κύτταρα μεταξύ τους και δεν επιτρέπουν στα ερυθρά αιμοσφαίρια και σε άλλα κύτταρα να διαρρεύσουν  εκτός των αιμοφόρων αγγείων. Αυτούς τους συνδέσμους τους ονομάζουμε συνδέσμους προσκόλλησης. Επίσης, βρίσκουμε ένα άλλο είδος συνδέσμων στα ενδοθηλιακά κύτταρα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού και είναι ιδιαίτερα δυνατοί. Αν κοιτάξουμε σε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης με μεγάλη μεγέθυνση αυτά τα κύτταρα θα δούμε ότι είναι κολλητά το ένα με το άλλο, γι’ αυτό ονομάζουμε τους συνδέσμους αυτούς σφιχτούς συνδέσμους.  Οι σφιχτοί σύνδεσμοι μπορούν να βρεθούν επίσης σε άλλα είδη κυττάρων σε διαφορετικούς ιστούς όπου περιορίζουν την ελεύθερη είσοδο μορίων και αλάτων μεταξύ των κυττάρων. Επομένως, αυτοί οι σύνδεσμοι λειτουργούν ως πραγματικός φυσικός φραγμός, όπως οι τοίχοι σε ένα κάστρο. Ο τρόπος με τον οποίο τα ενδοθηλιακά κύτταρα μεταφέρουν τα απαραίτητα για αυτά θρεπτικά διαμέσου του φραγμού είναι με την χρήση ειδικών μεταφορέων που λειτουργούν ως φορτηγά. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα είναι όπως μια μεταφορική εταιρία με φορτηγά που πηγαίνουν από το αίμα στον εγκέφαλο και το αντίστροφο. Επίσης, όταν χρειάζεται, το κύτταρο μπορεί να κρατήσει το φορτίο του φορτηγού για τον εαυτό του (όπως σίδηρος, υδατάνθρακες και άλατα). Έτσι, ο δρόμος μεταξύ των σφιχτών συνδέσμων είναι κλειστός, και η δίοδος διαμέσου των κυττάρων ελέγχεται από την ‘’μεταφορική εταιρία’’ (Εικόνα 5).

Για να φτάσουν τον εγκέφαλο διάφορα μόρια και κύτταρα χρησιμοποιούν δύο διαφορετικές οδούς: ‘’ενδιάμεσα από δύο κύτταρα’’ και ‘’διαμέσου του ίδιου του κυττάρου’’, γνωστές και ως παρακυτταρική και διακυτταρική οδός αντίστοιχα. Αυτός είναι ένας σημαντικός διαχωρισμός όταν μελετάμε τη διαπερατότητα μορίων και κυττάρων στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

Paracellular versus transcellular pathway

To ξέρατε;

Η γυμναστική ενισχύει τη μνήμη μας και τη γνωστική λειτουργία του εγκεφάλου μας. Μελέτες έχουν δείξει ότι η γυμναστική ανοίγει λίγο και παροδικά τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Κάποιοι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτό το παροδικό άνοιγμα επιτρέπει σε διάφορες ουσίες να μπουν στον εγκέφαλο και να ενεργοποιήσουν νευρώνες στο κέντρο της μνήμης να μεγαλώσουν, κάτι το οποίο μας κάνει εξυπνότερους.

2. Περικύτταρα: μία ουσιώδης επικάλυψη

Η λέξη περικύτταρα προέρχεται από τις λέξεις περί, που σημαίνει γύρω και κύτταρα. Τα περικύτταρα είναι συσταλτικά κύτταρα  που καλύπτουν εν μέρει τα τριχοειδή αγγεία με το να τυλίγονται γύρω από τα ενδοθηλιακά κύτταρα όπως ένα φύλλο κισσού. Με τον τρόπο αυτό, τα περικύτταρα εκπληρώνουν το σημαντικό ρόλο τους στη διαμόρφωση και σταθεροποίηση των αιμοφόρων αγγείων. Στον εγκέφαλο, αυτά τα κύτταρα είναι απαραίτητα για τη διατήρηση των χαρακτηριστικών του αιματοεγκεφαλικού φραγμού των ενδοθηλιακών κυττάρων.

Ο τρόπος που συνδέονται τα περικύτταρα και τα ενδοθηλιακά κύτταρα είναι μέσω ενός ειδικού λεπτού καλύμματος μεταξύ και γύρω από αυτούς τους δύο κυτταρικούς τύπους που ονομάζεται βασική μεμβράνη, η οποία μεμβράνη βοηθά να κολλήσουν τα κύτταρα μεταξύ τους. Αυτή η στενή σχέση επιτρέπει στα περικύτταρα να ρυθμίζουν τη ροή του αίματος, είτε συστέλλοντας τα αγγεία και ως εκ τούτου περιορίζοντας τη διάμετρο τους (αγγειοσύσπαση) – όπως μια σφιχτή χειρολαβή γύρω από έναν σωλήνα - είτε χαλαρώνοντας αυτή τη λαβή (αγγειοδιαστολή). Αυτή η αλληλεπίδραση δίνει επίσης στα περικύτταρα την ικανότητα να επικοινωνούν με τα ενδοθηλιακά κύτταρα για να ρυθμίζουν την ενδοθηλιακή διαρροή (που ονομάζεται επίσης διαπερατότητα).

Όταν τα περικύτταρα δεν λειτουργούν σωστά, τα απόβλητα μπορούν να συσσωρευθούν, οδηγώντας ή επιδεινώνοντας παθολογικές καταστάσεις όπως η νόσος Αλτσχάιμερ.

3. Αστροκύτταρα: μία σημαντική υποστήριξη

Τα αστροκύτταρα είναι ένα ειδικός τύπος κυττάρων που ανήκουν στην κατηγορία των νευρογλοιακών κυττάρων του εγκεφάλου, προσφέροντας υποστήριξη και προστασία στους νευρώνες.

Νευρογλοία

Ο εγκέφαλος αποτελείται από δύο τύπους κυττάρων: τους νευρώνες και τα νευρογλοιακά κύτταρα. Ο όρος γλοία σημαίνει κόλλα και δόθηκε σε αυτή την ομάδα κυττάρων επειδή αρχικά θεωρείτο ότι η λειτουργία αυτών των κυττάρων ήταν απλά για να συγκρατούν τον εγκέφαλο ενωμένο. Τα νευρογλοιακά κύτταρα υποστηρίζουν τους νευρώνες και βοηθούν στη διατήρηση του περιβάλλοντος του εγκεφάλου.

Τα νευρογλοιακά κύτταρα χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες κυττάρων: τα αστροκύτταρα, τα μικρογλοιακά κύτταρα (τα ανοσοποιητικά κύτταρα του εγκεφάλου) και τα ολιγοδενδροκύτταρα

Τα αστροκύτταρα είναι πολυάριθμα και ποικίλα στον εγκέφαλο. Το όνομά τους σημαίνει «αστρικά κύτταρα» λόγω του αστεροειδούς τους σχήματος με πολλές διακλαδώσεις που τους επιτρέπουν να φτάσουν και στους νευρώνες και στα αιμοφόρα αγγεία.

Οι διακλαδώσεις που εκτείνονται προς τα αιμοφόρα αγγεία τελειώνουν σε ένα συγκεκριμένο σχήμα που μοιάζει με ένα πόδι που πατάει στην επιφάνεια του αγγείου και επομένως ονομάζονται πόδια των αστροκυτταρικών αποφυάδων. Αυτά τα πόδια επιτρέπουν στα αστροκύτταρα να δρουν ως μεσολαβητές μεταξύ των νευρώνων και του αίματος. Χάρη σε αυτές τις συνδέσεις, τα αστροκύτταρα μπορούν, για παράδειγμα, να ρυθμίσουν την αγγειοδιαστολή και την αγγειοσυστολή (με παρόμοιο τρόπο όπως κάνουν και τα περικύτταρα) των αιμοφόρων αγγείων, μειώνοντας ή αυξάνοντας έτσι τη ροή αίματος. Επιπλέον, τα αστροκύτταρα διατηρούν τη δομή του αιματοεγκεφαλικού φραγμού ρυθμίζοντας την αλληλεπίδραση μεταξύ των ενδοθηλιακών κυττάρων και των περικυττάρων και διεγείροντας το σχηματισμό των ενδοθηλιακών σφιχτών συνδέσμων.

Δίλεπτη επεξήγηση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού: Protein

Protein

Το ήξερες;

Σε ασθένειες όπως η νόσος Αλτσχάιμερ και στην επιληψία, όπου πολλοί νευρώνες έχουν χαθεί, τα αστροκύτταρα προσπαθούν να επιδιορθώσουν τον ιστό με το να αυξάνονται σε αριθμό και με το να αλλάζουν το σχήμα τους. Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με την επούλωση μιας πληγής που αφήνει σημάδι, αλλά δεν είναι αρκετή για να αντικαταστήσει τη λειτουργία των νευρώνων.

Ο φραγμός αίματος-εγκεφαλονωτιαίου υγρού

Ο εγκέφαλός μας προστατεύεται από χτυπήματα όχι μόνο από το κρανίο αλλά επίσης και από ένα ειδικό υγρό που τον περιβάλει αλλά, και που κυκλοφορεί μέσα σε κοιλότητες λειτουργώντας έτσι σαν μαξιλάρι. Αυτό το υγρό, το εγκεφαλονωτιαίο υγρό , παράγεται από τέσσερα μέρη του εγκεφάλου. Το κάθε ένα από αυτά τα  μέρη του εγκεφάλου το ονομάζουμε χοριοειδές πλέγμα (Εικόνα 4). Αυτά τα χοριοειδή πλέγματα παράγουν το εγκεφαλονωτιαίο υγρό με το να φιλτράρουν νερό και θρεπτικά από το αίμα στον χώρο όπου ο εγκέφαλος επιπλέει.

Τα αιμοφόρα αγγεία στα χοριοειδή πλέγματα δεν σχηματίζουν ένα σφιχτό φραγμό, και αντιθέτως είναι ασθενώς συνδεδεμένα. Σε αναλογία με το κάστρο, αυτά τα αιμοφόρα αγγεία έχουν συνεχώς ανοικτές τις πύλες τους χωρίς κανέναν να ελέγχει την είσοδο. Ωστόσο, υπάρχει ένα άλλο στρώμα από ειδικά κύτταρα που καλύπτουν σφιχτά τα χοριοειδή πλέγματα, τα οποία τα ονομάζουμε επιθηλιακά κύτταρα. Αυτά τα κύτταρα είναι σε επαφή με το εγκεφαλονωτιαίο υγρό από τη μία πλευρά και με το αίμα από την άλλη πλευρά και μεταφέρουν υγρά και άλλα θρεπτικά συστατικά από το αίμα στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό.

Επειδή το εγκεφαλονωτιαίο υγρό περιβάλει τον εγκέφαλο, είναι πολύ σημαντικό το στρώμα των επιθηλιακών κυττάρων γύρω από τα χοριοειδή πλέγματα να παραμένει σφιχτά συνδεδεμένο και να ρυθμίζει σωστά την είσοδο και την έξοδο ουσιών, με παρόμοιο τρόπο όπως κάνουν τα ενδοθηλιακά κύτταρα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Αυτός ο φραγμός στα χοριοειδή πλέγματα είναι αυτό που ονομάζουμε φραγμός αίματος-εγκεφαλονωτιαίου υγρού. Αυτός ο φραγμός είναι o φύλακας που απομακρύνει τις επικίνδυνες ουσίες ενώ ταυτόχρονα επιτρέπει την είσοδο απαραίτητων θρεπτικών στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό.

Το ήξερες;

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος περιβάλλεται από 150 χιλιοστόλιτρα (mL). Εφόσον το εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνεχώς αντικαθίσταται , ο εγκέφαλος χρειάζεται να φτιάξει μισό λίτρο την ημέρα, το περισσότερο από το οποίο φτιάχνεται από τα χοριοειδή πλέγματα.

Το ξέρατε;

Μία ζωτικής σημασίας λειτουργία του φραγμού μεταξύ του αίματος και του εγκεφαλονωτιαίου υγρού είναι να προστατεύει τον εγκέφαλο από μολύνσεις. Αυτό το κάνει με το να ελέγχει την είσοδο στον εγκέφαλο από το αίμα εξειδικευμένων κυττάρων που τα ονομάζουμε ανοσοποιητικά κύτταρα, τα οποία όπως και οι αστυνομικοί κάνουν περιπολίες και ελέγχουν για μολύνσεις ή για κύτταρα που δεν συμπεριφέρονται φυσιολογικά (για παράδειγμα τα καρκινικά κύτταρα). Η σημασία των ανοσοποιητικών κυττάρων για την προστασία του εγκεφάλου από μολύνσεις είναι αυτονόητη. Δυστυχώς, κάποιοι ιοί και βακτήρια μπορούν να μολύνουν τον εγκέφαλο διαμέσου των χοριοειδών πλεγμάτων. Όταν τα ανοσοποιητικά κύτταρα αποτυγχάνουν να σκοτώσουν τους παθογόνους μικροοργανισμούς, τότε αυτοί μπορούν να μολύνουν τον εγκέφαλο και να προκαλέσουν μηνιγγίτιδα.
Ο έλεγχος της εισόδου των ανοσοποιητικών κυττάρων στον εγκέφαλο είναι κριτικής σημασίας για αυτόν. Σε ασθενείς με σκλήρυνση κατά πλάκας, κάποια ανοσοποιητικά κύτταρα αναγνωρίζουν λανθασμένα κάποια φυσιολογικά κύτταρα ως μη φυσιολογικά και στέλνουν μηνυματοφόρα μόρια ενεργοποίησης ανοσοποιητικών κυττάρων για ενισχύσεις. Αυτό προκαλεί μία αλυσιδωτή αντίδραση η οποία ενισχύει το φαινόμενο της επίθεσης κατά του σώματός μας (γι’ αυτό η σκλήρυνση κατά πλάκας θεωρείται αυτοάνοσο νόσημα) και όλο και περισσότερα ανοσοποιητικά κύτταρα κατευθύνονται προς τον εγκέφαλο. Αυτό θα ήταν αποδοτικό για την αντιμετώπιση μολύνσεων. Παρ’ όλα αυτά, στην περίπτωση των ασθενών με σκλήρυνση κατά πλάκας, τα ανοσοποιητικά κύτταρα επιτίθενται στον εγκέφαλο, προκαλώντας έτσι εγκεφαλικές βλάβες που  οδηγούν στα συμπτώματα τη νόσου.

Ο φραγμός (διασύνδεση) μεταξύ του εγκεφαλονωτιαίου υγρού και του εγκεφάλου

Στο εσωτερικό του εγκεφάλου μας υπάρχουν τέσσερις κοιλότητες που τις ονομάζουμε κοιλίες και είναι γεμάτες με εγκεφαλονωτιαίο υγρό. Στο σημείο επαφής (διασύνδεσης) του εγκεφαλονωτιαίου υγρού και του εγκεφάλου, υπάρχει ένας φραγμός  που σχηματίζεται από ένα στρώμα πολύ εξειδικευμένων επιθηλιακών κυττάρων ή αλλιώς επενδυτικών κυττάρων. Αυτό το στρώμα των επενδυτικών κυττάρων δεν φτιάχνει ένα ολοκληρωτικό φραγμό ίδιο με τους φραγμούς που συζητήσαμε παραπάνω, αφού είναι γεμάτο από κενά που το κάνουν διαπερατό. Αυτά τα κενά επιτρέπουν στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό να διαχέεται μέσα και έξω από τον εγκέφαλο. Αυτό το στρώμα των επενδυτικών κυττάρων είναι διαφορετικό από το στρώμα των επιθηλιακών κυττάρων στα χοριοειδή πλέγματα όπου και παρασκευάζεται το εγκεφαλονωτιαίο υγρό, γιατί τα επιθηλιακά κύτταρα του επενδυτικού στρώματος έρχονται σε επαφή με τα αιμοφόρα αγγεία και σχηματίζουν τον πραγματικό σφιχτό φραγμό αίματος και εγκεφαλονωτιαίου υγρού. Η ιδιότητα της διαπερατότητας των επενδυτικών κυττάρων είναι πολύ σημαντική γιατί έτσι το εγκεφαλονωτιαίο υγρό μπορεί και ρυθμίζεται.

Το ξέρατε;

Ο φραγμός μεταξύ του αίματος και του εγκεφαλονωτιαίου υγρού είναι πιθανότατα το λιγότερο μελετημένο, ωστόσο  γνωρίζουμε ότι έχει πολύ σημαντικές λειτουργίες που συνεισφέρουν στη διατήρηση της σωστής λειτουργίας  του εγκεφάλου. Για παράδειγμα, τα επενδυτικά κύτταρα έχουν κάποιες ειδικές δομές που ονομάζονται μικρολάχνες, σαν μικρές τρίχες (όπως οι βλεφαρίδες μας αλλά σε κυτταρική κλίμακα) που κυματίζουν προς την ίδια κατεύθυνση, επηρεάζοντας έτσι την κατεύθυνση του εγκεφαλονωτιαίου υγρού και ταυτόχρονα φιλτράρουν τις επικίνδυνες ουσίες από αυτό. Τα επενδυτικά κύτταρα δεν είναι σφιχτά συνδεδεμένα μεταξύ τους, που σημαίνει ότι το εγκεφαλονωτιαίο υγρό μπορεί να περάσει στον εγκέφαλο , επιτρέποντας σε θρεπτικά συστατικά και σε άλλες χρήσιμες ουσίες να φτάσουν στους νευρώνες. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι μετά από εγκεφαλικό, τα επενδυτικά κύτταρα μπορούν να δράσουν ως ‘’αναπληρωματικοί παίκτες’’ που περιμένουν να μπουν στο ‘’παιχνίδι’’. Όντως, μετά από εγκεφαλικό για παράδειγμα, αυτά τα κύτταρα μπορούν να μπουν στο ‘’παιχνίδι’’ και από επενδυτικά κύτταρα να διαφοροποιηθούν σε νευρώνες, σε μια προσπάθεια να μειώσουν τη ζημιά που προκλήθηκε από το εγκεφαλικό.

Οι φραγμοί στην επιφάνεια του εγκεφάλου

Πηγαίνοντας από το δέρμα του κεφαλιού προς τον εγκέφαλο, η κατασκευή που μας προστατεύει πρώτα απ’ όλα είναι το κρανίο. Κάτω από το κρανίο, πριν όμως φτάσουμε στον εγκέφαλο, περνάμε διαμέσου των μηνίγγων, τριών μεμβρανών που καλύπτουν και προστατεύουν τον εγκέφαλο:

  1. Σκληρή μήνιγγα, το εξωτερικό στρώμα το οποίο περιβάλλεται από οστό και δέρμα. Αυτή η σκληρή δομή προστατεύει τον εγκέφαλο και κρατάει άλλες δομές μεταξύ τους σε περίπτωση κατάγματος του κρανίου σε ατύχημα.
  2. Αραχνοειδής μήνιγγα, το μεσαίο στρώμα και το πρώτο πραγματικό φραγμό πριν φτάσουμε στον εγκέφαλο.
  3. Χοριοειδής μήνιγγα, το πιο εσωτερικό στρώμα των μηνίγγων πριν φτάσουμε στα κύτταρα του εγκεφάλου.

Υπάρχει ένας χώρος ανάμεσα στην αραχνοειδή και την χοριοειδή μήνιγγα που ονομάζεται υπαραχνοειδής χώρος. Αυτός ο χώρος είναι γεμάτος με εγκεφαλονωτιαίο υγρό, το οποίο λειτουργεί σαν μαξιλάρι για να απορροφήσει κραδασμούς σε περίπτωση απότομων κινήσεων η τραυματισμού στο κεφάλι.

Για να αποτραπεί η είσοδος σε βλαβερές ουσίες διαμέσου των μηνίγγων, τα κύτταρα της αραχνοειδής μήνιγγας είναι ενωμένα με σφιχτούς συνδέσμους και έτσι απομονώνουν τον εγκέφαλο με παρόμοιο τρόπο όπως κάνει και ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός. Κάτω από τη χοριοειδή μήνιγγα υπάρχει ένα στρώμα αστροκυττάρων που ονομάζεται γλοιακός περιοριστής. Δεν υπάρχουν σφιχτοί σύνδεσμοι μεταξύ των κυττάρων γλοιακού περιοριστή. Αυτό το στρώμα ελέγχει τη διακίνηση κυττάρων και μορίων ανάμεσα στον εγκέφαλο και τη χοριοειδή μήνιγγα. Και τα τρία στρώματα των μηνίγγων μαζί απομονώνουν τον εγκέφαλο από το υπόλοιπο σώμα, με αποτέλεσμα την προστασία του (Εικόνα 7).

Barriers at the surface of the brain

Το ξέρατε;

Η μητέρα του εγκεφάλου

Οι πρώτοι Άραβες γιατροί ονόμασαν τις μήνιγγες alumm al-dimagh, που σημαίνει η μητέρα του εγκεφάλου. Αυτός ο όρος μεταφράστηκε αργότερα στα λατινικά ως mater (μητέρα).

Φραγμοί εγκεφάλου: ένα δυναμικό πεδίο που δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί

Ενώ η μελέτη των εγκεφαλικών φραγμών άρχισε ήδη πάνω από έναν αιώνα πριν, οι συνεχιζόμενες ανακαλύψεις και τα εκπληκτικά ευρήματα δείχνουν ότι η σημερινή μας γνώση αγγίζει μόνο την κορυφή του παγόβουνου! Οι τεχνικές εξελίξεις στη βιολογική έρευνα επιτρέπουν τη διερεύνηση των χαρακτηριστικών, της δυναμικότητας και των κυτταρικών χαρακτηριστικών του αιματοεγκεφαλικού φραγμού σε μεγαλύτερη ανάλυση. Οι σύνθετες προσπάθειες και η διεθνής διεξαγόμενη ανταλλαγή δεδομένων και η συνεργασία μεταξύ των επιστημόνων τις τελευταίες δεκαετίες ήταν απαραίτητες για την επιστημονική πρόοδο στον τομέα αυτό. Δύο ανερχόμενα θέματα που μπορούμε τώρα να απευθυνθούμε περιλαμβάνουν τη δυναμική φύση των φραγμών, καθώς και τη σύνθετη αλληλεπίδραση μεταξύ όλων των εμπλεκόμενων κυττάρων.

Φραγμοί εγκεφάλου: μια εξαιρετικά δυναμική και μεταβαλλόμενη δομή

Ενώ σε υγιείς συνθήκες οι εγκεφαλικοί φραγμοί διατηρούν σταθερό το κεντρικό νευρικό σύστημα, αυτό δεν σημαίνει ότι παρούσα κατάσταση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού είναι στατική. Αντί αυτού, οι φραγμοί είναι ιδιαίτερα δυναμικοί και διατηρούνται ενεργά καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής και προσαρμόζονται σε διαφορετικές καταστάσεις.

Αυτό γίνεται εμφανές όταν, κάτω από ορισμένες συνθήκες που όλοι μας εκτιθέμεθα, οι εγκεφαλικοί μας φραγμοί μπορούν να γίνουν ελαφρώς διαπερατοί. Για παράδειγμα, όταν έχουμε υψηλό πυρετό, στη νόσο των ορειβατών ή όταν κάνουμε επικίνδυνα αθλήματα. Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει εν μέρει γιατί αντιμετωπίζουμε μια μικρή κεφαλαλγία ή σύγχυση σε αυτές τις περιστάσεις. Αυτή η διαπερατότητα υπογραμμίζει την δυναμικότητα των εγκεφαλικών μας φραγμών. Πιθανότατα, υπάρχει ανάγκη για τους εν λόγω φραγμούς να είναι μερικές φορές πιο σφιχτοί και άλλες στιγμές πιο διαπερατοί, για λόγους που δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί.

Η νευραγγειακή μονάδα: ο σχηματισμός φραγμών μέσω της συνεργασίας

Όλα τα κύτταρα στη νευραγγειακή μονάδα (ενδοθηλιακά κύτταρα, περικύτταρα και αστροκύτταρα) αλληλεπιδρούν και επικοινωνούν για να ρυθμίσουν τις ιδιότητες φραγμού.

Πρόσφατες ανακαλύψεις επισημαίνουν ότι τα περικύτταρα είναι απαραίτητα για τη διακυτταρική μεταφορά σε όλο τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Τα περικύτταρα  καθοδηγούν τα ενδοθηλιακά κύτταρα να αποκτήσουν τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των μεταφορέων, σαν να ήταν τα περικύτταρα ο Διευθύνων Σύμβουλος της λογιστικής εταιρείας του αιματοεγκεφαλικού φραγμού που ελέγχει τα φορτηγά που έρχονται και εξέρχονται από τα ενδοθηλιακά κύτταρα. Αρκετές μελέτες βρίσκονται σε εξέλιξη για να κατανοήσουμε καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρονται τα περικύτταρα και μπορούν να επηρεάσουν διάφορες ασθένειες.

Τα αστροκύτταρα, συμπληρώνουν τη διαδικασία ρύθμισης εξασφαλίζοντας τη στενή ακεραιότητα των σφιχτών συνδέσμων των ενδοθηλιακών κυττάρων. Ενώ η σημασία των αστροκυττάρων για τη σύσφιξη των ενδοθηλιακών κυττάρων ανακαλύφθηκε από το 1987, μόνο το 2011 οι επιστήμονες ήταν σε θέση να προσδιορίσουν το ακριβές μόριο σηματοδότησης που στέλνουν τα αστροκύτταρα στα ενδοθηλιακά κύτταρα, δίνοντάς τους οδηγίες να σχηματίσουν αυτούς τους σφιχτούς συνδέσμους.

Είναι ενδιαφέρον ότι τα περικύτταρα βοηθούν επίσης τα αστροκύτταρα να βρουν και να περιβάλλουν τα αιμοφόρα αγγεία με τα πόδια των αστροκυτταρικών αποφυάδων τους. Η στενή αλληλεξάρτηση αυτών των κυττάρων απεικονίζει τον κρίσιμο ρόλο της επικοινωνίας μεταξύ όλων των εμπλεκόμενων κυττάρων για να σχηματίσουν έναν καλό αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

Τι είναι το BtRAIN


πρότζεκτ του BtRAIN

Τι είναι το BtRAIN;

Το BtRAIN προέρχεται από τη συγχώνευση των λέξεων "brain" (εγκέφαλος) και "to train" (εκπαιδεύω). Η αποστολή μας είναι να διερευνήσουμε όλες τις πτυχές των εγκεφαλικών φραγμών: από τον πρώιμο σχηματισμό, τη λειτουργία και τον χειρισμό, μέχρι την έρευνα της νόσου του Αλτσχάιμερ, της πολλαπλής σκλήρυνσης, της μηνιγγίτιδας και της γήρανσης.

Οι διαταραχές του εγκεφάλου επηρεάζουν πάνω από ένα δισεκατομμύριο άτομα σε όλο τον κόσμο, με περίπου 300 εκατομμύρια να πάσχουν από ασθένειες όπως ο καρκίνος του εγκεφάλου, η σκλήρυνση κατά πλάκας, τα εγκεφαλικά επεισόδια, το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον. Καθώς η κοινωνία μας γηράσκει προοδευτικά, ο αριθμός των ασθενειών του εγκεφάλου αναμένεται μόνο να αυξηθεί. Οι τρέχουσες θεραπείες παρέχουν ως επί το πλείστον ανακούφιση των συμπτωμάτων και δεν σταματούν την πρόοδο της νόσου, επισημαίνοντας την επείγουσα ανάγκη να κατανοήσουμε καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί ο εγκέφαλος και να αναπτύξουν νέες στρατηγικές και θεραπείες. Παρά τις μεγάλες προόδους στην κατανόηση του σχηματισμού και της λειτουργίας των εγκεφαλικών φραγμών, εξακολουθούμε να μην έχουμε τη γνώση για την ανάπτυξη θεραπειών για τις ασθένειες που σχετίζονται με δυσλειτουργίες των εγκεφαλικών φραγμών.

Το BtRAIN δημιουργήθηκε για να συγκεντρώσει ερευνητές από διαφορετικά εργαστήρια σε ολόκληρη την Ευρώπη και να συνεργαστεί σε μια κοινή προσπάθεια για την ανάλυση των λειτουργιών των εγκεφαλικών φραγμών και την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών παρεμβάσεων. Το δίκτυο BtRAIN είναι ένα Ευρωπαϊκό Δίκτυο Κατάρτισης από τις δράσεις Marie Sklodowska- Curie (MSCA). Το τελευταίο παρέχει προγράμματα υποτροφιών έρευνας που υποστηρίζουν τους διδακτορικούς φοιτητές (Early Stage Researchers, ESRs) συνδυάζοντας την ακαδημαϊκή έρευνα με την κατάρτιση των βιομηχανικών εταίρων. Οι διδακτορικοί φοιτητές έχουν την ευκαιρία να βιώσουν διαφορετικούς τομείς και να αναπτύξουν μεταβιβάσιμες δεξιότητες με την επεξεργασία κοινών ερευνητικών έργων. Το δίκτυο περιλαμβάνει 12 ακαδημαϊκούς και μη ακαδημαϊκούς συνεργάτες, εκ των οποίων το κάθε ένα φιλοξενεί έναν ESR (νέο ερευνητή) και διάφορους συναφείς εκπαιδευτικούς συνεργάτες. Το BtRAIN αποτελείται από 12 διαφορετικά ερευνητικά πρότζεκτ, ένα εκ των οποίων εκτελείται από κάθε ESR, τα οποία διασυνδέονται με συνεργασίες. Τα ερευνητικά πρότζεκτ μπορείτε να τα βρείτε εδώ: http://www.btrain-2020.eu/esrOverview

Εμείς, οι νέοι ερευνητές του BtRAIN

Τα ερευνητικά πρότζεκτ του BtRAIN

ESR 1 – Marjolein Heymans

In vitro μοντέλα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού και εφαρμογές τους σε φαρμακολογικές και τοξικολογικές εξετάσεις

Στο προσωπικό μου πρότζεκτ, δοκιμάζω διαφορετικά φάρμακα του κεντρικού νευρικού συστήματος in vitro, ο οποίος είναι ένας όρος που σημαίνει «σε δοκιμαστικό σωλήνα» και είναι το αντίθετο του in vivo, που ουσιαστικά σημαίνει «σε έναν ζωντανό οργανισμό». Στα πειράματά μου, χρησιμοποιώ διάφορους τύπους ανθρώπινων και ζωικών κυττάρων του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, που όταν τα βάζουμε μαζί μιμούνται την κατασκευή του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Αυτά τα πειράματα μειώνουν την εντατική και άμεση χρήση των ζώων, αλλά μας δίνουν ακόμη την ευκαιρία να μελετήσουμε τους μηχανισμούς φραγής του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Ο κύριος στόχος σε αυτό το πρότζεκτ είναι να χρησιμοποιήσει αυτού του είδους τα μοντέλα in vitro για να προβλέψει τη διανομή φαρμάκων στον ανθρώπινο εγκέφαλο, καθώς και την εγκεφαλική τοξικότητα του φαρμάκου.

ESR 2 – Ana Raquel

In vitro μοντέλα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού και του φραγμού του αίματος-εγκεφαλονωτιαίου υγρού χρησιμοποιώντας μια ενσωματωμένη μικρορευστοειδή συσκευή

Τα αιμοφόρα αγγεία είναι το τμήμα του κυκλοφορικού συστήματος που μεταφέρει αίμα σε όλο το ανθρώπινο σώμα. Δύο σημαντικές λειτουργίες των αγγείων είναι ο διαχωρισμός και η σύνδεση του αίματος με τα όργανα. Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός ​​είναι ένα επιλεκτικό φράγμα που διαχωρίζει το αίμα που κυκλοφορεί στον εγκέφαλο και το νευρικό σύστημα. Λόγω της πολυπλοκότητας του εγκεφάλου μας, η αντιμετώπιση πολλών ασθενειών (όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, η νόσος του Πάρκινσον, ο καρκίνος κλπ) θα μπορούσε να είναι μια πραγματική πρόκληση. Μέσω της χρήσης ενός in-vitro μοντέλου, μπορούμε να μιμηθούμε και να πειραματιστούμε τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό εύκολα και φθηνά.

Όπως ένα μοντέλο αεροπλάνου στο κανάλι αέρα, έτσι τα κύτταρα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού μπορούν να καλλιεργηθούν σε ένα καλά σχεδιασμένο ρευστό κανάλι. Σε αυτό το μοντέλο μπορούμε να παρέχουμε τις φυσιολογικές συνθήκες και να παρακολουθούμε τις κρίσιμες παραμέτρους των κυττάρων.

Τι μπορούμε να κάνουμε τότε; Μπορούμε να μιμηθούμε ορισμένες διαταραχές του συστήματος. Ρυθμίζουμε τα αιμοφόρα αγγεία του εγκεφάλου για να βρούμε καλύτερες θεραπείες. Είναι πολύ σημαντικό να αποκτήσουμε νέα εργαλεία για τη βελτίωση των μελετών σε πραγματικό χρόνο.

ESR 3 – Raoul F.V. Germano

Σύγκριση των μετάγραφων των εγκεφαλικών ενδοθηλιακών κυττάρων ποντικών και zebrafish και λειτουργική διερεύνηση διατηρημένων οδών που ρυθμίζουν την  αγγειογένεση του εγκεφάλου και το σχηματισμό του αιματοεγκεφαλικού φραγμού

Παρά τον ζωτικό ρόλο του ενδοθηλιακού εγκεφαλικού φραγμού για επαρκή λειτουργία του εγκεφάλου, η λεπτομερής γνώση σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο διαμορφώνεται ο σχηματισμός αυτών των αιμοφόρων αγγείων παραμένει ελλιπής. Για να αποκαλύψουμε νέα γονίδια που εμπλέκονται στη δημιουργία του ενδοθηλιακού φραγμού, επωφελούμαστε από το zebrafish. Αυτό το ζωικό μοντέλο παρέχει την ευκαιρία, στα ζωντανά έμβρυα, να απεικονίσουμε και να χειραγωγήσουμε την ανάπτυξη των αιμοφόρων αγγείων και τις ιδιότητές τους φραγμού. Προκειμένου να εντοπιστούν γονίδια που είναι απαραίτητα για τον σχηματισμό του εγκεφαλικού φραγμού, εξετάζουμε γονίδια που είναι ενεργά στο ενδοθήλιο του αιματοεγκεφαλικού φραγμού και υπάρχουν τόσο στο αγγειακό σύστημα του εγκεφάλου του zebrafish όσο και του εγκεφάλου του ποντικού. Η ιδέα είναι ότι καθώς τα σπονδυλωτά άλλαξαν κατά τη διάρκεια της εξέλιξης από τα ψάρια στα θηλαστικά (θηλαστικά συμπεριλαμβανομένων εμάς και ανθρώπους καθώς και ποντίκια), θεμελιώδη γονίδια για το σχηματισμό του αιματοεγκεφαλικού φραγμού θα έχουν διατηρηθεί στη διαδικασία της φυσικής επιλογής. Έτσι, η σύγκριση και των δύο ειδών μας επιτρέπει να αναγνωρίσουμε βασικά γονίδια που ρυθμίζουν την ενδοθηλιακή απόκτηση ιδιοτήτων του φραγμού και κατόπιν να επιλέξουμε υποψήφια γονίδια για να τα μελετήσουμε με περισσότερες λεπτομέρειες. Η κατανόηση της λειτουργίας αυτών των υποψήφιων γονιδίων θα ενίσχυε την κατανόησή μας για ασθένειες που επηρεάζουν τον εγκέφαλο και θα παρείχε ευκαιρίες για ανάπτυξη εναλλακτικών στρατηγικών για τη θεραπεία ασθενών που πάσχουν από αυτές τις ασθένειες.

ESR 4 – David M. F. Francisco

Ολοκληρωμένη μετα-ανάλυση δημόσιων και νέων δεδομένων για τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό των σπονδυλοτών και δημιουργία της πλατφόρμας BBBhub

Οι πληροφορίες είναι σημαντικές. Ωστόσο, για να είναι χρήσιμες οι πληροφορίες πρέπει να είναι κατανοητές και προσιτές. Ο κύριος στόχος της εργασίας μου είναι να βρούμε τρόπους για να επεκτείνουμε τις πληροφορίες που έχουμε σχετικά με την έκφραση γονιδίων (transcriptome) στα φράγματα του εγκεφάλου. Για αυτό θα συνεργαστώ με τα υπόλοιπα μέλη αυτού του δικτύου, αναλύοντας τα δεδομένα έκφρασης που θα παράγουν. Θα δημιουργήσω επίσης μεθοδολογίες για να συγκρίνω τα υπάρχοντα δεδομένα τόσο από την άποψη των αποτελεσμάτων όσο και από άποψη ποιότητας. Το τελικό αποτέλεσμα θα είναι μια διαδικτυακή πλατφόρμα όπου θα συγκεντρωθούν και θα αναλυθούν όλες οι πληροφορίες σχετικά με την έκφραση γονιδίων στους εγκεφαλικούς φραγμούς, επιτρέποντας στους επιστήμονες του τομέα αυτού να έχουν καλύτερη πρόσβαση, να αναλύουν και να συγκρίνουν αυτά τα σύνολα δεδομένων.

ESR 5 – Kakogiannos Nikolaos

Ο ρόλος της σηματοδότησης του υποδοχέα Gpr126 που συζευγνύεται με πρωτεΐνη G, στην ανάπτυξη του αιματοεγκεφαλικού φραγμού

Η πολυπλοκότητα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού ​​έχει παρεμποδίσει τις προσπάθειες για την παροχή φαρμάκων στον εγκέφαλο για τη θεραπεία διαφόρων παθολογικών καταστάσεων, όπως καρκίνων και νευροεκφυλιστικών ασθενειών. Για το σκοπό αυτό, πρέπει να κατανοήσουμε τη δυναμική και τους μοριακούς μηχανισμούς που οδηγούν στον σχηματισμό του αιματοεγκεφαλικού φραγμού μέσω της ταυτοποίησης νέων γονιδίων. Στο εργαστήριό μας εστιάσαμε σε ένα νέο γονίδιο, το Gpr126, το οποίο πιστεύουμε ότι είναι σημαντικό για την ανάπτυξη του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Προσπαθούμε να περιγράψουμε τον ρόλο και τον μοριακό μηχανισμό του Gpr126 κατά τη δημιουργία του αιματοεγκεφαλικού φραγμού.

ESR 6 – Eduardo Frías-Anaya

Μεταβολές που προκαλούνται από την ηλικία στην έκφραση γονιδίων και microRNA στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό του ποντικού

Όλοι αλλάζουμε κατά τη διάρκεια της γήρανσης, είναι μια φυσική και ασταμάτητη διαδικασία που επηρεάζει το σώμα μας και τις διάφορες λειτουργίες του. Όπως και άλλα όργανα, ο εγκέφαλός μας αλλάζει καθώς μεγαλώνουμε και υποφέρει από διαφορετικές επιδράσεις που αλλάζουν τη γνωστική λειτουργία, τη μνήμη μας ή θα μας κάνουν πιο ευαίσθητους σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες, αλλά και σε αγγειακά περιστατικά (για παράδειγμα εγκεφαλικά επεισόδια). Τα νευροαγγειακά επεισόδια σχετίζονται στενά με τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, καθώς κατά τη διάρκεια της γήρανσης η λειτουργία και η δομή αυτού του φραγμού μεταβάλλονται και εμφανίζονται διαρροές, προωθώντας τη διέλευση συστατικών από τη ροή του αίματος στον εγκέφαλο. Αυτές οι αλλαγές στο επίπεδο του αιματοεγκεφαλικού φραγμού φαίνεται να συνδέονται με αλλαγές στην έκφραση αρκετών γονιδίων και miRNA (μικρά μόρια που μπορούν να προάγουν ή να εμποδίζουν την έκφραση πολλών γονιδίων). Προσπαθούμε να μελετήσουμε ποιες πιθανές μεταβολές στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό μπορούν να συσχετιστούν με τις δομικές και λειτουργικές αλλοιώσεις που παρατηρούνται στη γήρανση.

ESR 7 – Ricardo M. Figueiredo

Τα μη κωδικοποιημένα RNAs που παράγονται από τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό ως λειτουργικοί βιοδείκτες για τη γήρανση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού έναντι του αιματοεγκεφαλικού φραγμού στη νόσο Αλτσχάιμερ

H νόσος του Αλτσχάιμερ (Alzheimer Disease- AD) είναι μια από τις πιο διαδεδομένες ασθένειες άνοιας που παρατηρείται σε ηλικιωμένους παγκοσμίως και πλήττει σχεδόν 13,8 εκατομμύρια ανθρώπους σε όλο τον κόσμο. Είναι επομένως επείγον να βρεθούν ακριβείς και μη επεμβατικές μέθοδοι διάγνωσης και πρόγνωσης. Επί του παρόντος, η προκαταρκτική διάγνωση για το Αλτσχάιμερ γίνεται με συνδυασμό κλινικών κριτηρίων που περιλαμβάνουν νευρολογική εξέταση, τεστ νοητικής κατάστασης και εγκεφαλική απεικόνιση. Ωστόσο, με βάση τις παραπάνω κλινικές δοκιμές, η διάγνωση του Αλτσχάιμερ καθίσταται δύσκολη, ιδιαίτερα σε ασθενείς με ήπια ή αρχικά στάδια. Δεδομένου ότι οι ιδιότητες του αιματοεγκεφαλικού φραγμού ​​μεταβάλλονται στους εγκεφάλους των ασθενών με Αλτσχάιμερ, πιστεύουμε ότι τα ενδοθηλιακά κύτταρα θα εκφράζουν διαφορετικά γονίδια σε αυτή την κατάσταση. Κατά συνέπεια, διαφορετικά μόρια μικρού RNA θα μπορούσαν να απελευθερωθούν στο αίμα των ασθενών με Αλτσχάιμερ. Για το λόγο αυτό, θα αναπτύξουμε ευαίσθητες τεχνικές για την ανάλυση του αίματος και την εύρεση μικρών μορίων RNA που θα προέρχονται από δυσλειτουργικό αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Εάν τα μικρά μόρια RNA που βρίσκονται στο αίμα είναι τα ίδια με αυτά που έχουν βρεθεί σε μη ρυθμισμένα ενδοθηλιακά κύτταρα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε ως λειτουργικούς βιοδείκτες για αυτή την πάθηση. Αυτά τα μόρια RNA θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον για διάγνωση της νόσου Αλτσχάιμερ

ESR 8 – Luca Marchetti

Εγκεφαλικοί ενδοθηλιακοί μηχανισμοί που κατευθύνουν την κυτταρική οδό μετανάστευσης των Τ- λεμφοκυττάρων κατά μήκος του αιματοεγκεφαλικού φραγμού

Η λειτουργία των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος είναι να μας προστατεύουν από λοιμώξεις και εξωτερικούς παράγοντες. Ωστόσο, στην περίπτωση αυτοάνοσων ασθενειών, σε συνθήκες που δεν είναι πλήρως κατανοητές, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος μπορούν να καταστούν επιβλαβή για τον εαυτό μας και να επιτεθούν στο σώμα μας. Στην περίπτωση της σκλήρυνσης κατά πλάκας, μιας αυτοάνοσης ασθένειας του κεντρικού νευρικού συστήματος, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος μπορούν να διασχίσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και να προκαλέσουν βλάβες στον εγκέφαλο. Στο πρότζεκτ μου προσπαθούμε να κατανοήσουμε τις διαφορές μεταξύ των μηχανισμών που χρησιμοποιούνται από δύο συγκεκριμένους τύπους ανοσοκυττάρων για να διασχίσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, τα οποία είναι τα Th1 και Th17 Τ- λεμφοκύτταρα. Επιπλέον, γνωρίζουμε ότι τα Τ-λεμφοκύτταρα έχουν δύο πιθανές οδούς για να διασχίσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό: ''ανάμεσα σε δυο κυτταρικές μεμβράνες'' και ''διαμέσου της κυτταρικής μεμβράνης'', γνωστές και ως παρακυτταρική και διακυτταρική οδός. Στο εργαστήριό μας, μπορούμε να διεγείρουμε τα ενδοθηλιακά κύτταρα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού σε συνθήκες που κατευθύνουν τα Τ-λεμφοκύτταρα να διασχίσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό μέσω της διακυτταρικής ή παρακυτταρικής οδού. Με τη χρήση μίας σύγχρονης τεχνικής (αλληλούχιση RNA) που μας επιτρέπει να έχουμε μια πλήρη εικόνα για τα γονίδια που είναι ενεργά στα ενδοθηλιακά κύτταρα του  αιματοεγκεφαλικού φραγμού σε αυτές τις συνθήκες, στοχεύουμε να προσδιορίσουμε ποια από αυτά τα γονίδια είναι ικανά να κατευθύνουν τα Τ- λεμφοκύτταρα στο διακυτταρικό ή παρακυτταρικό μονοπάτι. Και οι δύο προσεγγίσεις θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε καλύτερα πώς τα Τ-λεμφοκύτταρα μπορούν να διασχίσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό κατά τη σκλήρυνση κατά πλάκας. Με τον προσδιορισμό των γονιδίων που είναι κρίσιμα σε αυτή τη διαδικασία, επιδιώκουμε να βελτιώσουμε τις τρέχουσες θεραπείες για τη σκλήρυνση κατά πλάκας, ενισχύοντας την εξειδίκευση και μειώνοντας τις παρενέργειες των θεραπειών.

ESR 9 – Amaia Dominguez-Belloso

Συμβολή του αιματοεγκεφαλικού φραγμού στη βιολογία του αμυλοειδούς-β στη νόσο του Αλτσχάιμερ

Το αμυλοειδές-β (Αβ) είναι ένα από τα 2 κύρια μόρια που συσσωρεύονται στον εγκέφαλο ασθενών με τη νόσο Αλτσχάιμερ, καταστρέφοντας τους νευρώνες και οδηγώντας στη συμπτωματολογία της απώλειας μνήμης που όλοι γνωρίζουμε. Το BACE-1 είναι το όνομα του μορίου που παράγει Αβ και το εργαστήριό μας έχει δείξει ότι τα ενδοθηλιακά κύτταρα των εγκεφαλικών αγγείων περιέχουν ενεργό BACE-1, το οποίο θα μπορούσε ενδεχομένως να συμβάλει στη νόσο Αλτσχάιμερ. Στόχος μας είναι να κατανοήσουμε τον ρόλο των ενδοθηλιακών κυττάρων στη νόσο του Αλτσχάιμερ και ελπίζουμε να ανακαλύψουμε νέα μόρια, όπως το BACE-1 στα ενδοθηλιακά κύτταρα, για να αντιμετωπίσουμε αυτή τη φοβερή ασθένεια που πλήττει όλο και μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού στις δυτικές χώρες.

ESR 10 – Markus Schuster

Διερεύνηση των Τ-λεμφοκυττάρων CD4+ ως φορέων για τη μεσολάβηση της μεταφοράς φαρμάκων σε όλο τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό

Στόχος μας είναι να αναπτύξουμε ένα σύστημα μεταφοράς φαρμάκου που να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διευκόλυνση της μεταφοράς μορίων φαρμάκου από το αίμα στον εγκέφαλο. Επομένως, τα φάρμακα ενθυλακώνονται σε μικρές πολυμερείς νανο-κάψουλες που ονομάζονται πολυμεροσώματα και σχηματίζονται με τη χρήση βιοσυμβατών και βιοδιασπώμενον πολυμερών. Προκειμένου να παραδοθούν αυτά τα πολυμερή μέσα από τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό στον εγκέφαλο, τα πολυμερή είναι συζευγμένα με Τ-λεμφοκύτταρα που έχουν την έμφυτη ικανότητα να διασχίζουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και να παραμένουν στον εγκεφαλικό ιστό. Αφού τα Τ-λεμφοκύτταρα μεταφέρουν τα πολυμερή στον τελικό στόχο, τα πολυμερή υποβάλλονται σε σταδιακή αποικοδόμηση μέχρι να αποκολληθούν από τα κύτταρα και να απελευθερώσουν το φορτίο τους

ESR 11 – Marie Wiatr

Ο ρόλος διαφορετικών υποδοχέων στην προαγωγή μετανάστευσης παθογόνων και λευκοκυττάρων διαμέσου του φραγμού του αίματος-εγκεφαλονωτιαίου υγρού στην μηνιγγίτιδα.

Το πρότζεκτ μου αφορά το πώς ένας ιός μπορεί να διασχίσει τον εγκεφαλικό φραγμό και να εισέλθει στον εγκέφαλο. Δουλεύω σε έναν συγκεκριμένο ιό που προκαλεί μηνιγγίτιδα, τον echovirus 30. Ο ιός αυτός προκαλεί τη διάσπαση του εγκεφαλικού φραγμού και μπορεί να βλάψει τον εγκέφαλο. Προσπαθώ να εντοπίσω τον τρόπο με τον οποίο ο ιός μπορεί να εισέλθει στα επιθηλιακά κύτταρα του εγκεφαλικού φραγμού, και με ποιο μηχανισμό και ποια μόρια συνδέεται ο ιός ώστε να διεισδύσει μέσα στα κύτταρα.

Όταν είμαστε άρρωστοι, συγκεκριμένα κύτταρα, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, καταπολεμούν τα παθογόνα. Ένα άλλο μέρος της εργασίας μου είναι να προσδιορίσω πώς αυτά τα κύτταρα του ανοσοποιητικού εισέρχονται στον εγκέφαλο όταν υπάρχει μόλυνση.

ESR 12 – Sabela Rodríguez Lorenzo

Μοριακός έλεγχος των ανθρωπίνων εγκεφαλικών φραγμών σε φυσιολογική κατάσταση και σε περίπτωση φλεγμονής στον εγκεφαλο

Για να διατηρηθεί το ευαίσθητο περιβάλλον στον εγκέφαλο, το εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο οποίο είναι βυθισμένος ο εγκέφαλος διαχωρίζεται από το αίμα μέσω του φράγματος αίματος-εγκεφαλονωτιαίου υγρού στο χοριοειδές πλέγμα. Αυτό το φράγμα είναι που εμποδίζει την είσοδο επιβλαβών ουσιών. Στη σκλήρυνση κατά πλάκας, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, τα οποία συνήθως προστατεύουν το σώμα από εξωτερικές απειλές, μπορούν να εισέλθουν στον εγκέφαλο και να επιτεθούν στο έλυτρο μυελίνης που περιβάλλει τους νευρώνες. Θέλουμε να καταλάβουμε τι δεν πάει σωστά στο φραγμό αίματος-εγκεφαλονωτιαίου υγρού στη σκλήρυνση κατά πλάκας. Χρησιμοποιήσαμε μια τεχνική που ονομάζεται "RNA-sequencing (αλληλούχιση RNA) " για να συγκρίνουμε τα προφίλ γονιδιακής έκφρασης στο χοριοειδές πλέγμα σε ασθενείς με σκλήρυνση κατά πλάκας και σε υγιείς δότες. Μελετώντας τα αλλαγμένα γονίδια στο χοριοειδές πλέγμα αυτών των ανθρώπινων δειγμάτων θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τους μηχανισμούς που συμβάλλουν στη λειτουργία του φραγμού αίματος-αιγκεφαλονωτιαίου υγρού και ελπίζουμε ότι στο μέλλον θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως στόχοι φαρμάκων για τη θεραπεία της σκλήρυνσης κατά πλάκα.

Βίντεο


που σχετίζονται με τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό