Uma abordagem visual para induzir dolicoectasia em camundongos para modelar disfunção cerebrovascular mediada por grandes vasos

As células endoteliais microvasculares que revestem os capilares cerebrais são os principais componentes para a formação da barreira hematoencefálica (BHE)¹, que desempenha um papel crucial na regulação do que entra ou sai da circulação cerebral com a periferia. Os nutrientes essenciais necessários para o tecido nervoso podem entrar na BHE, enquanto alguns aminoácidos essenciais, como o glutamato, são expelidos do cérebro, pois altas concentrações podem causar danos neuroexcitatórios permanentes^{ao tecido cerebral}. Em condições fisiológicas normais, a BHE limita a entrada no cérebro de proteínas plasmáticas como albumina ^3,4 e protrombina, uma vez que podem ter efeitos prejudiciais ^5,6,7. Finalmente, o BBB protege o cérebro de neurotoxinas que circulam na periferia, como xenobióticos de alimentos ou do meio ambiente¹. No geral, os danos aos tecidos cerebrais são irreversíveis, e o envelhecimento que se correlaciona com baixos níveis de neurogênese⁸ destaca a importância da BHE na proteção e prevenção de quaisquer fatores que acelerem o processo neurodegenerativo.

Na dolicoectasia (ou dilatação dos grandes vasos sanguíneos), observa-se uma diminuição na elasticidade dos vasos, o que resulta em alterações morfológicas nos vasos, tornando-os disfuncionais⁹ e levando à redução do fluxo sanguíneo no cérebro. Essa redução no fluxo sanguíneo subsequentemente diminui o suprimento de oxigênio e glicose, desencadeando danos à BHE por meio da ativação de astrócitos reativos¹⁰. Quando a lâmina de elastina interna dos vasos é danificada por dolicoectasia¹¹, a estimulação repetida do fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) é necessária para a angiogênese. Isso pode levar à formação de vasos permeáveis e, em última instância, resultar em angiogênese patológica, caracterizada pelo desenvolvimento de vasos defeituosos¹². Durante a angiogênese patológica, quando os vasos sanguíneos se tornam defeituosos, um mecanismo compensatório parece restaurar a integridade do vaso regulando positivamente as proteínas da junção apertada. No entanto, esse processo pode inadvertidamente interromper a BHE quando a integridade estrutural de um vaso sanguíneo é perdida¹³. Isso pode ocorrer por meio de uma maior interrupção da BHE e da promoção da produção de placa amilóide¹⁴. Além disso, o vazamento da periferia pode causar neuroinflamação¹⁵, o que resulta em degeneração neuronal e subsequente perda de memória.

Estruturalmente, a proteção que o BBB fornece é através das junções apertadas que impedem que os agentes xenobióticos entrem no sangue no cérebro. Ao permitir que certas substâncias entrem no cérebro, o BBB o faz principalmente por meio de dois processos principais, difusão passiva ou canais específicos (como canais iônicos e transportadores)¹. Na DA, a pesquisa demonstrou que um sistema vascular disfuncional desempenha um papel significativo na progressão da condição^12,13. A formação de placas beta-amiloide (Aβ) e a neurodegeneração podem resultar da quebra da BHE^12,13 e de distúrbios no fluxo sanguíneo cerebral¹⁶. A redução do fluxo sanguíneo cerebral pode ser observada em idosos com diagnóstico de demência vascular e DA^17,18. Danos à barreira hematoencefálica (BHE), juntamente com um fluxo sanguíneo cerebral disfuncional (FSC), podem contribuir para o aumento da produção da concentração de Aβ no cérebro, acompanhada pela infiltração de materiais estranhos da circulação periférica¹⁹.

Para investigar a patogênese de doenças neurológicas como DA e demência vascular (DV), modelos são desenvolvidos para replicar a doença. Os modelos in vitro são amplamente utilizados, mas carecem do ambiente biológico para modelagem extensiva de doenças, como a população de células mistas, necessitando assim da importância dos modelos in vivo. Os camundongos são comumente usados devido à sua facilidade de manipulação genética na geração de propriedades semelhantes às humanas (por exemplo, patologia) na doença. Com a progressão que foi feita até agora, ainda há uma necessidade contínua de modelos aprimorados para emular fenótipos de doenças, como dilatação de grandes vasos e seu papel na DA. Para tanto, vimos uma oportunidade e modificamos uma técnica que envolvia a injeção de elastase na Cisterna magna de camundongos^20,21. A elastase é uma enzima que demonstrou quebrar a elastina no tecido conjuntivo²² e nas junções apertadas circundantes²³. A Cisterna magna foi escolhida como ponto de injeção por estar localizada diretamente acima do círculo de Willis, o maior vaso sanguíneo do cérebro. Ao injetar elastase na Cisterna magna, podemos comprometer a BHE e os vasos sanguíneos, rompendo as junções apertadas e induzindo a dilatação dos vasos sanguíneos (círculo de Willis)^24,25. A combinação dessa técnica com o uso de um modelo de patologia de camundongo com DA, para melhorar a compreensão da patogênese do componente vascular da DA, pode fornecer informações valiosas sobre as complexas interações e influências entre essas duas patologias distintas.

Estudos anteriores demonstraram casos em que os pacientes apresentam características patológicas de DA e DV, uma condição tipicamente referida como demência mista^26,27. Assim, entender os mecanismos interconectados entre as duas condições pode oferecer uma perspectiva mais abrangente sobre a progressão e manifestação desses distúrbios neurodegenerativos, aumenta nossa compreensão dos mecanismos subjacentes e das possíveis estratégias terapêuticas. Para isso, demonstramos a aplicação da elastase em um modelo de camundongo com patologia da DA (APP^NL-F) para identificar alterações vasculares.