Büyük Damar Aracılı Serebrovasküler Disfonksiyonu Modellemek için Farelerde Dolichoectaziyi İndüklemek İçin Görsel Bir Yaklaşım

Serebral kılcal damarları kaplayan mikrovasküler endotel hücreleri, beyin dolaşımına çevre ile neyin girdiğini veya neyin çıktığını düzenlemede çok önemli bir rol oynayan kan-beyin bariyerini (BBB)¹ oluşturmak için ana bileşenlerdir. Sinir dokusu için gerekli olan temel besin maddelerinin BBB’ye girmesine izin verilirken, glutamat gibi bazı esansiyel amino asitler beyinden atılır, çünkü yüksek konsantrasyonlar beyin dokusunda kalıcı nörouyarıcı hasara neden olabilir². Normal fizyolojik koşullar altında, BBB, albümin ^3,4 ve protrombin gibi plazma proteinlerinin beyne girmesini sınırlar, çünkü bunlar zararlı etkilere sahip olabilir ^5,6,7. Son olarak, BBB beyni, gıda veya çevreden gelen ksenobiyotikler gibi periferde dolaşan nörotoksinlerden korur¹. Genel olarak, beyin dokularına verilen hasar geri döndürülemez ve düşük nörojenez^{seviyeleri 8} ile ilişkili yaşlanma, BBB’nin nörodejeneratif süreci hızlandıran herhangi bir faktörün korunmasında ve önlenmesinde önemini vurgulamaktadır.

Dolichoectasia’da (veya büyük kan damarı dilatasyonunda), damar elastikiyetinde bir azalma gözlenir, bu da damarların morfolojik değişikliklere uğramasına neden olur, böylece onları işlevsiz hale getirir⁹ ve beyindeki kan akışının azalmasına neden olur. Kan akışındaki bu azalma daha sonra oksijen ve glikoz kaynağını azaltır ve sonuçta reaktif astrositlerin¹⁰ aktivasyonu yoluyla BBB’ye zarar verir. Damarların iç elastin laminası dolikoektazi^11’den hasar gördüğünde, anjiyogenez için vasküler endotelyal büyüme faktörünün (VEGF) tekrar tekrar uyarılması gereklidir. Bu, sızdıran damarların oluşumuna yol açabilir ve sonuçta kusurlu damarların gelişimi ile karakterize edilen patolojik anjiyogenez ile sonuçlanabilir¹². Patolojik anjiyogenez sırasında, kan damarları kusurlu hale geldiğinde, sıkı bağlantı proteinlerini yukarı regüle ederek damar bütünlüğünü yeniden sağlamak için telafi edici bir mekanizma ortaya çıkar. Bununla birlikte, bu işlem, bir kan damarının yapısal bütünlüğü kaybolduğunda yanlışlıkla BBB’yi bozabilir¹³. Bu, BBB’yi daha da bozarak ve amiloid plak¹⁴ üretimini teşvik ederek ortaya çıkabilir. Ek olarak, çevreden sızıntı nöroinflamasyona¹⁵ neden olabilir, bu da nöronal dejenerasyon ve ardından hafıza kaybı ile sonuçlanır.

Yapısal olarak BBB’nin sağladığı koruma, ksenobiyotik ajanların kandan beyne girmesini önleyen sıkı bağlantılardan geçer. Belirli maddelerin beyne girmesine izin verirken, BBB bunu esas olarak iki ana süreç, pasif difüzyon veya belirli kanallar (iyon kanalları ve taşıyıcılar gibi) yoluyla ^yapar1. AD’de araştırmalar, işlevsiz bir vasküler sistemin durumun ilerlemesinde önemli bir rol oynadığını göstermiştir^12,13. Amiloid-beta (Aβ) plaklarının oluşumu ve nörodejenerasyon, BBB’nin^12,13 parçalanmasından ve serebral kan akışındaki¹⁶ bozukluklardan kaynaklanabilir. Vasküler demans tanısı alan ve AD^17,18 tanısı alan yaşlı bireylerde serebral kan akımında azalma görülebilir. Disfonksiyonel bir serebral kan akışı (CBF) ile birlikte kan-beyin bariyerinin (BBB) hasar görmesi, periferik dolaşımdan yabancı maddelerin sızması ile birlikte beyinde Aβ konsantrasyonunun artmasına katkıda bulunabilir¹⁹.

AH ve vasküler demans (VaD) gibi nörolojik hastalıkların patogenezini araştırmak için, hastalığı tekrarlamak için modeller geliştirilmiştir. İn vitro modeller yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak karışık hücre popülasyonu gibi kapsamlı hastalık modellemesi için biyolojik ortamdan yoksundur, bu nedenle in vivo modellerin önemini gerektirir. Fareler, hastalıkta insan benzeri özellikler (örneğin patoloji) oluşturmada genetik manipülasyon kolaylığı nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Şimdiye kadar kaydedilen ilerlemeyle birlikte, büyük damar dilatasyonu ve bunların AH’deki rolü gibi hastalık fenotiplerini taklit etmek için geliştirilmiş modellere hala ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla, bir fırsat gördük ve farelerin Cisterna magna’sına elastaz enjeksiyonunu içeren bir tekniği değiştirdik^20,21. Elastaz, bağ dokusunda²² ve çevredeki sıkı bağlantılarda²³ elastini parçaladığı gösterilen bir enzimdir. Cisterna magna, beyindeki en büyük kan damarı olan Willis çemberinin hemen üzerinde yer alması nedeniyle enjeksiyon noktası olarak seçildi. Cisterna magna’ya elastaz enjekte ederek, sıkı bağlantıları parçalayarak ve kan damarlarının genişlemesini indükleyerek (Willis çemberi) BBB ve kan damarlarını tehlikeye ^{atabiliriz24,25}. AD’nin vasküler bileşeninin patogenezinin daha iyi anlaşılması için bu tekniğin bir AD fare patoloji modelinin kullanımıyla birleştirilmesi, bu iki farklı patoloji arasındaki karmaşık etkileşimler ve etkiler hakkında değerli bilgiler sağlayabilir.

Önceki çalışmalar, hastaların tipik olarak karışık demans olarak adlandırılan bir durum olan AD ve VaD’nin hem patolojik özelliklerini sergilediği durumları göstermiştir^26,27. Bu nedenle, her iki durum arasındaki birbirine bağlı mekanizmaları anlamak, bu nörodejeneratif bozuklukların ilerlemesi ve tezahürü hakkında daha kapsamlı bir bakış açısı sunabilir, altta yatan mekanizmaları ve potansiyel terapötik stratejileri anlamamızı geliştirir. Bu amaçla, vasküler değişiklikleri tanımlamak için bir AD patoloji fare modelinde (App^NL-F) elastaz uygulamasını gösteriyoruz.