Desde la complejidad de las redes neuronales hasta las funciones y estructuras biológicas básicas, el cerebro humano solo revela sus secretos a regañadientes. Los avances en neuroimagen y biología molecular han permitido recientemente a los científicos estudiar el cerebro vivo a un nivel de detalle que antes no se podía lograr, desbloqueando muchos de sus misterios. El último descubrimiento, descrito hoy en la revista Cienciases un componente previamente desconocido de la anatomía del cerebro que actúa como una barrera protectora y una plataforma desde la cual las células inmunitarias monitorean el cerebro en busca de infección e inflamación.
El nuevo estudio proviene de los laboratorios de Maiken Nedergaard, codirector del Centro de Neuromedicina Traslacional de la Universidad de Rochester y la Universidad de Copenhague y Kjeld Møllgård, MD, profesor de neuroanatomía en la Universidad de Copenhague. Nedergaard y sus colegas han transformado nuestra comprensión de la mecánica fundamental del cerebro humano y han realizado hallazgos significativos en el campo de la neurociencia, incluido el detalle de las muchas funciones críticas de las células del cerebro llamadas glía que antes se pasaban por alto y el proceso único de eliminación de desechos del cerebro. que el laboratorio denominó sistema glinfático.
«El descubrimiento de una nueva estructura anatómica que segrega y ayuda a controlar el flujo de líquido cefalorraquídeo (LCR) dentro y alrededor del cerebro ahora nos proporciona una apreciación mucho mayor del papel sofisticado que desempeña el LCR no solo en el transporte y eliminación de desechos del cerebro, sino también para apoyar sus defensas inmunitarias», dijo Nedergaard.
El estudio se centra en las membranas que recubren el cerebro, que crean una barrera con el resto del cuerpo y lo mantienen bañado en líquido cefalorraquídeo. La comprensión tradicional de lo que se denomina colectivamente capa meníngea, una barrera compuesta por capas individuales conocidas como duramadre, aracnoides y piamadre.
La nueva capa descubierta por el equipo de investigación con sede en EE. UU. y Dinamarca divide aún más el espacio debajo de la capa aracnoidea, el espacio subaracnoideo, en dos compartimentos, separados por la capa recién descrita, que los investigadores denominan SLYM, una abreviatura de Subaracnoidal LYde tipo anfático METROEmbrane. Si bien gran parte de la investigación en el documento describe la función de SLYM en ratones, también informan su presencia real en el cerebro humano adulto.
El SLYM es un tipo de membrana llamada mesotelio, que se sabe que recubre otros órganos del cuerpo, incluidos los pulmones y el corazón. Los mesotelios normalmente rodean y protegen los órganos y albergan células inmunitarias. La idea de que podría existir una membrana similar en el sistema nervioso central fue una pregunta planteada por primera vez por Møllgård, el primer autor del estudio. Su investigación se centra en la neurobiología del desarrollo y en los sistemas de barreras que protegen el cerebro.
La nueva membrana es muy delgada y delicada, y consta de solo una o unas pocas células de espesor. Sin embargo, SLYM es una barrera estrecha y solo permite el tránsito de moléculas muy pequeñas; parece separar el LCR «limpio» y «sucio». Esta última observación sugiere el papel probable que desempeña SLYM en el sistema glinfático, que requiere un flujo e intercambio controlados de LCR, lo que permite la entrada de LCR fresco mientras elimina las proteínas tóxicas asociadas con el Alzheimer y otras enfermedades neurológicas del sistema nervioso central. Este descubrimiento ayudará a los investigadores a comprender con mayor precisión la mecánica del sistema glinfático, que fue objeto de una subvención reciente de 13 millones de dólares de la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de la Salud al Centro de Neuromedicina Traslacional de la Universidad de Rochester.
El SLYM también parece importante para las defensas del cerebro. El sistema nervioso central mantiene su propia población nativa de células inmunitarias, y la integridad de la membrana evita que entren células inmunitarias externas. Además, el SLYM parece albergar su propia población de células inmunitarias del sistema nervioso central que utilizan el SLYM para la vigilancia en la superficie del cerebro, lo que les permite escanear el LCR en busca de signos de infección.
El descubrimiento de SLYM abre la puerta a un mayor estudio de su papel en la enfermedad cerebral. Por ejemplo, los investigadores señalan que concentraciones más grandes y diversas de células inmunitarias se congregan en la membrana durante la inflamación y el envejecimiento. Cuando la membrana se rompió durante una lesión cerebral traumática, la interrupción resultante en el flujo de LCR afectó el sistema glinfático y permitió que las células inmunitarias del sistema nervioso no central ingresaran al cerebro.
Estas y otras observaciones similares sugieren que enfermedades tan diversas como la esclerosis múltiple, las infecciones del sistema nervioso central y la enfermedad de Alzheimer pueden ser desencadenadas o empeoradas por anomalías en la función SLYM. También sugieren que la administración de fármacos y terapias genéticas al cerebro puede verse afectada por la función SLYM, que deberá tenerse en cuenta a medida que se desarrollen nuevas generaciones de terapias biológicas.
Otros coautores incluyen a Felix Beinlich, Peter Kusk, Leo Miyakoshi, Christine Delle, Virginia Pla, Natalie Hauglund, Tina Esmail, Martin Rasmussen, Ryszard Gomolka y Yuki Mori del Centro de Neuromedicina Traslacional de la Universidad de Copenhague. El estudio fue financiado con fondos de la Fundación Lundbeck, la Fundación Novo Nordisk, el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU., el Programa de Ciencias Human Frontier, la Fundación de Investigación Médica Dr. Miriam y Sheldon G. Adelson y Fundación Simons.