Memajukan Pemahaman tentang Kesehatan Penghalang Darah-Otak

 Studi mengungkapkan peran penting astrosit dalam menjaga kesehatan penghalang darah-otak.

Sumber: Virginia Tech

Tengkorak yang keras membantu melindungi otak kita dari cedera fisik.

Selain cangkang luar yang keras, otak memiliki pertahanan internal, termasuk perisai kuat yang disebut sawar darah-otak yang melindungi sel-sel otak dari zat-zat dalam aliran darah yang beracun dan berbahaya bagi sel saraf. Jika sawar darah-otak dilanggar, maka timbul masalah kesehatan.

Sekarang, dalam sebuah studi dengan dampak potensial pada berbagai penyakit neurologis, peneliti Virginia Tech telah memberikan bukti eksperimental pertama dari organisme hidup yang menunjukkan bahwa sel otak berbentuk bintang yang melimpah yang dikenal sebagai astrosit sangat penting untuk penghalang darah-otak. kesehatan.

Penelitian dalam edisi online jurnal GLIA hari ini menilai kembali klaim tradisional tentang peran astrosit di otak dan menegaskan asumsi lama - meskipun baru-baru ini diperdebatkan - bahwa astrosit mendukung sawar darah-otak.

Selain itu, temuan ini memberi para ilmuwan jalan untuk memahami penyakit di mana sering terjadi kerusakan penghalang darah-otak, termasuk cedera otak traumatis, stroke, epilepsi, penyakit Alzheimer, dan penyakit Parkinson.

“Kebocoran penghalang darah-otak adalah masalah pada otak yang menua serta banyak penyakit neurologis yang berbeda,” kata Stefanie Robel, asisten profesor di Fralin Biomedical Research Institute di VTC dan penulis senior studi tersebut.

“Tanpa astrosit, sawar darah-otak menjadi bocor dan tidak efektif, membuat jaringan otak rentan terhadap berbagai kondisi medis. Jika kita tahu apa yang mempertahankan penghalang di otak yang sehat, kita akan dapat lebih memahami apa yang salah dalam cedera otak traumatis dan penyakit Alzheimer - semua masalah kesehatan dengan kerusakan sawar darah-otak. ”

Umumnya, para peneliti menduga astrosit mendukung sawar darah-otak dengan melepaskan faktor-faktor yang membantu menjaga hubungan erat antara sel-sel di sawar tersebut.

Dalam studi baru, para ilmuwan dari Fralin Biomedical Research Institute secara genetik mengablasi sejumlah kecil astrosit pada tikus dewasa untuk menentukan apakah sel-sel itu diperlukan untuk kesehatan penghalang darah-otak.

Para peneliti menggunakan pelacak molekul kecil, menengah, dan besar untuk mengevaluasi permeabilitas penghalang darah-otak. Semua penanda melewati penghalang di beberapa daerah, sementara di daerah lain hanya pelacak kecil yang bocor, menunjukkan bahwa kebocoran terjadi dalam berbagai ukuran.

“Kami sekarang memiliki alat yang hebat untuk mempelajari tentang apa yang sebenarnya dilakukan astrosit di otak orang dewasa,” kata Robel, yang juga asisten profesor di Sekolah Neuroscience Virginia Tech. “Ada kemungkinan kebocoran tersebut tidak terdeteksi dalam penelitian sebelumnya.”

Dalam beberapa tahun terakhir, studi kontradiktif telah muncul di mana para ilmuwan menghilangkan astrosit pada model hewan tanpa indikasi kerusakan pada sawar darah-otak.

Namun, ketika ilmuwan Virginia Tech menggunakan model tikus untuk meniru efek penghilangan astrosit, berbagai tingkat kerusakan penghalang darah-otak permanen terjadi, dengan jumlah kerusakan mungkin sebanding dengan jumlah astrosit ablasi. Dalam skenario ini, para ilmuwan menentukan astrosit tetangga tidak menyelamatkan penghalang darah-otak saat rusak.

Penelitian dimulai setelah para ilmuwan menantang pernyataan yang diterima secara umum dalam ilmu saraf.

"Saya akan membaca artikel ulasan yang mengatakan astrosit mempertahankan sawar darah-otak di otak orang dewasa yang sehat, tetapi jarang diikuti dengan kutipan yang akan menunjukkan bukti langsung dari fakta itu," kata Benjamin Heithoff, penulis pertama belajar dan seorang mahasiswa pascasarjana yang melakukan penelitian di lab Robel di Fralin Biomedical Research Institute.

“Kurangnya bukti itu memberi tahu saya bahwa lapangan tidak cukup menyinggung pernyataan ini,” kata Heithoff. “Asumsi dapat dipertahankan untuk waktu yang lama, dan dibutuhkan studi seperti kami, dengan alat yang lebih sensitif, untuk mengevaluasi kembali. Sekarang kami telah memperkuat asumsi ini dengan data eksperimental langsung, kami telah memposisikan diri untuk mengidentifikasi bagaimana fungsi vital astrosit ini berdampak pada penyakit dan setelah cedera. ”

Sel-sel otak yang disebut astrosit tampak berwarna hijau, dan ungu melambangkan kebocoran penghalang darah-otak. Bersama-sama mereka menunjukkan bahwa kebocoran terjadi di sekitar area di mana astrosit telah terkikis. Sekarang, dalam sebuah studi dengan dampak potensial pada berbagai penyakit neurologis, para ilmuwan Fralin Biomedical Research Institute telah memberikan bukti eksperimental pertama dari organisme hidup yang menunjukkan bahwa astrosit penting untuk kesehatan penghalang darah-otak. Gambar dikreditkan ke Ben Heithoff et al / Virginia Tech.

Kerusakan sawar darah-otak berkorelasi dengan penyakit neurodegeneratif. Dalam kasus cedera otak traumatis atau gegar otak, kerusakan penghalang darah-otak yang dapat terjadi dikaitkan dengan risiko yang lebih tinggi untuk konsekuensi seumur hidup, termasuk penurunan kognitif dan defisit motorik permanen.

“Saat orang mengalami gegar otak, kami biasanya menganggap ini 'cedera ringan'. Tetapi studi lanjutan kami menunjukkan bahwa kebocoran penghalang darah-otak tetap ada di area di mana astrosit tidak berfungsi dengan benar, yang menunjukkan ada disfungsi jangka panjang dan bertahan lama di penghalang, ”kata Heithoff, yang dari Departemen Biologi. Ilmu dari Sekolah Tinggi Sains. “Memahami bagaimana masalah itu terjadi dan bagaimana memperbaikinya adalah pertanyaan kesehatan masyarakat yang penting. Kami harus tahu apa yang membuat penghalang ini berfungsi untuk mengembangkan perawatan yang efektif ketika menjadi tidak berfungsi. "