Unos vasos sanguíneos sanos no sólo son importantes para la salud del corazón.
El bienestar vascular es crítico para la salud cerebral y potencialmente para combatir el deterioro cognitivo relacionado con la edad y las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, según un nuevo estudio dirigido por investigadores de Penn State.
Las conclusiones apuntan a un papel poco estudiado hasta ahora, pero potencialmente crucial, que desempeña la red vascular del cerebro -o infraestructura energética- en la aparición de enfermedades neurodegenerativas.
Han publicado su trabajo en Nature Communications.
Utilizando técnicas de imagen avanzadas, el equipo creó mapas del cerebro de ratones que ilustran cómo las células vasculares y estructuras como los vasos sanguíneos cambian con la edad e identificaron zonas propensas al deterioro.
Cuando los vasos sanguíneos se deterioran, las células nerviosas del cerebro, conocidas como neuronas, se ven privadas de energía, de modo que dejan de funcionar correctamente o mueren.
Esto puede provocar una enfermedad conocida como demencia vascular, la segunda causa más frecuente de deterioro cognitivo en los adultos mayores, y síntomas como trastornos del sueño.

Un mapa detallado de la red vascular del cerebro ayuda a identificar las zonas que se degeneran selectivamente en la vejez

«En algo como la enfermedad de Alzheimer, la muerte celular ya se ha producido en el momento en que se pueden ver cambios vasculares y un encogimiento significativo del cerebro en la resonancia magnética.
Tenemos que comprender cómo cambian estas células y estructuras antes de que se produzca una catástrofe mayor», afirma Yongsoo Kim, profesor asociado de Ciencias Neuronales y del Comportamiento de la Facultad de Medicina de Penn State y autor principal del estudio.
Este estudio proporciona señales tempranas de trastornos neurodegenerativos que podrían conducir a un diagnóstico más precoz y pistas sobre cómo ralentizar el proceso de envejecimiento y los cambios cognitivos.
Según Kim, el envejecimiento es uno de los factores más importantes que intervienen en los trastornos neurodegenerativos.
Sin embargo, los investigadores no saben exactamente cómo el envejecimiento normal modifica el cerebro y, en particular, su vasculatura. A medida que la población envejece, es crucial comprender estos cambios, especialmente en la red de vasos sanguíneos.
Los vasos sanguíneos, concretamente los microvasos, regulan el suministro de oxígeno y energía, así como la eliminación de productos de desecho hacia y desde las neuronas.
A pesar de su importancia, dice Kim, la mayoría de las investigaciones se centran en cómo la estructura y la función de las neuronas degeneran con el tiempo, y no en la vasculatura.
Cuando los investigadores examinan la vasculatura del cerebro, estudian principalmente los vasos sanguíneos más grandes o se centran en una única zona del cerebro de fácil acceso, la corteza somatosensorial.
Y lo que es más importante, las técnicas de imagen típicas, como la resonancia magnética, no tienen la resolución suficiente para ver lo que ocurre en los diminutos vasos sanguíneos, que según los expertos constituyen entre el 80 y el 85% del sistema vascular del cerebro.
Kim y su equipo de investigación crearon un mapa detallado de la red vascular de todo el cerebro de ratón utilizando dos técnicas de cartografía 3D de alta resolución: la tomografía de dos fotones en serie -una técnica que produce una serie de imágenes 2D apiladas- y la microscopía de fluorescencia de lámina de luz, que obtiene imágenes de muestras 3D intactas para visualizar todo el cerebro con una resolución unicelular.
Los científicos examinaron cerebros de ratones jóvenes y viejos para cartografiar los cambios en la vasculatura cerebral durante el proceso normal de envejecimiento.
Al realizar un mapeo de alta resolución con suficiente resolución, los investigadores pueden reconstruir toda la estructura vascular y escanear todo el cerebro para identificar las zonas que degeneran selectivamente con la edad.
Los expertos descubrieron que la zona que examina la mayoría de la gente muestra el menor cambio, mientras que se producen cambios profundos en zonas profundas del cerebro.
Las imágenes mostraron que los cambios en la red vascular no son igual de pronunciados en todo el cerebro.
Más bien se concentraban en el cerebro anterior basal, las capas corticales profundas y la red del hipocampo, lo que sugiere que estas zonas son más susceptibles a la degeneración vascular.
Estas regiones intervienen en la atención, el sueño y el procesamiento y almacenamiento de la memoria, entre otras funciones.

Esperanza para futuros tratamientos de trastornos neurodegenerativos

A medida que el cerebro envejece, la longitud vascular y la densidad de ramificación disminuyen aproximadamente un 10%, lo que sugiere que la red de distribución sanguínea es más escasa.
Además, las arterias de los cerebros más viejos son más curvas que las de los cerebros más jóvenes, lo que puede impedir el flujo sanguíneo, sobre todo en las zonas más alejadas de las arterias principales, como las capas corticales profundas.
El equipo también examinó los cambios funcionales de los vasos y descubrió que el sistema responde más lentamente en los cerebros más viejos.
Esto significa que no puede suministrar energía a las neuronas con la rapidez y facilidad con que las células la necesitan.
También se produce una pérdida de pericitos, un tipo de célula que regula el riego sanguíneo y la permeabilidad de los vasos sanguíneos.
Como resultado, los vasos sanguíneos se vuelven «permeables», comprometiendo la barrera hematoencefálica.
Este estudio se basa en una investigación anterior del grupo en la que cartografiaron la vasculatura del cerebro de un ratón joven.
A continuación, investigarán cómo afectan a la salud vascular y a la función neuronal los cambios cerebrales provocados por la enfermedad de Alzheimer.
En última instancia, esperan que su trabajo conduzca a tratamientos para los trastornos neurodegenerativos.