Descubrimiento IMP de Medicina Experimental

Los anestésicos inhalados aumentan la permeabilidad de la barrera hematoencefálica

05 de octubre de 2021

En casi todos los órganos, las sustancias pueden pasar fácilmente de la circulación al tejido. Solo el cerebro controla fuertemente la importación de sustancias extrañas. La barrera hematoencefálica permite que solo unas pocas sustancias entren sin control. Un ejemplo de tales sustancias son los anestésicos. Durante mucho tiempo se ha sospechado que los anestésicos por inhalación como el isoflurano afectan la barrera hematoencefálica. Un equipo de científicos del Instituto Max Planck de Medicina Experimental en Göttingen dirigido por Gesine Saher ha descubierto que el isoflurano activa una vía de importación a través de la barrera hematoencefálica. El isoflurano apoya la quimioterapia de tumores cerebrales en ratones. Este sistema de administración de medicamentos podría usarse para tratar muchas enfermedades del sistema nervioso.

Los vasos sanguíneos forman una red de rutas de suministro a través del tejido cerebral. Un sistema sofisticado en la barrera hematoencefálica permite que solo las sustancias deseadas, como los nutrientes, ingresen al cerebro. En los vasos sanguíneos, las células endoteliales forman uniones estrechas entre sí para evitar el flujo incontrolado de moléculas. Además de actuar como una barrera física, la barrera hematoencefálica contiene numerosos sistemas de transporte. Estos aseguran la importación específica de las sustancias requeridas y la excreción inmediata de sustancias extrañas.

Si bien la barrera hematoencefálica garantiza un rendimiento óptimo de las células nerviosas en condiciones normales, plantea un problema cuando se trata de enfermedades del sistema nervioso (por ejemplo, tumores cerebrales). El control estricto de las entradas y salidas impide la importación de medicamentos (por ejemplo, agentes quimioterapéuticos) al lugar de acción. A pesar de los grandes esfuerzos de investigación para identificar herramientas de administración de fármacos, la terapia farmacológica de los tumores cerebrales a menudo es poco efectiva. Desde hace tiempo se sabe que los pacientes pueden desarrollar déficits neurológicos después de la cirugía realizada bajo anestesia general. "Ciertos anestésicos pueden interferir con la función cerebral al actuar sobre la barrera hematoencefálica", explica Gesine Saher.


Las células tumorales (verdes) crecen de forma invasiva en el tejido cerebral a lo largo de los vasos sanguíneos (rojo).

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Las células tumorales (verdes) crecen de forma invasiva en el tejido cerebral a lo largo de los vasos sanguíneos (rojo).

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Saher y su grupo de trabajo en el Instituto Max Planck de Medicina Experimental en Gotinga investigan el papel del colesterol y otros lípidos en el sistema nervioso en condiciones fisiológicas y patológicas. Junto con un equipo internacional de investigadores de Göttingen, Münster, Oldenburg y Friburgo, exploraron cómo el isoflurano anestésico por inhalación afecta los lípidos de membrana de las células endoteliales.

En su estudio, los investigadores utilizaron microscopía a nanoescala para mostrar que ciertas áreas de la membrana que son particularmente ricas en colesterol fueron alteradas por el isoflurano. Estos compartimentos de membrana, también conocidos como "balsas lipídicas de membrana", pueden servir como plataforma para el transporte a granel utilizando caveotinas. Sin embargo, este pasaje se inhibe en el cerebro. "Queríamos averiguar si el transporte mediado por caveolina es responsable del aumento de la permeabilidad de la barrera hematoencefálica causada por el isoflurano", explica Lena Spieth, colega de Saher y autora principal del estudio. De hecho, la exposición al isoflurano no logró aumentar la permeabilidad de la barrera hematoencefálica en ratones transgénicos en los que la caveorina-1 había sido eliminada.

Tanto la concentración del anestésico como la duración de la anestesia determinaron críticamente la seguridad de la aplicación de isoflurano. La exposición prolongada a altas dosis de isoflurano condujo a edema, depósitos de líquido alrededor de los vasos sanguíneos del cerebro. Cuando se usa con moderación, la barrera hematoencefálica se restableció inmediatamente después de apagar la anestesia. "A través de la aplicación moderada de isoflurano, podemos controlar la permeabilidad de la barrera hematoencefálica como si con un interruptor se tratara", explica Spieth.

La quimioterapia de un modelo de tumor cerebral se mejoró mediante anestesia simultánea con isoflurano. "Nuestros resultados en ratones revelan anestésicos volátiles como un nuevo factor potencial en la terapia farmacológica de las enfermedades del sistema nervioso central", dice Spieth. "Los estudios futuros mostrarán si este tratamiento se puede transferir a los humanos", agrega Saher, líder del equipo de investigación.

 
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