La ricerca nel campo della neurologia ha portato alla luce una scoperta rivoluzionaria che sfata il mito dell’isolamento completo del cervello. Attraverso tecniche di imaging all’avanguardia, gli scienziati hanno identificato dei punti di uscita, denominati “arachnoid cuff exit” (ACE), che si rivelano fondamentali per l’eliminazione dei rifiuti cerebrali e l’interazione con il sistema immunitario. Questo studio ha inoltre stabilito un collegamento tra il processo di invecchiamento e il malfunzionamento di questi punti, fornendo nuove intuizioni sullo sviluppo di malattie neurodegenerative. Questa scoperta apre nuove strade per il trattamento di problemi di salute legati al cervello.
La ricerca, condotta da scienziati dell’Università di Washington a St. Louis in collaborazione con il National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), parte del National Institute of Health (NIH), ha evidenziato un collegamento diretto tra il cervello e il suo strato protettivo, la dura madre, concentrandosi sul sistema di eliminazione dei rifiuti cerebrali.
Questi collegamenti potrebbero consentire ai fluidi di rifiuto di lasciare il cervello, esponendolo al contempo alle cellule immunitarie e ad altri segnali provenienti dalla dura madre. Ciò contraddice la convinzione comune che il cervello sia isolato dal suo ambiente circostante da una serie di barriere protettive, che lo mantengono al sicuro da sostanze chimiche pericolose e tossine presenti nell’ambiente.
Il laboratorio del Dr. Daniel S. Reich del NINDS ha utilizzato l’imaging a risonanza magnetica ad alta risoluzione (MRI) per osservare la connessione tra il cervello e i sistemi linfatici del corpo negli esseri umani. Parallelamente, il gruppo del Dr. Jonathan Kipnis ha utilizzato tecniche di imaging cerebrale microscopico e in tempo reale per studiare questi sistemi nei topi.
Utilizzando la MRI, i ricercatori hanno esaminato i cervelli di un gruppo di volontari sani che avevano ricevuto iniezioni di gadobutrol, un colorante magnetico utilizzato per visualizzare interruzioni nella barriera emato-encefalica o altri tipi di danni ai vasi sanguigni. Le grandi vene, note per attraversare la barriera aracnoidea portando via il sangue dal cervello, sono state chiaramente osservate nelle scansioni MRI. Con il progredire della scansione, è apparso un anello di colorante attorno a queste grandi vene che si è lentamente diffuso nel tempo, suggerendo che il fluido potesse passare attraverso lo spazio attorno a queste grandi vene dove attraversano la barriera aracnoidea per entrare nella dura madre.
Il laboratorio del Dr. Kipnis ha fatto osservazioni simili nei topi. Il suo gruppo ha iniettato nei topi molecole che emettono luce. Come negli esperimenti con la MRI, il fluido contenente queste molecole luminescenti è stato visto passare attraverso la barriera aracnoidea dove i vasi sanguigni passavano.
Insieme, i laboratori hanno scoperto una “manica” di cellule che circondano i vasi sanguigni mentre passano attraverso lo spazio aracnoideo. Queste aree, che hanno chiamato punti di uscita ACE, sembrano agire come aree in cui fluidi, molecole e persino alcune cellule possono passare dal cervello alla dura madre e viceversa, senza consentire una completa miscelazione dei due fluidi. In alcune patologie come la malattia di Alzheimer, un’alterata eliminazione dei rifiuti può causare l’accumulo di proteine che causano la malattia. Continuando l’analogia con il sistema fognario, il Dr. Kipnis ha spiegato il possibile collegamento con i punti ACE:
“Se il tuo lavandino è intasato, puoi rimuovere l’acqua dal lavandino o riparare il rubinetto, ma alla fine devi riparare lo scarico,” ha detto. “Nel cervello, gli intasamenti ai punti ACE possono impedire ai rifiuti di uscire. Se possiamo trovare un modo per pulire questi intasamenti, è possibile che possiamo proteggere il cervello.”
Una delle implicazioni dei punti ACE è che sono aree in cui il sistema immunitario può essere esposto a e reagire ai cambiamenti che si verificano nel cervello. Quando ai topi nel laboratorio del Dr. Kipnis è stata indotta una patologia in cui il sistema immunitario attacca la mielina nel loro cervello e nel midollo spinale, le cellule immunitarie potevano essere viste attorno ai punti ACE e persino tra la parete del vaso sanguigno e le cellule della manica; ciò ha portato nel tempo a una rottura del punto ACE stesso. Quando è stata bloccata la capacità delle cellule immunitarie di interagire direttamente con i punti ACE, la gravità dell’infezione è stata ridotta.
“Il sistema immunitario utilizza molecole per comunicare che passano dal cervello alla dura madre,” ha detto Kipnis. “Questo passaggio deve essere strettamente regolato, altrimenti possono verificarsi effetti dannosi sulla funzione cerebrale.”
Reich e il suo team hanno anche osservato un interessante collegamento tra l’età dei partecipanti e la permeabilità dei punti ACE. Nei partecipanti più anziani, più colorante fuoriusciva nel fluido circostante e nello spazio attorno ai vasi sanguigni.
“Questo potrebbe indicare un lento deterioramento dei punti ACE nel corso dell’invecchiamento,” ha detto Reich, “e ciò potrebbe essere rilevante in quanto il cervello e il sistema immunitario possono ora interagire in modi in cui non dovrebbero.”
Il collegamento con l’invecchiamento e la distruzione di una barriera che separa il cervello dal sistema immunitario si accorda con quanto osservato nei topi anziani e nei disturbi autoimmuni come la sclerosi multipla. Questo nuovo collegamento tra il cervello e il sistema immunitario potrebbe anche aiutare a spiegare perché il nostro rischio di sviluppare malattie neurodegenerative aumenta con l’età, ma sono necessarie ulteriori ricerche per confermare questo collegamento.
