Pesquisadores identificaram novos substratos de gelatinase envolvidos na função de barreira astroglial. Na neuroinflamação, as células imunes, como os leucócitos, atravessam a barreira hematoencefálica. Uma chave para essa capacidade são as metaloproteinases da matriz das gelatinases MMP-2 e MMP-9. Até agora, os substratos das enzimas envolvidas no processo eram desconhecidos.

Agora, usando uma abordagem secretoma baseada em espectrometria de massa sensível, pesquisadores da Universidade de Münster e do Hospital da Universidade de Bonn (UKB) conseguiram identificar centenas dessas moléculas que são clivadas da superfície celular dos astrócitos. Ao fazer isso, eles geraram um banco de dados exclusivo de substratos MMP-2/-9 específicos para a formação e manutenção da barreira, bem como a comunicação entre astrócitos e neurônios. Os resultados foram publicados na revista Science Advances .

As células endoteliais na parede interna dos vasos sanguíneos cerebrais formam uma barreira protetora para o cérebro por meio de junções fortemente ligadas. No entanto, sem os astrócitos subjacentes, uma forma de células gliais, uma barreira hematoencefálica (BBB) ??totalmente funcional não pode se formar.

Na neuroinflamação, as camadas endotelial e astroglial são molecular e funcionalmente duas barreiras distintas para invadir glóbulos brancos , conhecidos como leucócitos. No entanto, estudos em esclerose múltipla (EM) mostram que os sintomas da doença não se desenvolvem até que as células imunes também tenham penetrado na camada astroglial.

"Isso ressalta sua importante contribuição para a integridade funcional do BBB, bem como sua independência da barreira endotelial", diz a Prof. Lydia Sorokin, diretora do Instituto de Química Fisiológica e Patobioquímica da Universidade de Münster. "Mas, em contraste com a penetração de leucócitos na barreira endotelial, tem havido pouco conhecimento dos processos subsequentes na camada astroglial."

Sabe-se que as gelatinases, MMP-2 e MMP-9 regulam a invasão de leucócitos no cérebro durante a neuroinflamação. A atividade dessas duas enzimas de clivagem de proteínas é, portanto, um marcador precoce de invasão do parênquima cerebral por essas células imunes - até o momento, o único marcador específico de neuroinflamação em andamento.

"As evidências sugerem que MMP-2 e MMP-9 têm efeitos positivos e negativos na BBB. Portanto, decifrar sua especificidade de substrato no limite do parênquima cerebral contribuirá para a compreensão dos processos moleculares essenciais para a função de barreira astroglial", disse Sorokin.

Identificar os locais de clivagem da enzima é um desafio. A equipe de pesquisa contou com avanços recentes em, entre outras coisas, espectrometria de massa (MS) para analisar o secretoma – um método que pode detectar de forma abrangente as proteínas secretadas pelas células . Neste estudo, eles desenvolveram ainda mais este método para identificar clivagens proteolíticas de proteínas associadas à membrana celular.

"Nossa abordagem detecta fragmentos de proteínas liberadas extracelularmente independentemente de enriquecimentos bioquímicos e, portanto, é particularmente sensível", disse o Prof. Felix Meissner, diretor do Instituto de Imunidade Inata do UKB. Usando uma abordagem customizada de secretoma MS, a equipe identificou duas classes principais de compostos liberados por MMP-2/MMP-9 da superfície celular de astrócitos. A validação desses novos substratos de neuroinflamação foi realizada no modelo de camundongo de esclerose múltipla e em amostras humanas de EM.

No geral, a combinação da abordagem do secretoma MS com o conhecimento da barreira astroglial fornece um banco de dados exclusivo de substratos de gelatinase previamente desconhecidos que provavelmente contribuem para a função de barreira do limite astroglial. Além disso, evidências sugerem que a atividade de MMP-2/MMP-9 também pode influenciar a comunicação entre astrócitos e neurônios.

"Nossa abordagem para identificar processos proteolíticos que controlam a função da barreira astroglial funciona e oferece oportunidades para pesquisas futuras para entender a natureza molecular da barreira astroglial e sua contribuição para o BBB", disse Meissner.