La fibronectina, identificada como factor clave de la disfunción de la barrera cerebral vinculada a APOE4 en la enfermedad de Alzheimer

La alteración de la barrera hematoencefálica (BHE) es una característica temprana de la enfermedad de Alzheimer y es más grave en los portadores del alelo APOE ε4, el principal factor de riesgo genético de la enfermedad de inicio tardío. No estaba claro cómo APOE4 daña los vasos cerebrales. El mismo grupo había descubierto previamente que los portadores de APOE4 acumulan fibronectina en la interfaz entre los astrocitos y los vasos sanguíneos, y que una variante de pérdida de función de FN1 reduce el riesgo de Alzheimer en un 71 %. Este estudio comprueba si la fibronectina es un mediador causal del fallo de la barrera impulsado por APOE4.

El equipo combinó varios sistemas. Tiñeron la corteza prefrontal dorsolateral de 23 cerebros humanos postmortem (controles, con patología cerebrovascular, con Alzheimer o con ambas), ratones knock-in APOE3 y APOE4 de edad avanzada (21-22 meses, n=6 por genotipo), astrocitos y células endoteliales humanos isogénicos derivados de células iPS, cultivos vasculares 3D, proteómica del líquido cefalorraquídeo (LCR), secuenciación de ARN de núcleo único de 52 individuos y pez cebra. Los análisis estadísticos se realizaron a nivel de donante o animal mediante ecuaciones de estimación generalizadas, para evitar inflar la significación con mediciones repetidas de vasos.

La fibronectina fue mayor en los cerebros con patología cerebrovascular (+46,7 %, P=1,8×10⁻⁴). El Alzheimer solo y el Alzheimer junto con patología vascular mostraron tendencias al alza similares (+22,3 % y +21,0 %). Los grupos con patología agrupados aumentaron un 29,1 % frente a los controles (P=8,0×10⁻³). Los ratones APOE4 mostraron aproximadamente un 99 % más de fibronectina vascular que los ratones APOE3, junto con mayor fuga de fibrinógeno y extravasación de dextrano. En cerebros humanos con Alzheimer, la fibronectina se superponía más con la proteína de unión endotelial CDH5, cuya señal global estaba reducida.

Los astrocitos parecen ser la fuente principal. Los astrocitos iPS APOE4/4 produjeron más fibronectina y la depositaron en agregados amorfos en lugar de fibrillas finas, y los cultivos endoteliales APOE4/4 también la expresaron más. En los datos de núcleo único, el 4,7 % de los 413 175 núcleos expresaba FN1, los astrocitos representaban el 22,7 % de esas células y APOE4 produjo el mayor aumento en los astrocitos. La tinción multiplex de más de 1,09 millones de células confirmó una mayor proteína FN1 astrocítica en los cerebros APOE4/4. La fibronectina en el LCR fue mayor en 156 pacientes con Alzheimer que en 139 controles (P=3,3×10⁻⁷). En tejido humano con Alzheimer, APOE aumentó un 64,9 % y FN1 un 30,6 % en donantes APOE4/4 frente a APOE3/3 (n=4 cada grupo).

La inflamación amplificó el efecto. El TNF aumentó FN1 astrocítico a través de NF-κB, y la IL-4 lo revirtió. El TNF y la IL-1β también aumentaron FN1 en las células endoteliales, y los experimentos en pez cebra vincularon las señales inflamatorias y de Aβ42 con la fibronectina gliovascular. El resumen del estudio indica que la acumulación de fibronectina es suficiente para causar fuga de la BHE al alterar la señalización de VEGF, HB-EGF e IGF-1 mediante la actividad de la cinasa de adhesión focal mediada por integrinas. También indica que reducir la fibronectina o restablecer la señalización de factores de crecimiento restauró la función de la barrera in vitro e in vivo.

Hay varias salvedades. FN1 y APOE no coinmunoprecipitaron, por lo que no hay evidencia de unión directa. Los grupos de tejido humano eran pequeños (n=4-6 donantes) y los datos humanos son correlacionales. Los ratones knock-in modelan los efectos de APOE4 sin la patología completa del Alzheimer. No se examinó la ultraestructura de las uniones. La fibronectina es una diana terapéutica plausible, pero no existen datos de intervención en humanos.