La fibronectina identificata come fattore chiave della rottura della barriera cerebrale legata ad APOE4 nella malattia di Alzheimer

La rottura della barriera ematoencefalica (BBB) è una caratteristica precoce della malattia di Alzheimer ed è più marcata nei portatori dell'allele APOE ε4, il principale fattore di rischio genetico per la forma a esordio tardivo. Non è ancora chiaro come APOE4 danneggi i vasi cerebrali. Lo stesso gruppo aveva già scoperto che i portatori di APOE4 accumulano fibronectina all'interfaccia tra astrociti e vasi sanguigni, e che una variante di *FN1* con perdita di funzione riduce il rischio di Alzheimer del 71%. Questo studio verifica se la fibronectina sia un mediatore causale del cedimento della barriera indotto da APOE4.

Il gruppo ha combinato diversi sistemi. Ha colorato la corteccia prefrontale dorsolaterale di 23 cervelli umani post mortem (controlli, patologia cerebrovascolare, Alzheimer o entrambe), topi knock-in APOE3 e APOE4 anziani (21-22 mesi, n=6 per genotipo), astrociti e cellule endoteliali isogenici derivati da cellule iPS umane, colture vascolari 3D, la proteomica del liquido cerebrospinale (CSF), il sequenziamento dell'RNA a singolo nucleo di 52 individui e il zebrafish. Le analisi statistiche sono state condotte a livello di donatore o di animale con equazioni di stima generalizzate, per evitare di gonfiare la significatività con misurazioni ripetute dei vasi.

La fibronectina era più elevata nei cervelli con patologia cerebrovascolare (+46,7%, P=1,8×10⁻⁴). L'Alzheimer da solo e l'Alzheimer associato a patologia vascolare hanno mostrato tendenze simili all'aumento (+22,3% e +21,0%). I gruppi con patologia, considerati insieme, presentavano un aumento del 29,1% rispetto ai controlli (P=8,0×10⁻³). I topi APOE4 mostravano circa il 99% in più di fibronectina vascolare rispetto ai topi APOE3, insieme a una maggiore fuoriuscita di fibrinogeno e a una maggiore extravasazione di destrano. Nei cervelli umani con Alzheimer, la fibronectina si sovrapponeva maggiormente alla proteina giunzionale endoteliale CDH5, il cui segnale complessivo era ridotto.

Gli astrociti sembrano essere la fonte principale. Gli astrociti iPS APOE4/4 producevano più fibronectina e la depositavano come aggregati amorfi anziché come fibrille sottili; anche le colture endoteliali APOE4/4 ne esprimevano di più. Nei dati a singolo nucleo, il 4,7% di 413.175 nuclei esprimeva *FN1*, gli astrociti costituivano il 22,7% di queste cellule e APOE4 produceva l'aumento maggiore negli astrociti. La colorazione multiplex di oltre 1,09 milioni di cellule ha confermato una maggiore proteina FN1 astrocitaria nei cervelli APOE4/4. La fibronectina nel CSF era più alta in 156 pazienti con Alzheimer rispetto a 139 controlli (P=3,3×10⁻⁷). Nel tessuto umano con Alzheimer, APOE è aumentato del 64,9% e *FN1* del 30,6% nei donatori APOE4/4 rispetto agli APOE3/3 (n=4 ciascuno).

L'infiammazione ha amplificato l'effetto. TNF ha aumentato *FN1* astrocitario tramite NF-κB, e IL-4 ha invertito l'effetto. Anche TNF e IL-1β hanno aumentato *FN1* nelle cellule endoteliali, e gli esperimenti sul zebrafish hanno collegato i segnali infiammatori e di Aβ42 alla fibronectina gliovascolare. L'abstract riporta che l'accumulo di fibronectina è sufficiente a causare perdita della BBB, interrompendo la segnalazione di VEGF, HB-EGF e IGF-1 attraverso l'attività della chinasi di adesione focale mediata dalle integrine. Riporta inoltre che ridurre la fibronectina o ripristinare la segnalazione dei fattori di crescita ha recuperato la funzione di barriera in vitro e in vivo.

Si applicano diversi limiti. FN1 e APOE non si sono co-immunoprecipitati, quindi non vi è evidenza di un legame diretto. I gruppi di tessuto umano erano piccoli (n=4-6 donatori) e i dati umani sono correlazionali. I topi knock-in modellano gli effetti di APOE4 senza la patologia di Alzheimer completa. L'ultrastruttura delle giunzioni non è stata esaminata. La fibronectina è un bersaglio terapeutico plausibile, ma non esistono dati di intervento sull'uomo.