Evaluación de un sistema ex vivo para el estudio del transporte de la hormona plasmática ghrelina a través de la barrera sangre-líquido cefalorraquídeo - D'Arcangelo, Micaela (2021)
La ghrelina es una hormona peptídica octanoilada secretada principalmente por las células endocrinas del estómago (Kojima et al., 1999). La ghrelina actúa a través de un receptor acoplado a la proteína G, denominado receptor de ghrelina o receptor de secretagogos de la hormona del crecimiento (GHSR), que se encuentra altamente expresado en la hipófisis y el cerebro (Zigman et al., 2006). La ghrelina actúa en el sistema nervioso central, donde regula la secreción de la hormona del crecimiento, la ingesta de alimentos, la homeostasis de la glucosa en la sangre y las respuestas al estrés, entre otras funciones (Yanagi et al., 2018). Dado que la ghrelina accede al cerebro desde la sangre (Cabral et al., 2017), debe ocurrir un transporte de la hormona desde el compartimiento plasmático al cerebro para que pueda acceder a sus blancos neuronales. El cerebro contiene múltiples núcleos sensibles a la ghrelina bien caracterizados; sin embargo, la accesibilidad de la ghrelina plasmática al cerebro es sorprendentemente baja (Cabral et al., 2015; Perello et al., 2018). Para acceder al cerebro, la ghrelina podría cruzar la barrera hematoencefálica, difundir a través de los capilares fenestrados en los órganos circunventriculares (OCV) o cruzar la barrera de sangre-líquido cefalorraquídeo (LCR) (Perello et al., 2018). El transporte de ghrelina desde la sangre al cerebro a través de la barrera hematoencefálica es muy bajo en condiciones normales (Banks et al., 2002). La ghrelina plasmática extravasa pasivamente de los capilares fenestrados de los OCV, como la eminencia media del hipotálamo (ME) y el área postrema (AP) (Cabral et al., 2014, 2017; Schaeffer et al., 2013). Sin embargo, este mecanismo de entrada limita la acción de la ghrelina a los objetivos neuronales ubicados en la cercanía de los capilares fenestrados. En particular, la ghrelina plasmática puede difundir desde los capilares fenestrados de la ME, que se ramifican a la región ventromedial del núcleo arcuato vecino (ARC), y actúan sobre las neuronas orexigénicas, o desde capilares fenestrados de la AP, donde activa neuronas que expresan GHSR (Cabral et al., 2014, 2017; Schaeffer et al., 2013). De relevancia para este plan es el hecho que nuestro laboratorio recientemente mostró que la ghrelina plasmática se puede transportar selectivamente a través de la barrera sangre-LCR y alcanzar el LCR (Uriarte et al., 2019). Debido a que la monocapa de células ependimales que recubren la mayoría de los ventrículos cerebrales carece de uniones estrechas (Mullier et al., 2010), la ghrelina del LCR puede difundir al parénquima cerebral periventricular y alcanzar conjuntos adicionales de neuronas que expresan GHSR que no son fácilmente accesibles por difusión simple desde el plasma. Por lo tanto, la barrera sangre-LCR parece jugar un papel clave para las acciones centrales de la ghrelina. La barrera sangre-LCR está formado por los plexos coroideos y los tanicitos tipo β hipotalámicos. Los plexos coroideos están formados por una capa de células epiteliales cuboidales que rodea un lecho de capilares fenestrados en los ventrículos cerebrales y produce LCR. Los tanicitos hipotalámicos de tipo β son células ependimales bipolares especializadas que recubren el piso del tercer ventrículo y comunican el LCR con el espacio extracelular ventral de la EM. La barrera sangre-LCR no permite la difusión libre de ghrelina plasmática al LCR, como lo indica el hecho de que los niveles de ghrelina en el LCR son significativamente más pequeños que los niveles de ghrelina plasmática (Grouselle et al., 2008; Uriarte et al., 2019). Por otra parte, existen evidencias experimentales que indican que la barrera sangre-LCR transporta selectivamente la ghrelina circulante hacia el cerebro (Perello et al., 2018). En ovejas, los niveles de ghrelina en LCR muestran un perfil pulsátil, con aproximadamente la mitad de los picos en el LCR observados después de los picos en los niveles plasmáticos (Grouselle et al., 2008). En ratones, la ghrelina fluorescente inyectada periféricamente se encuentra internalizada en ambos tipos de células de la barrera sangre-LCR, y el análisis de tiempo-respuesta mostró que el trazador inyectado sistémicamente alcanza rápidamente el ARC ventromedial, y luego más lentamente accede al parénquima hipotalámico adyacente al tercer ventrículo (Uriarte et al., 2019). Además, los estudios en ratones mostraron que los niveles de ghrelina en el LCR aumentan después de la administración sistémica de la hormona, y que el efecto orexigénico de la ghrelina administrada periféricamente se reduce parcialmente por el inmunobloqueo de la ghrelina en el LCR (Uriarte et al., 2019). Los mecanismos moleculares por los cuales la barrera sangre-LCR transporta la ghrelina al cerebro siguen siendo inciertos. Un estudio in vitro que utilizó cultivos primarios de tanicitos de rata encontró que estas células internalizan la ghrelina fluorescente a través de una vía dependiente de clatrina (Collden et al., 2015). Sorprendentemente, un estudio reciente encontró que el transporte de ghrelina a través de la barrera hematoencefálica no requiere la presencia de GHSR (Rhea et al., 2018). Aquí, se realizan algunos estudios ex vivo para probar la hipótesis de que el transporte de ghrelina a través de la barrera sangre-LCR se produce de una manera dependiente de GHSR.