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A vasculatura cerebral humana passa por mudanças desenvolvimentais significativas desde o estágio fetal até a idade adulta. Durante o desenvolvimento embrionário e fetal, a rede vascular cerebral é estabelecida através da vasculogênese e angiogênese, sendo esta última o mecanismo primário no sistema nervoso central (SNC). Este processo é rigorosamente regulado por vias de sinalização específicas do SNC e gerais, que orquestram o tempo preciso e o arranjo espacial da complexa rede vascular. À medida que o cérebro se desenvolve, a vasculatura se adapta continuamente ao ambiente neural em mudança, demonstrando um princípio de desenvolvimento integrativo. A vasculatura cerebral fetal é caracterizada por processos angiogênicos ativos e uma barreira hematoencefálica menos madura. À medida que o desenvolvimento progride para a idade adulta, a vasculatura se torna mais especializada, com uma barreira hematoencefálica totalmente formada, extensa cobertura de pericitos e interações recíprocas com neurônios e glia. Estudos recentes de sequenciamento de RNA de célula única revelaram extensa heterogeneidade molecular na vasculatura de cérebros humanos fetais e adultos, fornecendo insights sobre a arquitetura celular e molecular da vasculatura cerebral em desenvolvimento.
vasculatura cerebral desempenha um papel crítico na patogênese de doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer (DA), doença de Parkinson (DP) e esclerose lateral amiotrófica (ELA). Déficits no fluxo sanguíneo cerebral e disfunção da barreira hematoencefálica (BHE) são achados precoces nessas desordens, frequentemente precedendo ou coincidindo com a degeneração neuronal. Na DA, a disfunção vascular é particularmente bem documentada, com estudos mostrando que a deficiência em células vasculares murais coincide com a ruptura da BHE. Este comprometimento vascular pode levar à redução da eliminação de proteínas tóxicas como o beta-amiloide, exacerbando a progressão da doença. Análises recentes de transcriptômica de célula única revelaram profunda disfunção no acoplamento neurovascular e gliovascular como características-chave em várias condições neurodegenerativas, destacando a importância da vasculatura na manutenção da saúde e função cerebral. Compreender essas contribuições vasculares para a neurodegeneração pode fornecer novas vias para diagnóstico precoce e intervenções terapêuticas em múltiplas desordens neurodegenerativas.
Avanços tecnológicos recentes revolucionaram nossa capacidade de mapear e estudar a vasculatura cerebral com detalhes sem precedentes. Técnicas de imagem de microscopia de luz 3D de alta resolução, como imagem de face de bloco e microscopia de fluorescência de folha de luz, agora permitem aos pesquisadores examinar toda a cerebrovasculatura de cérebros de camundongos em resoluções de mícron e submícron. Esses métodos revelaram diferenças marcantes entre estruturas vasculares corticais e subcorticais. Além disso, a Tomografia de Seccionamento Óptico Micro (MOST) permite imagens de cérebro inteiro em níveis submícron, fornecendo atlas mesoscópicos da vasculatura cerebral. Para cérebros humanos, métodos inovadores para isolar núcleos de células vasculares de amostras post-mortem e cirúrgicas permitiram o sequenciamento de RNA de célula única de mais de 150.000 núcleos, gerando perfis abrangentes de expressão gênica da vasculatura cerebral humana. Esses avanços tecnológicos abriram novas fronteiras na neurociência, permitindo aos pesquisadores estudar estruturas subcorticais de difícil acesso, comparar modelos animais com tecido humano e investigar mudanças vasculares em várias condições patológicas.
