Blood Protein Protects Against Neuronal Damage After Brain Hemorrhage / Le proteine del sangue proteggono dai danni neuronali dopo l'emorragia cerebrale
Blood Protein Protects Against Neuronal Damage After Brain Hemorrhage / Le proteine del sangue proteggono dai danni neuronali dopo l'emorragia cerebrale
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Patients who survive a cerebral hemorrhage may suffer delayed severe brain damage caused by free hemoglobin, which comes from red blood cells and damages neurons. Researchers at the University of Zurich and the University Hospital Zurich have now discovered a protective protein in the body called haptoglobin, which prevents this effect.
Bleeding in the narrow space between the inner and middle meninges is life-threatening. This type of cerebral hemorrhage is normally caused by small protrusions in the major arteries at the base of the brain (aneurysms) that can burst without warning. A third of patients suffering such a hemorrhage, who are often still young, die as a result of the massive increase of pressure inside the skull.
“Even if we manage to stop the bleeding and to stabilize the patients, in the first two weeks after bleeding there can be delayed brain damage. This often leads to severe impairments or can even be fatal,” explains Luca Regli, director of the Department of Neurosurgery at the University Hospital Zurich (USZ).
Free hemoglobin in the cerebrospinal fluid damages neurons
Despite research efforts, until now it has not been possible to prevent these serious consequences of bleeding in the subarachnoid space. An interdisciplinary team of researchers from the University of Zurich (UZH), USZ and the Veterinary Teaching Hospital Zurich have now discovered a promising strategy: haptoglobin, a protective protein found in the blood, binds the hemoglobin that has been released in the cerebrospinal fluid before it can cause damage.
“We observed that in the days after the bleeding, the accumulated blood slowly resolves and the hemoglobin from the degraded red blood cells gets into the cerebrospinal fluid,” says Emanuela Keller, head of the neurosurgery intensive care unit at USZ. This protein, which is normally responsible for transporting oxygen, plays an important role in the occurrence of delayed neurological damage.
“Using patient samples and tests on sheep, we have now been able to show that the hemoglobin leads to vasospasms and penetrates deep into the brain tissue, where it can directly damage neurons,” says study lead Dominik Schaer.
Haptoglobin binds hemoglobin and renders it harmless
The substance that makes hemoglobin so dangerous is iron, which is found in the center of the protein and has a high propensity to undergo chemical reactions. Diseases such as malaria, in which hemoglobin is also released, have led to the human body, in the course of evolution, forming its own protective protein called haptoglobin. In the blood, haptoglobin binds free hemoglobin, thus preventing its toxic effects in blood vessels and kidneys. However, the concentration of haptoglobin in the brain is very low and does not offer enough protection against a cerebral hemorrhage.
By administering purified haptoglobin directly into the cerebrospinal fluid of sheep via a catheter, the researchers were now able to make use of this natural protective mechanism. “We could show that purified haptoglobin prevents vasospasms and blocks free hemoglobin from penetrating the brain tissue,” explains Schaer.
Discovery enables new treatment approach
For patients who suffer bleeding in the subarachnoid space, these results have great medical potential: “We have found a possibility to potentially prevent the toxicity of free hemoglobin after intracranial hemorrhage. This could significantly improve the neurological prognosis and the long-term quality of life for those affected,” says first author Michael Hugelshofer.
Bleeding in the narrow space between the inner and middle meninges is life-threatening. This type of cerebral hemorrhage is normally caused by small protrusions in the major arteries at the base of the brain (aneurysms) that can burst without warning. A third of patients suffering such a hemorrhage, who are often still young, die as a result of the massive increase of pressure inside the skull.
“Even if we manage to stop the bleeding and to stabilize the patients, in the first two weeks after bleeding there can be delayed brain damage. This often leads to severe impairments or can even be fatal,” explains Luca Regli, director of the Department of Neurosurgery at the University Hospital Zurich (USZ).
Free hemoglobin in the cerebrospinal fluid damages neurons
Despite research efforts, until now it has not been possible to prevent these serious consequences of bleeding in the subarachnoid space. An interdisciplinary team of researchers from the University of Zurich (UZH), USZ and the Veterinary Teaching Hospital Zurich have now discovered a promising strategy: haptoglobin, a protective protein found in the blood, binds the hemoglobin that has been released in the cerebrospinal fluid before it can cause damage.
“We observed that in the days after the bleeding, the accumulated blood slowly resolves and the hemoglobin from the degraded red blood cells gets into the cerebrospinal fluid,” says Emanuela Keller, head of the neurosurgery intensive care unit at USZ. This protein, which is normally responsible for transporting oxygen, plays an important role in the occurrence of delayed neurological damage.
“Using patient samples and tests on sheep, we have now been able to show that the hemoglobin leads to vasospasms and penetrates deep into the brain tissue, where it can directly damage neurons,” says study lead Dominik Schaer.
Haptoglobin binds hemoglobin and renders it harmless
The substance that makes hemoglobin so dangerous is iron, which is found in the center of the protein and has a high propensity to undergo chemical reactions. Diseases such as malaria, in which hemoglobin is also released, have led to the human body, in the course of evolution, forming its own protective protein called haptoglobin. In the blood, haptoglobin binds free hemoglobin, thus preventing its toxic effects in blood vessels and kidneys. However, the concentration of haptoglobin in the brain is very low and does not offer enough protection against a cerebral hemorrhage.
By administering purified haptoglobin directly into the cerebrospinal fluid of sheep via a catheter, the researchers were now able to make use of this natural protective mechanism. “We could show that purified haptoglobin prevents vasospasms and blocks free hemoglobin from penetrating the brain tissue,” explains Schaer.
Discovery enables new treatment approach
For patients who suffer bleeding in the subarachnoid space, these results have great medical potential: “We have found a possibility to potentially prevent the toxicity of free hemoglobin after intracranial hemorrhage. This could significantly improve the neurological prognosis and the long-term quality of life for those affected,” says first author Michael Hugelshofer.
ITALIANO
I pazienti che sopravvivono a un'emorragia cerebrale possono soffrire di gravi danni cerebrali ritardati causati dall'emoglobina libera, che proviene da globuli rossi e danneggia i neuroni. I ricercatori dell'Università di Zurigo e dell'Ospedale universitario di Zurigo hanno ora scoperto una proteina protettiva nel corpo chiamata aptoglobina, che impedisce questo effetto.
Il sanguinamento nello stretto spazio tra le meningi interne e centrali è pericoloso per la vita. Questo tipo di emorragia cerebrale è normalmente causata da piccole sporgenze nelle arterie principali alla base del cervello (aneurismi) che possono esplodere senza preavviso. Un terzo dei pazienti che soffrono di tale emorragia, che sono spesso ancora giovani, muore a causa del massiccio aumento della pressione all'interno del cranio.
“Anche se riusciamo a fermare l'emorragia e a stabilizzare i pazienti, nelle prime due settimane dopo l'emorragia può esserci un ritardo del danno cerebrale. Questo spesso porta a gravi menomazioni o può persino essere fatale ", spiega Luca Regli, direttore del Dipartimento di Neurochirurgia presso l'Ospedale Universitario di Zurigo (USZ).
L'emoglobina libera nel liquido cerebrospinale danneggia i neuroni
Nonostante gli sforzi di ricerca, fino ad ora non è stato possibile prevenire queste gravi conseguenze di sanguinamento nello spazio subaracnoideo. Un team interdisciplinare di ricercatori dell'Università di Zurigo (UZH), dell'USZ e del Veterinary Teaching Hospital di Zurigo hanno ora scoperto una strategia promettente: l'aptoglobina, una proteina protettiva presente nel sangue, lega l'emoglobina che è stata rilasciata nel liquido cerebrospinale prima può causare danni.
"Abbiamo osservato che nei giorni successivi all'emorragia, il sangue accumulato si risolve lentamente e l'emoglobina dai globuli rossi degradati entra nel liquido cerebrospinale", afferma Emanuela Keller, capo dell'unità di terapia intensiva di neurochirurgia presso USZ. Questa proteina, che è normalmente responsabile del trasporto di ossigeno, svolge un ruolo importante nel verificarsi di un ritardo neurologico ritardato.
"Utilizzando campioni di pazienti e test su ovini, ora siamo stati in grado di dimostrare che l'emoglobina porta a vasospasmi e penetra in profondità nel tessuto cerebrale, dove può danneggiare direttamente i neuroni", afferma il capo dello studio Dominik Schaer.
L'aptoglobina lega l'emoglobina e la rende innocua
La sostanza che rende l'emoglobina così pericolosa è il ferro, che si trova al centro della proteina e ha un'alta propensione a subire reazioni chimiche. Malattie come la malaria, in cui viene rilasciata anche l'emoglobina, hanno portato il corpo umano, nel corso dell'evoluzione, a formare la propria proteina protettiva chiamata aptoglobina. Nel sangue, l'aptoglobina si lega all'emoglobina libera, prevenendo così i suoi effetti tossici nei vasi sanguigni e nei reni. Tuttavia, la concentrazione di aptoglobina nel cervello è molto bassa e non offre una protezione sufficiente contro un'emorragia cerebrale.
Somministrando l'aptoglobina purificata direttamente nel liquido cerebrospinale delle pecore tramite un catetere, i ricercatori sono stati ora in grado di utilizzare questo meccanismo protettivo naturale. "Potremmo dimostrare che l'aptoglobina purificata impedisce ai vasospasmi e blocca l'emoglobina libera di penetrare nel tessuto cerebrale", spiega Schaer.
La scoperta consente un nuovo approccio terapeutico
Per i pazienti che soffrono di sanguinamento nello spazio subaracnoideo, questi risultati hanno un grande potenziale medico: “Abbiamo trovato la possibilità di prevenire potenzialmente la tossicità dell'emoglobina libera dopo emorragia intracranica. Ciò potrebbe migliorare significativamente la prognosi neurologica e la qualità della vita a lungo termine per le persone colpite ", afferma il primo autore Michael Hugelshofer.
Da:
Commenti
Posta un commento