Биология

Стволовые клетки мозга обманули гематоэнцефалический барьер

Стволовые клетки мозга обманули гематоэнцефалический барьер

Licht et al. / eLife, 2020

Группа израильских биологов обнаружила, что барьер между кровью и тканями головного мозга не так прочен и непроницаем для крупных веществ, как считалось ранее. Они заметили, что нейрональные стволовые клетки своими отростками напрямую контактируют с клетками стенки сосудов. Более того, стволовые клетки, судя по всему, заставляют стенку сосудов захватывать и переносить им вещества из крови. Такая транспортировка также оказалась неизбирательной: внутрь нервной ткани в эксперименте попали не только красители и безвредные углеводы, но и препарат для химиотерапии. Работа опубликована в журнале eLife.

В головном мозге взрослого млекопитающего есть две зоны, в которых сосредоточены предшественники нервных клеток: обонятельная луковица и зубчатая извилина гиппокампа. Понять, насколько активно они делятся в течение жизни организма, непросто, но, судя по всему, большую часть времени они проводят в состоянии покоя, хотя в некоторых экспериментах ученые обнаруживали, что нейрогенез в гиппокампе может усиливаться или, наоборот, тормозиться — например, после переливания мышам крови от молодых или старых собратьев соответственно.

Как именно нейрональные стволовые клетки в гиппокампе реагируют на состав крови, непонятно. Теоретически, они должны быть отделены от крови гематоэнцефалическим барьером — преградой, которая состоит из стенки сосуда и межклеточного вещества. Поэтому возможно лишь два пути, посредством которых кровь может действовать на стволовые клетки. Либо они нарушают барьер, дотягиваясь до сосуда напрямую, либо кровь действует на клетки стенки сосуда, а они уже выделяют свои сигнальные вещества в ткань головного мозга.

Тамар Лихт (Tamar Licht) вместе с коллегами из Еврейского университета в Иерусалиме воспользовались линией генетически модифицированных мышей, у которых красный флуоресцентный белок производят только нейрональные стволовые клетки. Эти клетки по форме напоминают дерево: тело их лежит в одном клеточном слое («крона»), а длинный отросток («ствол») уходит в другой слой, где дает множество мелких отростков, функции которых остаются неясны. Исследователи рассмотрели срезы мышиного гиппокампа в электронный микроскоп и обнаружили, что эти мелкие отростки окружают кровеносные сосуды.

Гистологический срез гиппокампа (справа) и результат моделирования (слева). Темные клетки — нейральные стволовые клетки гиппокампа (в модели окрашены зеленым). Сосуды окрашены красным.

Licht et al. / eLife, 2020

Как правило, между нейроном и просветом капилляра есть по меньшей мере два слоя — клетка эндотелия (стенки сосуда) и базальная мембрана (слой межклеточного вещества), иногда добавляются и другие клетки, окружающие сосуд. Но рассмотрев внимательно срезы гиппокампа, авторы работы заметили, что базальная мембрана непрерывно покрывает только 30 процентов поверхности сосудов, в остальных же местах образуются «дырки», куда могут проникнуть отростки стволовых клеток.

Таким образом, оказалось, что в гиппокампе гематоэнцефалический барьер тоньше, чем положено, и местами состоит только из одной клетки эндотелия. Исследователи ввели в кровь мышей краситель, а затем снова рассмотрели срезы гиппокампа и заметили, что через клетки эндотелия идет активный транспорт — в их цитоплазме нашлось множество мембранных пузырьков с красителем. Причем их особенно много было в тех клетках, которые напрямую контактировали с нейрональными стволовыми.

Авторы работы попробовали «скормить» нейрональным стволовым клеткам и другие вещества. Сначала они ввели в кровь мышей высокомолекулярный декстран — углевод, который обычно не проходит через гематоэнцефалический барьер. И действительно, в остальных областях мозга его обнаружили только в просвете сосудов, но в гиппокампе он нашелся и внутри клеток эндотелия, и внутри отростков стволовых клеток. Затем другим мышам ввели доксорубицин — это распространенное средство для химиотерапии, прием которого обычно вызывает когнитивные нарушения в качестве побочного эффекта. Оказалось, что доксорубицин тоже попадает внутрь нейральных стволовых клеток.

Проникновение высокомолекулярного углевода (окрашен красным) в гиппокамп. Зеленым помечены нейральные стволовые клетки, белым — клетки эндотелия.

Licht et al. / eLife, 2020

Таким образом, исследователи обнаружили, что гематоэнцефалический барьер не во всех местах такой прочный, как считалось ранее. Причем он оказывается проницаем в самом «нежном» месте мозга — там, где к нему напрямую прилегают отростки стволовых клеток. Более того, судя по всему, нейрональные стволовые клетки каким-то образом заставляют клетки эндотелия передавать им вещества из крови. Но транспорт этот оказывается не избирателен — внутрь мозга попадают вещества разного размера, как полезные для клеток, так и губительные. Этот факт объясняет, почему некоторые препараты могут в качестве побочного эффекта угнетать нейрогенез, но заодно дает надежду на то, что можно найти способ нейрогенез стимулировать искусственно.

Ранее ученые выяснили, что нейрогенез в гиппокампе необходим для консолидации памяти во сне. Также в нейральных стволовых клетках нашли переключатель, который заставляет их размножаться и превращаться в нейроны. Кроме того, оказалось, что на нейрогенез может благотворно воздействовать не только переливание «молодой крови», но и пересадка «старых микробов» из кишечника.

Источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть