Гематоэнцефалический барьер: эндотелий вместо иммунной системы

Исследователи из нескольких Национальных институтов здравоохранения, изучая рыбок данио рерио, обнаружили, что клеточные популяции в гематоэнцефалическом барьере, которые защищают мозг от болезнетворных микроорганизмов и вредных веществ, представляют собой не иммунные клетки, как думали прежде, а, скорее всего, клетки системы кровообращения. Эта фундаментальная находка, опубликованная в eLife, может стать важным открытием, помогающим понять возрастные изменения работы мозга и то, как ВИЧ инфицирует этот орган.

Это изображение мозга взрослых рыбок данио-рерио, на котором зелёным показаны флуоресцентные гранулярные периваскулярные клетки (FGPs) и розовым – кровеносные сосуды. Источник: National Institutes of Health


Гематоэнцефалический барьер – это слои клеток, которые выстилают внутри и снаружи кровеносные сосуды головного мозга и не дают веществам из крови проникать в ткани. Внутренний слой клеток представляет собой эпителиальная ткань – эндотелий, который есть во всех кровеносных сосудах организма. В сосудах мозга соседние эндотелиальные клетки образуют плотный барьер, который предотвращает попадание токсинов и микроорганизмов в орган. Но они не единственные.

Есть ещё одна особая популяция клеток, которая покрывает мозговые капилляры снаружи. Учёные полагают, что она тоже играет защитные функции. Эти клетки наподобие макрофагов поглощают токсины, клеточные отходы и микробы, а затем упаковывают их структуры, называемые везикулами (пузырьками). Эти сторожевые клетки называются флуоресцентными гранулярными периваскулярными клетками (FGPs), так как везикулы испускают жёлтое свечение под воздействием света.

Учёные доказали, что FGPs присутствуют в мозге данио-рерио и что они не связаны с иммунной системой, как считалось ранее, а произошли от самих эндотелиальных клеток.

Эти клетки играют важную роль в различных заболеваниях мозга. Они выступают в качестве крупных точек входа для заражения мозговой ткани ВИЧ-инфекцией. Возрастное снижение когнитивных функций также связано со сниженной способностью FGPs очищаться.

Лаборатория одного из ведущих авторов исследования Бранта Вайнштейна (Brant Weinstein) из Национального института здоровья детей и человеческого развития (NICHD) изучала данио-рерио, чтобы понять, как связаны кровь и лимфатическая система в развитии. Мальки прозрачны, поэтому под микроскопом увидеть предмет исследования – систему кровообращения – не составляет труда. Доктор Вайнштейн и его коллеги вставили ген светящегося зелёным белка в клетки эндотелия отдельных кровеносных капилляров и в сосудистую лимфатическую сеть, где в основном «обитают» иммунные клетки. В дополнение к светящейся лимфатической системе исследователи заметили, что «зелёные» клетки также покрыли всю поверхность мозга крошечных мальков.

При ближайшем рассмотрении исследователи причислили эти клетки к FGPs. По тому, что они позеленели, стало очевидно, что источник их возникновения – эндотелий. Однако вплоть до момента опубликования статьи считалось, что это макрофаги, клетки исключительно иммунной системы.

Увеличенный участок изображения. Источник: National Institutes of Health


Учёные провели дополнительные эксперименты, чтобы подтвердить сосудистое происхождение FGPs, в том числе провели анализ того, какие белки синтезируются из их ДНК. И эти протеины наиболее близко подошли к таковым у эндотелиальных клеток лимфатической системы, а не белкам макрофагов.

В другой серии экспериментов зелёный флюоресцентный белок вставлялся в ткани, которые в процессе эмбрионального развития образовывали кровеносные и лимфатические сосуды у мальков. Когда рыбы взрослели, учёные наблюдали светящиеся зелёным FGPs на их поверхности мозга, что подтверждало происхождение этих клеток из эндотелия.

Исследователи намереваются провести дальнейшие исследования того, как FGPs взаимодействуют с кровеносными сосудами и составляют гематоэнцефалический барьер.


Текст: Анна Хоружая

«A novel perivascular cell population in the zebrafish brain», Marina Venero Galanternik, Daniel Castranova, Aniket V Gore, Nathan H Blewett, Hyun Min Jung, Amber N Stratman, Martha R Kirby, James Iben, Mayumi F Miller, Koichi Kawakami, Richard J Maraia, Brant M Weinstein in eLife. DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.24369

 

Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Гирлянда гемато-энцефалического барьера

Эту микрофотографию мы берегли на 1 января. И не потому, что в 2012 году этот снимок выиграл конкурс Nikon Small World. Но согласитесь, что  конфокальная…

Астроциты тянутся друг к другу

На этом снимке — два окрашенные красящим виментин красителем IHC-DAB астроцита в хвостатом ядре мозга человека. Астроциты непосредственно взаимодействуют с кровеносными сосудами, формируя гемато-энцефалический барьер,…

Блокировка иммунитета остановит разрушение тканей после инсульта

Разрушительное действие ишемического инсульта можно предотвратить. К такому выводу пришел коллектив исследователей из Южной Калифорнии, показав, что локальное «отключение» иммунной системы в месте ишемии уменьшает…

Боксеров, футболистов и солдат вылечит генная терапия

Исследователи из Weill Cornell Medical College в Нью-Йорке предложили новый подход для лечения хронической травматической энцефалопатии (ХТЭ) – генную терапию и успешно применили его на…

Всем по нейрококтейлю

Сегодня перед вами – смесь из клеток мозга, разных не просто по типу, но и по возрасту. Зеленым светятся нейрональные стволовые клетки, из которых можно…

Гемато-энцефалический барьер на органе-чипе

Credit: Emulate, Inc. Впервые исследователям из Медицинского центра Cedars-Sinai и компании Emulate, Inc., которая занимается технологией выращивания органов на чипе, удалось воссоздать таким образом гемато-энцефалический барьер (ГЭБ). Он…

Гемато-энцефалический барьер точно воспроизвели «на чипе»

Исследователи из Технологического института Джорджии создали самую реалистичную модель гемато-энцефалического барьера на чипе. Их работа опубликована в журнале Nature Communications. Этот барьер предполагается использовать для тестирования проницаемости…

Глицин в рыбке

Credit: Kate Turner, Dr Steve Wilson. CC BY Глицин — это не только простейшая аминокислота или таблетки, которые студенты глотают в сессию в надежде прокачать свой…

Глиобластома: биопсия без биопсии

В диагностике злокачественных опухолей головного мозга главная проблема – сложность определения типа и степени злокачественности опухоли до операции. Если в случае опухоли простаты или молочной…

День в истории: женщина, поставившая барьер между мозгом и кровью

Наша иммунная система не знает о присутствии в нашем организме мозга благодаря ему – гематоэнцефалическому барьеру (ГЭБ), концепция которого сформировалась ровно 100 лет назад. За…

Запущенный инсульт облегчит кластерная стимуляция нейронов

Исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Франциско (UCLA) создали новый эффективный подход при инсульте. Они предложили стимулировать нейроны, располагающиеся в крыловидно-небном узле – части тройничного нерва….

Женщины, творящие нейронауку

Международный женский день – это не только хороший повод поздравить всех представительниц прекрасного пола и пожелать им вдохновения, счастья и энергии на осуществление своих целей,…

И снова ГЭБ

Перед вами — один из победителей ежемесячного конкурса NeuroArt. На снимке вы видите одно из лучших фотоизображений гемато-энцефалического барьера в мозге примата. Мы очень хорошо…

Инсульт или не инсульт?

На днях в журнале The Lancet был опубликован клинический случай, рассказывающий о молодом человеке 23 лет, поступившем в клинику с эпилептическими припадками без прихода в…

Как при помощи марихуаны «протащить» лекарства в мозг?

Одной из главных проблем в лечении заболеваний центральной нервной системы по-прежнему остается гемато-энцефалический барьер (ГЭБ), который не пропускает большинство препаратов из крови в мозг. Испанские…

Каркас для астроцитов: с сосудами и в 3D

На этом снимке вы видите новое достижение биоинженерной мысли, 3D-пре-васкуляризированный скаффолд, который обрастают астроциты. Переведем на понятный русский: компания Prellis Biologics создала трёхмерный каркас, который снабжён…

Картинка дня: сосуд и глия

На этом снимке из конкурса NeuroArt мы видим крупный сосуд передней поясной коры головного мозга (синий и зеленый), окружённый глиальными клетками (астроцитами). Именно астроциты и…

Неврологический вред прививки от вируса папилломы человека снова не доказан

Отзывы громких статей, посвящённых вреду прививок из солидных журналов, кажется, становятся доброй традицией. Уже давно была статья Эндрю Уэйкфилда о том, что прививки против кори…