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 это миру стоит быть благодарным женщине номер один – первому как профессору в Женевском университете, так и академику в Советском Союзе женского пола. Три для назад Лине Соломоновне Штерн  исполнилось бы 140 лет.

Лина Штерн


Исследовательница пережила многое: сексизм и притеснение прав женщин на родине, жестокую конкуренцию в швейцарской лаборатории и предательство со стороны советской власти. Тем не менее это не помешало ей не просто выжить, но и прожить 90 лет, выпустить более 250 научных статей и даже на закате своих дней сделать несколько открытий в области биологических эффектов радиации. Однако, в мировую историю она вписала себя именно созданием теории о защитном барьере между мозгом и кровяным руслом.

Про притеснение в правах

Будущая первая советская леди в науке родилась в Курляндском герцогстве (нынешняя Латвия) 26 июля 1878 года. С самоопределением и выбором профессии у нее проблем не было: состоятельный отец семейства с семью детьми мог позволить себе отучить чад там, где они хотели. При этом он полностью разделял стремление дочери к наукам о человеке, поскольку видел в ней потенциал.

Тем не менее на медицинский факультет Московского университета Лина Штерн поступить не смогла. Не потому что не хватило знаний – ее бы взяли с удовольствием, да вот нравы тогда были не те, брали только юношей. Для девушек тоже существовали свои институты, однако, еврейской барышне и туда путь был закрыт. Поэтому она поступила просто – уехала в 1900 году в Швейцарию.

В Женевском университете на медицинском факультете Лина быстро стала «звездой»: пытливый ум, любознательность и отличная память делали свое дело. Первая научная статья не заставила себя долго ждать и была посвящена физиологией почек. Тогда же девушка начала увлекаться физиологической химией, которая сейчас называется биохимией. Но врачом после блестящего окончания обучения поработать ей не довелось, так как сразу после выпуска ее забрал к себе ассистентом на кафедру физиологии человека Жан-Луи Прево, ставший ее близким наставником, давшим опыт и чрезвычайно широкую свободу действий.

Жан-Луи Прево. 1838-1927


Новоиспеченный ассистент приступила к закрытию белых пятен в науке, что она очень любила, и занялась клеточным дыханием – темой, которая только набирала обороты интереса в научной среде. За этим последовали десятки статей, написанных совместно с Федерико Баттелли, который стал преемником Прево после его смерти. Доктор Штерн анализировала жидкости в тканях различных клеток, обращая особое внимание на нейроны, работала с катализаторами и подступала к одному из главных открытий в ее жизни.

Про барьеры

О том, что в мозге между кровью и непосредственно мозговой тканью есть что-то, что мешает веществам так просто из кровеносного русла проникать в мозг, задумались еще в конце 19 века – небезызвестный Пауль Эрлих проводил опыты с крысами и увидел, что краситель, введенный в вену, окрашивал все ткани, кроме мозга. Однако, вывод о том, что просто мозг не имеет сродства к венам, поэтому и не проник в орган, оказался в корне неверным.

Пауль Эрлих


Затем последовали успешные опыты с попыткой покрасить спинномозговую жидкость: мозговые ткани тоже прокрашивались, тогда как остальные органы – нет. Термин Blut-Hirn-Schranke («»перегородка» между кровью и мозгом») возник после экспериментов с инъекцией токсинов (например, желчных кислот) прямо вглубь белого вещества, после чего нейротоксическая кома развивалась почти мгновенно.

До готовой концепции ГЭБ оставалась самая малость, и Лина Штерн преодолела эту финишную прямую. Она создала уникальную методику по введению веществ прямо в четвертый желудочек мозга крыс, чтобы при этом они оставались живыми, и можно было наблюдать за диффузией этого вещества. А в 1918 году вышла статья о защитном барьере между мозгом и кровяным руслом, переросшая к 1921 году в обзор и сообщение в Женевском медицинском обществе, где впервые и прозвучал термин «гемато-энцефалический барьер».

«Между кровью, с одной стороны, и спинномозговой жидкостью, с другой, есть особый аппарат или механизм, способный просеивать вещества, обыкновенно присутствующие в крови или случайно проникшие в неё. Мы предлагаем называть этот гипотетический механизм, пропускающий одни вещества и замедляющий или останавливающий проникновение других веществ, гемато-энцефалическим барьером», — звучало в сообщении, которое Лина сделала со своими студентами Эрнестом Ротлиным и Раймондом Готье.

 

1. Эпендима
2. Нейрон
3. Аксон
4. Олигодендроцит
5. Астроцит
6. Миелин
7. Микроглия
8. Капилляр


Про зависть

Но если с Прево работать было одно удовольствие, то Баттелли воспринимал конкуренцию за первенство, на которое Штерн претендовала, крайне болезненно. Несмотря на то что исследования проводились, а статьи – публиковались совместно, он отказывался делить частями премий и грантов. Понятно, что на одном энтузиазме далеко не уедешь, поэтому Штерн отстаивала свои права, наконец доказав руководству университета, что имеет право называться экстраординарным (внештатным) профессором. Это поставило ее чуть выше заведующего кафедрой Баттелли, однако, не дало никаких преференций в зарплате. А когда подошло время занять должность штатного профессора, об исследовательнице пошли в прессе разговоры типа «большевичка», «еврейка». Это стало последней каплей в терпении, и женщина приняла предложение близкого друга и основателя русской школы биохимии Алексея Баха вернуться в СССР. И не зря.

Она сразу стала заведующей отделом биохимии Института инфекционных болезней имени И.И.Мечникова и профессором 2-го Медицинского института. Уже через несколько лет в ее ведение вручили целый исследовательский Институт физиологии, основанный в 1929 году, и выпуск газеты «Бюллетень биологии и экспериментальной медицины». Она также создала отдел возрастной физиологии в Институте охраны материнства и младенчества.

Занималась Лина Соломоновна разным. Она продолжала работать с гемато-энцефалическим барьером, продолжала работать над концепцией сосудосуживающих и сосудорасширяющих метаболитов и значения оксидов в тканевом дыхании. Важно то, что во времена Великой Отечественной войны инъекциями препаратов в спинномозговой канал она лечила столбняк и разрабатывала методы терапии туберкулезного менингита. В частности, тайно вывезенным из США стрептомицином ей впервые в СССР удалось избавиться от этого заболевания, которое забирало тысячи жизней прежде всего солдат.

Стрептомицин


В 1938 году ее сделали первой женщиной-членом Академии наук СССР, а через пять лет наградили Сталинской премией и орденами Красной Звезды и Трудового красного знамени. А еще через два года она лишилась института и подверглась репрессиям – врагов у нее было немало, так как крупные успехи всегда вызывают зависть.

В 1949 году холодным январским вечером в ее дверь постучались сотрудники НКВД (а исследовательнице на тот момент минул 71 год). После застенков Лубянки выход в ее ситуации был лишь один – расстрел, но его заменили длительной ссылкой в отдаленный район страны – город Тараз, располагавшийся на самом краю Казахстана.

Уголовное дело Еврейского антифашистского комитета, по которому была осуждена Штерн


Существует несколько предположений, почему вдруг Сталин смягчил приговор исследовательнице. Согласно одним, она была слишком титулованной, талантливой и широко известной в международном еврейском сообществе, а согласно другим, работала над разработкой препарата, тормозящего старение, что представлялось крайне притягательным. При этом все данные разработок оставались только с ней.

Тем не менее, ссылка ее не сломила, и возвратившись в Москву в 1953 году, она нашла в себе силы вернуться к работе и продолжить прерванные исследования. Перед самой смертью в 1968 году (90 лет) ее интересы концентрировались на биологических эффектах радиации. А гемато-энцефалический барьер и поныне остается одной из самых интересных и важных тем в нейробиологии.


Текст: Анна Хоружая

 

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Ультразвук поможет в лечении пациентов с деменцией

Исследователи из Университета Тохоку выяснили, что терапия ультразвуком снижает когнитивную дисфункцию у мышей в условиях имитаций сосудистой деменции и болезни Альцгеймера. Учёные предполагают, что такое лечение поможет многим людям с подобными диагнозами. Подробности исследования опубликованы в журнале Brain Stimulation.


Во всём мире деменция затрагивает около 50 миллионов, из которых примерно 10 миллионов новых случаев происходят каждый год. В настоящее время не существует методов полного избавления от сосудистой деменции или болезни Альцгеймера. Одной из причин является строение гематоэнцефалического барьера мозга, где клетки упакованы плотно, что не даёт большим молекулам проникать внутрь. Это обесценивает ряд лекарств и клеточную терапию, доступные сейчас для поддержания состояния больных деменцией.

Группа учёных, возглавляемая кардиологом Хироаки Шимокава (Hiroaki Shimokawa), обнаружила, что применение низкоинтенсивного импульсного ультразвука (LIPUS) ко всему мозгу мышей улучшило формирование кровеносных сосудов и регенерацию нервных клеток. Причём никаких побочных эффектов не было обнаружено.

Схема терапии: Hiroaki Shimokawa


«LIPUS-терапия – это неинвазивная физиотерапия, которая может применяться к пациентам пожилого возраста с высоким риском деменции без необходимости хирургического вмешательства или анестезии. Также её можно использовать повторно», – говорит Шимокава.

В предыдущих исследованиях авторы статьи обнаружили, что LIPUS улучшает образование кровеносных сосудов у свиней с ишемией миокарда – нарушением притока крови к сердцу. Другие испытания показывали увеличение продукции белков, которые обеспечивают выживание и рост нервных клеток и повышают их регенерацию. Кроме этого, улучшения наблюдались и в области гиппокампа, отвечающего за формирование воспоминаний, однако, механизмы этого явления необходимо изучать подробнее, отмечают учёные.

В своём эксперименте исследователи хотели выяснить, эффективно ли направление импульсов LIPUS на весь мозг, а не на отдельные его участки в лечении мышей с моделью деменции, а также разобраться в происходящих при этом процессах на молекулярном уровне.

Выяснилось, что после применения ультразвуковой терапии в течение 20 минут три раза в день состояние грызунов заметно улучшилось. Мыши с сосудистой деменцией получали терапию на первый, третий и пятый день после хирургического вмешательства, которое ограничивало кровоснабжение мозга. А животные с моделью болезни Альцгеймера получили 11 процедур LIPUS в течение трёх месяцев. На молекулярном уровне обнаружилась активность генов, отвечающих за выстилку эпителия кровеносных сосудов, и повысился уровень белка-регулятора образования и роста клеток нервов и кровеносных сосудов.

Исследование авторов предоставляет первые экспериментальные доказательства эффективности LIPUS- терапии при когнитивных нарушениях без серьёзных побочных реакции. Первые клинические испытания для оценки эффективности и безопасности лечения LIPUS уже ведутся.


Текст: Екатерина Заикина

Whole-brain low-intensity pulsed ultrasound therapy markedly improves cognitive dysfunctions in mouse models of dementia — Crucial roles of endothelial nitric oxide synthase

By Kumiko Eguchi, Tomohiko Shindo, Kenta Ito, Tsuyoshi Ogata, Ryo Kurosawa, Yuta Kagaya, Yuto Monma, Sadamitsu Ichijo, Sachie Kasukabe, Satoshi Miyata, Takeo Yoshikawa, Kazuhiko Yanai, Hirofumi Taki, Hiroshi Kanai, Noriko Osumi, Hiroaki Shimokawa’Correspondence information about the author Hiroaki ShimokawaEmail the author Hiroaki Shimokawa

DOI: https://doi.org/10.1016/j.brs.2018.05.012

 

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.