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.
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.
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.
Комментарии