Ученые установили функции клеток головного мозга через 150 лет после их открытия

Клетки мозга, называемые перицитами, которые никогда не стояли первыми в списке мишеней для лечения болезни Альцгеймера, могут, как установлено, играть более важную роль в развитии нейродегенеративных заболеваний.

Открытие, опубликованное в журнале Neuron, отводит перицитам удивительную роль ключевых факторов, оказывающих влияние на формирование кровообращения мозга и на защиту его чувствительной ткани от токсичных веществ. Манипулируя уровнем перицитов, ученые смогли восстановить в мозге мышей целый ряд нарушенных функций, поразительным образом отражающих нарушения, возникающие в мозге людей в процессе старения.

«О том, что такие клетки существуют, известно уже 150 лет, но все это время мы не знали точно, какова их функция в мозге взрослых людей», - говорит доктор медицины и философии Берислав Злокович (Berislav Zlokovic), невролог, руководивший исследованием, проведенном в Медицинском центре Университета Рочестера (University of Rochester Medical Center). «Оказывается, перициты очень важны для поддержания среды мозга, имеющей решающее значение для здоровья нейронов. Перицит - удивительная новая мишень для новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний».

Неврологи знают, что параметры среды, способствующей хорошему состоянию нейронов, зависят от сочетания широкого спектра факторов. Сам Злокович развивает предположение о том, что нарушения кровообращения и гематоэнцефалического барьера могут играть огромную роль в развитии заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, благодаря их непосредственному воздействию на нейроны.

В недавних исследованиях, проведенных лабораторией Злоковича, было выяснено, что перициты защищают мельчайшие кровеносные сосуды мозга, обвиваясь вокруг капилляров, как плющ вокруг опоры, и помогают сохранять структурную целостность сосудов. Ученые установили, что эти клетки являются центральным фактором, определяющим кровообращение мозга, и играют роль инструмента поддержания нормального состояния барьера, останавливающего проникновение токсичных веществ из капилляров в мозговую ткань. Сокращение количества работающих перицитов в головном мозге мышей приводит к уменьшению кровотока, большему воздействию на мозговую ткань токсичных веществ, нарушениям в способности к обучению и памяти и повреждению нейронов, то есть ко всем тем явлениям, которые с большой долей вероятности встречаются у людей по мере их старения.

«Эта работа показывает, что огромное влияние на нейроны оказывают и другие клетки мозга, управляя даже процессом нейродегенерации», - говорит один из членов исследовательской группы Злоковича докторант Этан Винклер (Ethan Winkler).

К таким заключениям ученые пришли в результате экспериментов, проведенных на мышах, у которых было резко снижено количество перицитов. Они изучали молодых мышей (в возрасте около 1 месяца), мышей среднего возраста (от 6 до 8 месяцев) и старых животных (от 14 до 16 месяцев).

Степень выраженности повреждений мозга зависела от возраста: самые тяжелые повреждения отмечались у самых старых мышей. Это еще одна параллель, связывающая результаты эксперимента с тем, что происходит у людей, мозг которых с большей вероятностью страдает от таких заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, по мере старения.

У мышей с пониженным количеством перицитов наблюдалось снижение мозгового кровотока, и эта проблема усугублялась по мере увеличения возраста животных. У старых мышей приток крови к мозгу был на 50% ниже, чем у мышей того же возраста, но с нормальным количеством перицитов. У молодых мышей и животных среднего возраста снижение мозгового кровообращения составляло 33 и 37% соответственно.

Сывороточные белки и токсичные молекулы имели большую вероятность проникновения в мозг из-за нарушений функций гематоэнцефалического барьера. Например, молекулы гемосидерина, фибрина, тромбина и плазмина токсичны для мозга и в норме не обнаруживаются в его ткани. Накопление этих токсинов в мозге старых мышей было от 20 до 25 раз больше, чем в мозге их нормальных собратьев. У молодых мышей и животных среднего возраста накопление этих веществ было больше в 3 и от 8 до 10 раз соответственно.

Ухудшение состояния гематоэнцефалического барьера было особенно хорошо заметно по состоянию структур кровеносных сосудов головного мозга, известных как плотные контакты, играющих важную роль в предотвращении проникновения вредных веществ в мозговую ткань. Их активность у старых мышей и мышей среднего возраста была соответственно на 40 и 60% ниже, чем у нормальных животных.

По сравнению с нормальными мышами животные со сниженным количеством перицитов имели структурные повреждения нейронов, включая уменьшение длины дендритов. В этом случае степень выраженности нарушений также коррелировала с возрастом мышей с той же закономерностью – у старых животных нарушения были выражены более ярко. Ученые также зафиксировали нарушения в способности к обучению и памяти у мышей среднего возраста и у старых, но не у молодых животных.

«Наши результаты показывают, что хроническое повреждение сосудов, обусловленное потерей перицитов, приводит к нейродегенерации», - говорит Злокович, являющийся также профессором факультета нейрохирургии и неврологии и директором Центра нейродегенеративных и сосудистых расстройств мозга. «Вполне возможно, что сосудистый инсульт является общим явлением для многих различных типов нейродегенеративных процессов и играет значительную роль в возникновении симптомов, наблюдаемых при таких заболеваниях, как амиотрофический латеральный склероз и болезнь Альцгеймера».

Результаты исследования могут заставить неврологов изменить взгляд на происхождение многих нейродегенеративных расстройств, считает еще один член исследовательской группы Злоковича аспирант Роберт Белл (Robert Bell), который отмечает, что в установлении роли перицитов им помогло недавно разработанное оборудование для отслеживания активности этих клеток.

«Если все инструменты, которыми вы располагаете, предназначены для изучения нейронов, вы сможете многое узнать о нейронах», - говорит Белл. «Мы многого не знали о перицитах просто потому, что не имели достаточно хороших инструментов для наблюдения за ними. Если клетки нельзя увидеть, изучать их очень трудно».

Источник: www.lifesciencestoday.ru