Гематоэнцефалический барьер

17.10.2018 • Вера Мухина • Нейробиология • 2 комментария

Эта «неоновая гирлянда» заняла первое место на конкурсе микрофотографии Nikon Small World 2012. На самом деле это гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) эмбриона данио-рерио (Danio rerio), отделяющий мозг рыбки от обслуживающих его кровеносных сосудов. Сам мозг на этой фотографии прозрачен, так как прозрачен эмбрион, — и видны сосуды на разной глубине.

Чтобы получить эту фотографию, взяли живой эмбрион трансгенной данио-рерио, у которой плотные контакты клеток ГЭБ окрашены флуоресцентным белком, и сделали серию последовательных изображений с фокусом на разной глубине, а потом свели их воедино, чтобы получить 3D-картинку. В микроскопе белок светится всего одним цветом, но компьютерная обработка позволила окрасить участки ГЭБ на разной глубине разным цветом.

Поверхность кровеносных сосудов у позвоночных животных выстлана клетками эндотелия, между которыми предусмотрены щели и перфорации для обмена с межклеточным пространством. С одной стороны, такое устройство ограничивает полость сосуда, а с другой — позволяет пропускать воду, разные вещества и даже другие клетки.

Но капилляры, которые обслуживают нервную систему, сделаны немного иначе. В крови могут циркулировать разные токсины или бактерии, и их попадание в мозг может оказаться фатальным. Поэтому стенки обслуживающих сосудов тут гораздо больше похожи не на легкий штакетник, а на глухой забор вокруг особо важного объекта: мембраны клеток сосудов очень плотно сшиты между собой специальными белками так, что через них не могут просочиться ни клетки, ни многие вещества (см. Плотные контакты). Пассивно сквозь такой барьер может пройти только то, для чего липидная мембрана клетки не представляет препятствия, например стероидные гормоны. Всё остальное попадает в нервную систему только активно, при помощи белков-транспортеров. Это помогает поддерживать стабильные условия, необходимые для нормальной работы мозга. ГЭБ затрудняет попадание в мозг любых непредусмотренных веществ (в том числе лекарств, что необходимо учитывать при их разработке).

Анимированная 3D-графика «Внутренняя жизнь клетки» показывает, как лейкоциты выходят через стенки кровеносных сосудов при воспалении (см. Leukocyte extravasation, или Диапедез)

В известном видео «Внутренняя жизнь клетки» (The Inner Life of the Cell) лимфоцит, ползущий по руслу кровеносного сосуда, под конец ролика удивительным образом распластывается и протискивается в межклеточное пространство. Этот фокус бы не прошел, если бы дело происходило в капилляре мозга, — как раз из-за гематоэнцефалического барьера. Но при рассеянном склерозе — тяжелом аутоиммунном заболевании — целостность ГЭБ нарушается, лимфоциты попадают в мозг и атакуют оболочки аксонов, из-за чего нарушается передача сигналов нервных клеток.

Фото © Jennifer Peters, Michael Taylor с сайта nikonsmallworld.com. Снимок сделан конфокальным микроскопом, увеличение: 20×.

Вера Мухина

Показать комментарии (2)

Свернуть комментарии (2)

glagol 17.10.2018 22:27 Ответить

Пассивно сквозь такой барьер может пройти только то, для чего липидная мембрана клетки не представляет препятствия, например жирорастворимые гормоны (стероидные и гормоны щитовидной железы).
Насчет гормонов щитовидки не все так просто: Contrary to common belief, thyroid[35] hormones cannot traverse cell membranes in a passive manner like other lipophilic substances. The iodine in o-position makes the phenolic OH-group more acidic, resulting in a negative charge at physiological pH. However, at least 10 different active, energy-dependent and genetically-regulated iodothyronine transporters have been identified in humans.(https://en.wikipedia.org/wiki/Thyroid_hormones#Membrane_transport)
В известном видео «Внутренняя жизнь клетки» (The Inner Life of the Cell) лимфоцит, ползущий по руслу кровеносного сосуда, под конец ролика удивительным образом распластывается и протискивается в межклеточное пространство. Этот фокус бы не прошел, если бы дело происходило в капилляре мозга, — как раз из-за гемато-энцефалического барьера.
И это не так: лимфоциты и другие клетки крови в норме (и уж тем более при многих патологиях, а не только при рассеянном склерозе) проникают в мозг через стенки сосудов (см., например, http://neuropathology-web.org/chapter1/chapter1dMicroglia.html).

Ответить
- atgc glagol 17.10.2018 23:37 Ответить
  
  Добрый день!
  Да, Вы правы, имелись в виду только стероидные гормоны. Касательно же лимфоцитов в мозге - в той главе книги, на которую вы ссылаетесь написано, что их там крайне мало. +не совсем понятно как они туда попадают. Я пропустила, но в последнее время вышел ряд интересных статей именно про это, я тогда напишу про эти исследования поподробнее в апдейте. Спасибо!
  
  Ответить