Вести с полей: как пероксид открывает барьер между кровью и мозгом

Мы продолжаем знакомить вас с самыми интересными докладами, озвученными на XXIV съезде Физиологического Общества имени И. П. Павлова. Еще одна очень интересная работа была представлена коллегами из трех организаций – РНИМУ имени Н.И. Пирогова, Института биоорганической химии РАН и Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России. В ней авторы исследовали гипотезу о механизме нарушения гемато-энцефалического барьера (ГЭБ) при разных заболеваниях и проверили ее на модели ГЭБ «в пробирке».

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) — это главный интерфейс между кровью и мозгом, и его функции могут нарушаться при различных заболеваниях. Авторы работы предположили, что причиной нарушения могут быть активные формы кислорода. В работе они исследовали механизмы, по которым один из видов активных форм кислорода — пероксид водорода — увеличивает проницаемость ГЭБ.

«Мы сконструировали модель ГЭБ «в пробирке» и с помощью хемогенетических инструментов генерировали в его клетках пероксид водорода. Хемогенетическая генерация пероксида вела к ухудшению барьерных свойств ГЭБ. Мы заметили, что в ответ на пероксид клетки эндотелия активно меняют форму и предположили, что это нарушает их монослой и приводит к потере барьерных функций. Мы заингибировали редокс-чувствительный фермент, который отвечает за сокращение — киназу легких цепей миозина, тогда клетки не сокращались в ответ на пероксид, а барьерные свойства ГЭБ не нарушались», — рассказывает первый автор работы, Маргарита Шувалова.

Чтобы убедиться, что не только искусственная генерация активных форм кислорода влияет на ГЭБ, авторы исследовали интерлейкин 17 А (IL17A). Это цитокин, который связан с нарушением ГЭБ при рассеянном склерозе. При добавлении IL17A в эндотелии ГЭБ генерировался пероксид, клетки сокращались и барьерные функции ГЭБ ухудшались. Этот эффект, как и в случае хемогегетической генерации, снижался ингибированием киназы легких цепей миозина.

Коэффициент проницаемости моделей ГЭБ при добавлении экзогенного 10-микромолярного раствора перекиси водорода увеличивался на 40 %, при добавлении 100 нг/мл IL17A увеличивается на 23 %, а при хемогенетической генерации эндогенной перекиси – на 12 %.

«Получается, IL17A опосредует свое негативное воздействие на ГЭБ через пероксид водорода и редокс-зависимое сокращение клеток», — говорит Шувалова.

Таким образом, пероксид водорода негативно влияет на ГЭБ путем редокс-зависимой активации сокращения эндотелиальных клеток, резюмируют авторы. Ингибирование этого сокращения предотвращает нарушение барьерных функций, что в будущем можно использовать при лечении связанных с этим заболеваний.

Съезд организован Физиологическим обществом им. И.П. Павлова и Институтом эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН и посвящен 300-летию Российской академии наук и включен в инициативу «Работа с опытом» Десятилетия науки и технологий.

Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».