Раскрыты механизмы нарушения гематоэнцефалического барьера в развитии рассеянного склероза

По результатам нового исследования, опубликованных в издании «Cell Reports», блокирование двух различных иммунных механизмов, опосредующих повреждение здоровых нейронов, должно стать основным направлением в разработке терапии при рассеянном склерозе (РС).

РС — нейродегенеративное аутоиммунное воспалительное заболевание, характеризующееся поражением миелиновой оболочки нервных волокон головного и спинного мозга. В мире насчитывают около 2,5 млн пациентов с РС. Однако механизмы того, каким образом иммунные клетки преодолевают гематоэнцефалический барьер, до настоящего времени оставались неясными. В недавней совместной работе, проведенной научными сотрудниками Чикагского медицинского колледжа при Иллинойском университете (University of Illinois at Chicago College of Medicine), США, а также Колумбийского университета и Калифорнийского университета в Ирвайне (Columbia University and University of California, Irvine), США, выявили два различных механизма, посредством которых иммунные клетки получают доступ к нейронам и запускают процессы альтерации нервной ткани.

В условиях нормальных физиологических процессов в организме защитные свойства гематоэнцефалического барьера обусловлены тем, что эндотелиоциты васкулярной сети головного и спинного мозга характеризуются наличием плотных связующих протеиновых структур, которые предотвращают проникновение в нервные ткани инфекционных агентов и свободно циркулирующих в кровеносной сети клеток. В противоположность этому структура кровеносных сосудов, обеспечивающих васкуляризацию других органов и систем, предполагает свободный обмен молекулами и клетками из тканей в кровеносное русло и, наоборот, представляя основы процессов самообновления и саморегулирования.

Ведущий автор работы Сара Е. Лутц (Sarah E. Lutz), доцент кафедры анатомии и клеточной биологии Чикагского медицинского колледжа при Иллинойском университете, объяснила, что при таких аутоиммунных заболеваниях, как РС, иммуноциты, прямо поступающие в структуры головного и спинного мозга, становятся непосредственной причиной заболевания. Результаты же проведенного исследования предлагают лучшее понимание того, как эти клетки пересекают гематоэнцефалический барьер, а это, в свою очередь, поможет расширить спектр поиска и разработки направленных методов лечения.

Для изучения механизма, посредством которого иммуноциты Th1 и Th17 получают доступ к нейронам, командой ученых проведено экспериментальное изучение характеристик гематоэнцефалического барьера у лабораторных мышей с моделированным аутоиммунным энцефаломиелитом, который является вариантом РС у мышей. На последующем этапе проведена генетическая маркировка плотных соединительных структур эндотелиоцитов флуоресцентным протеином с целью изучения их функциональной роли у мышей с аутоиммунным энцефаломиелитом in vivo. В ходе работы уже на начальных стадиях заболевания у животных наблюдали значимые изменения структуры соединительных элементов эндотелия в присутствии клеток Th17. После чего в течение трех дней с момента отмеченных нарушений исследователи констатировали начало процесса деградации миелина и нейронов, а также возможность доступа Th1 к нервной ткани. Однако эти клетки, в отличие от Th17, не проникали через плотные соединения эндотелия. Вместо этого циркулирующие Th1 получали доступ к нейронам через эндотелиоциты кровеносных сосудов, проходя через специализированные клеточные мембранные структуры, называемые кавеолами. Кавеолы представлены на поверхности многих типов клеток и способствуют прохождению различных молекул и клеток в клетки и/или через клетки. Таким образом, по итогам нового экспериментального исследования установлено, что кавеолы эндотелиоцитов выполняют функцию транспортеров Th1 через гематоэнцефалический барьер.

В целом, авторы представленной работы подчеркнули новизну полученных результатов, поскольку впервые в эксперименте in vivo удалось наблюдать два различных взаимодополняющих механизма, опосредующих доступ иммуноцитов к нервным волокнам и нейронам. По мнению исследователей, новые данные раскрывают перспективы для разработки направленной терапии, позволяющей замещать или блокировать каждый из двух изученных процессов в целях лечения и, возможно, профилактики развития РС.

• Lutz S.E., Smith J.R., Kim D.H. et al. (2017) Caveolin1 Is Required for Th1 Cell Infiltration, but Not Tight Junction Remodeling, at the Blood-Brain Barrier in Autoimmune Neuroinflammation. Cell Rep., 21(8): 2104–2117.
• University of Illinois at Chicago (2017) How rogue immune cells cross the blood-brain barrier to cause multiple sclerosis. ScienceDaily, Nov. 21 (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171121155811.htm)

Наталья Савельева-Кулик