Группа нейробиолога Эндрю Янга из Института неврологических заболеваний Гладстона в Сан-Франциско разработала способ пометить множество белков крови и проследить, какие из них попадают в мозг. Из 861 белка, которые удалось отследить, барьер пересекли 92. Большинство из них производится в далеких от мозга органах, прежде всего в печени.
Почему при Альцгеймере возникают пробки на «белковой магистрали» мозга и как их устранить
Гематоэнцефалический барьер долго считали почти непроницаемой стеной, которая надежно защищает мозг от токсинов в крови, но при болезни Альцгеймера начинает «протекать». Новое исследование, рисует иную картину. Ученые показали, что барьер работает скорее как таможня, которая активно пропускает в мозг почти сотню нужных ему белков из крови. И на ранних стадиях болезни беда не в том, что стена рушится, а в том, что этот поток защитных белков вдруг «пересыхает».
Исследователи выделили десятки белков, способных проникать через гематоэнцефалический барьер и играющих важную роль в поддержании здоровья мозга. K. H. Fung/SPL
Гематоэнцефалический барьер. Представление о барьере как о стене родилось из опытов с красителями. В 1885 году Пауль Эрлих ввел краситель в кровь животных: окрасились все органы, кроме мозга. Его ученик Эдвин Гольдман в 1913 году сделал обратное и ввел краситель в спинномозговую жидкость. Окрасился только мозг. Так появилась идея двусторонней преграды, и лишь спустя столетие стало ясно, сколько всего через нее движется, но по особым пропускам.
Гематоэнцефалический барьер. Схема.
Подробнее ученые изучили аполипопротеин A1 (APOA1), который и раньше связывали с защитой от болезни Альцгеймера. Попав в мозг, он побуждает астроциты, вспомогательные клетки нервной ткани, выделять холестерин, необходимый для поддержания синапсов, через которые общаются нейроны. Как этот белок проходит через барьер, до сих пор было неясно. Оказалось, что его рецепторы SR-B1 и ABCA1 есть и на клетках барьера, и на астроцитах, так что белок, по-видимому, передается по цепочке прямо к адресату. Когда исследователи заблокировали ABCA1 в астроцитах, выращенных в лаборатории, APOA1 перестал влиять на обмен холестерина. Работа опубликована в журнале Cell.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Когда таможня дает «добро»
Схема исследования.
Опыты на мышах с моделью болезни Альцгеймера показали, что барьер перестает доставлять в мозг APOA1 и другие защитные белки еще до того, как нейроны начинают разрушаться. Одновременно у животных исчезают связи между нейронами, меняется поведение и появляются другие ранние признаки болезни. «Считалось, что барьер в норме непроницаем, а при Альцгеймере становится дырявым», — говорит Янг. Его данные говорят о другом: болезнь начинается с того, что мозг лишается поставок.
Ученые проверили, можно ли изменить ситуацию. Мышей с моделью болезни генетически изменили так, чтобы их печень производила больше APOA1. Белка в мозге стало больше, а признаков болезни меньше: в астроцитах накапливалось меньше жира, снизился уровень воспалительных молекул.
Янг надеется, что каталог из 92 белков пригодится и для доставки лекарств, ведь провести препарат через гематоэнцефалический барьер очень трудно. Нейробиолог Лию Чэнь из Квинслендского института мозга считает, что такие белки-перевозчики позволят точнее нацеливать терапию на нужные области мозга. Но, предупреждает она, результаты еще надо подтвердить на людях.
Загружаем