При рассеянном склерозе иммунные клетки разрушают изоляцию, которая защищает нейроны и позволяет им передавать сигналы друг другу, но мало что известно о том, как иммунные клетки проникают через гематоэнцефалический барьер, чтобы добраться до нейронов. Исследователи под руководством Сары Лутц из Иллинойского университета в Чикагском медицинском колледже, когда она была научным сотрудником Дритана Агаллиу в Колумбийском университете; и Сунил Ганди из Калифорнийского университета в Ирвине обнаружили два разных способа, которыми иммунные клетки получают доступ к нейронам и наносят им ущерб.
Рассеянный склероз — это нейродегенеративное воспалительное заболевание, которым страдают около 2,5 миллионов человек во всем мире. Иммунные клетки поворачиваются против тела и вызывают повреждение миелиновой оболочки, которая покрывает нейроны, как изоляция на проводе. Потеря миелина препятствует передаче сигналов по нервным волокнам и ухудшает двигательную функцию, включая ходьбу и речь.
Симптомы, которые могут быть спорадическими или прогрессирующими, варьируются от легких до изнурительных.Хотя исследователи знали, что два разных типа иммунных клеток, лимфоциты Th1 и Th17, участвуют в разложении миелина вокруг нейронов при рассеянном склерозе, они не знали точно, как эти клетки пересекают гематоэнцефалический барьер для доступа к нейронам.Гематоэнцефалический барьер — это не совсем так. Он защищает не только мозг, но и позвоночник, и относится к тому факту, что кровеносные сосуды, питающие мозг и позвоночник, практически непроницаемы, потому что клетки, составляющие эти кровеносные сосуды, называемые эндотелиальными клетками, плотно скреплены болтами друг с другом. белковые комплексы, называемые плотными контактами.
Это предотвращает доступ определенных химических веществ, вредных микробов и клеток, циркулирующих в крови, к мозгу и позвоночнику. В кровеносных сосудах, которые снабжают кровью другие органы тела, эндотелиальные клетки более слабо связаны друг с другом, и связи можно регулировать, чтобы обеспечить обмен молекулами и клетками из кровотока в ткани и наоборот.
«При аутоиммунных заболеваниях, таких как рассеянный склероз, иммунные клетки, попадающие в головной и спинной мозг, вызывают заболевание», — сказал Лутц, доцент кафедры анатомии и клеточной биологии Медицинского колледжа UIC и ведущий автор статьи. «Лучшее понимание того, как эти клетки пересекают гематоэнцефалический барьер, поможет нашим усилиям по разработке конкретных методов лечения, чтобы не допустить их проникновения».Чтобы изучить, как иммунные клетки Th1 и Th17 получают доступ к нейронам при рассеянном склерозе, Лутц и ее коллеги изучили гематоэнцефалический барьер у мышей с экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом — мышиной версией рассеянного склероза.Они генетически пометили плотные соединения эндотелиальных клеток кровеносных сосудов флуоресцентным белком, чтобы проверить, участвуют ли и насколько плотные соединения в аутоиммунном энцефаломиелите in vivo у их мышей.
Исследователи заметили, что плотные контакты значительно ухудшаются в присутствии клеток Th17, и что это происходит в самом начале заболевания. Примерно через три дня в процессе болезни Лутц и его коллеги обнаружили, что клетки Th1 получают доступ и разрушают миелин и нейроны, но эти клетки не проходят через плотные соединения, как это делают клетки Th17. Вместо этого циркулирующие клетки Th1 попадали в нейроны, проходя через эндотелиальные клетки кровеносных сосудов с использованием специализированных структур клеточных мембран, называемых кавеолами.
Кавеолы ??- это небольшие ямки или «пещеры» на поверхности многих типов клеток, которые помогают облегчить проникновение различных молекул и клеток внутрь и / или сквозь клетки. У мышей с аутоиммунным энцефаломиелитом, выведенных без кавеол, исследователи почти не обнаружили Th1-клеток в головном и спинном мозге.
Они определили, что кавеолы ??на эндотелиальных клетках, из которых состоят кровеносные сосуды, необходимы, чтобы помогать переносить клетки Th1 через гематоэнцефалический барьер.«Мы впервые видим у живых животных в режиме реального времени различные способы, с помощью которых эти два типа клеток получают доступ к миелину и нервам», — сказал Лутц. «Теперь, когда мы знаем, как эти клетки попадают в нейроны, можно разработать лекарства или небольшие молекулы, которые мешают или блокируют каждый из этих процессов, чтобы помочь лечить и, возможно, предотвращать рассеянный склероз».
Дэ Хван Ким, Карл В. Л. Олсон, Кайл Эллефсен и Дженнифер Бейтс, Калифорнийский университет, Ирвин; и Джулиан Смит из Медицинского центра Колумбийского университета, Нью-Йорк, являются соавторами статьи.