В исследованиях эпилепсии долгое время предполагалось, что неплотный (негерметичный) гематоэнцефалический барьер является причиной воспаления в головном мозге. Используя новый метод, исследователи из Боннской университетской больницы (Bonn University Hospital – UKB) и Боннского университета (University of Bonn) продемонстрировали, что барьер между кровью и центральной нервной системой остается практически неповрежденным. Результаты исследования дают важную информацию о развитии эпилепсии и могут значительно улучшить разработку лекарственных препаратов. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Что такое гематоэнцефалический барьер?
500 километров сосудов человеческого мозга выстланы десятью квадратными метрами тонкого клеточного слоя — гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). Этот барьер защищает мозг от вредных веществ, патогенов, а также связывает его с другими органами тела. Если этот избирательный барьер непрочен, могут развиться такие заболевания, как болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера. Нарушения функции ГЭБ также играют важную роль при опухолях головного мозга.
Материалы и методы исследования
Исследователи решили разобраться в сути этих взаимодействий. Для изучения транспорта ГЭБ на клеточном уровне ученые разработали локальную перфузию капилляров на основе микропипеток, тончайших кровеносных сосудов, в острых срезах головного мозга и объединили ее с многофотонной микроскопией.
Профессор Дирк Дитрих (Dirk Dietrich), заведующий отделением экспериментальной нейрохирургии Клиники нейрохирургии UKB (Clinic of Neurosurgery at the UKB), сравнивает новый метод анализа гематоэнцефалического барьера, изученного в исследовании, со спущенной велосипедной шиной.
«Если шина теряет воздух, вы не знаете, где утечка. Вот почему вы держите накачанную велосипедную камеру под водой, чтобы определить утечку. Этот принцип также лежит в основе нашего метода».
Исследователи используют микропипетку для заполнения микроскопических кровеносных сосудов жидкостью изнутри. Утечки затем видны им под многофотонным микроскопом. Его коллега Альф Лампрехт (Alf Lamprecht), профессор фармацевтических технологий и биофармации в Фармацевтическом институте Боннского университета (Pharmaceutical Institute of the University of Bonn), надеется, что новый метод поможет ускорить раннюю разработку лекарственных препаратов.
«Когда разрабатывается новый активный ингредиент, всегда возникает вопрос, проходит ли он через гематоэнцефалический барьер и, прежде всего, как. Выявление этих транспортных механизмов и барьеров чрезвычайно важно для того, чтобы сделать лекарственный препарат доступным для мозга».
Результаты текущего исследования помогут решить эту проблему в фармации. Первый автор опубликованной статьи доктор Амира Ханафи (Amira Hanafy), научный сотрудник Клиники нейрохирургии UKB, заключает: «Благодаря разработанному нами методу у нас имеется хороший инструмент для оценки того, достигают ли активные ингредиенты мозга».
Авторы другого исследования расшифровали механизм метастазирования меланомы в головной мозг.
