Материал: Метаболизм клеток эндотелия в норме и при патологии Учебное пособие

ВВЕДЕНИЕ

Вконце XIX века П. Эрлих в своих исследованиях описал наличие сосудистого барьера между кровью и центральной нервной системой, что позволило выдвинуть предположение о наличии избирательной проницаемости сосудов головного мозга, и как следствие, родилась концепция наличия структурной и функциональной единицы, ограничивающей проникновение веществ из крови в клетки нейрональной природы. В то же время немецкий исследователь М. Левандовский предложил ввести термин «гематоэнцефалический барьер». Однако лишь в конце 60-х годов XX века с помощью электронной микроскопии был определен барьер, как слой эндотелиоцитов капилляров головного мозга, имеющих отличия от сосудов других органов [43].

Клетки эндотелия сосудов, которые входят в состав нейроваскулярной единицы (НВЕ) головного мозга – называются церебральными. Эндотелиоциты капилляров головного мозга значительно отличаются от эндотелиоцитов других органов и тканей организма. Именно ими определяется основная роль в формировании НВЕ и непосредственной регуляции проницаемости ГЭБ [8].

Изучение механизмов функционирования головного мозга – одна из ключевых задач, решение которой имеет не только фундаментальное, но и прикладное значение [10].

Учебное пособие включает наглядные иллюстрации, которые облегчают восприятие материала. Большое внимание уделено роли церебрального эндотелия в физиологической и патологической проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), подробно рассмотрены аспекты регуляции активности транспортных систем клеток нейроваскулярной единицы (НВЕ) и влияние некоторых фармакологических модуляторов на изменение проницаемости барьера.

Цель учебного пособия состоит в ознакомлении обучающихся с основными характеристиками церебральных эндотелиоцитов как в условиях нормы, так и в условиях патологии.

Всоответствии с анализом отечественных и зарубежных источников литературы сформулированы задачи, связанные с рассмотрением факторов и механизмов, обуславливающих развитие эндотелиальной дисфункции, как одного из ключевых звеньев патогенеза нарушений развития головного мозга, нейродегенерации связанной с нарушением процессов метаболизма, транспорта и секреции регуляторных молекул, а также сформирована структура учебного пособия.

Содержание учебного пособия согласуется с требованиями федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования – программ подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре, которые предполагают освоение аспирантами универсальных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций, обучающихся по

6

направлениям подготовки 06.06.01 Биологические науки, 30.06.01 Фундаментальная медицина, 31.06.01 Клиническая медицина.

При ознакомлении с материалом данного учебного пособия формируется понимание об эндотелиальной функции, которая формируется в результате равновесия противоположно функционирующих основ – релаксирующих и констриторных действий, угнетающих и активирующих факторов, а также пептидов – факторов роста и их ингибиторов.

Учебное пособие состоит из введения, двух глав, объединяющих пять параграфов, вопросов для самоконтроля, заключения и списка литературы.

7

ГЛАВА 1. Метаболизма клеток эндотелия в норме

1.1 Структура гематоэнцефалического барьера

В головном мозге находятся самые мелкие капилляры. Внутримозговые сосуды имеют более тонкий эндотелий с большим числом пиноцитозных пузырьков и транспортных систем, что указывает на их большую проницаемость, которая возрастает по мере «продвижения» от мягкой мозговой оболочки к паренхиме головного мозга. Структура эндотелиоцитов церебральных вен (многочисленные микроворсинки на поверхности клеток, везикулы и вакуоли) так же указывают на их высокую транспортную способность, преимущественно в отношении воды.

Клетки церебрального эндотелия составляют основу структуры гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) и в процессе эволюции приобрели свойства, позволяющие эффективно регулировать взаимодействие между кровотоком и центральной нервной системой (ЦНС) [38].

Во время внутриутробного развития эндотелиальные клетки развиваются из общего предшественника и приобретают фенотипические свойства, характерные для специализированной ткани. В процессе эмбриогенеза эндотелиальные клетки заселяют регионы формирующегося мозга, содержащие нейроэпителиальные клетки, радиальную глию, нейробласты и нейроны. Иммунофенотипирование эндотелиальных прогениторных клеток демонстрирует экспрессию ими некоторых ключевых антигенов, например, CD34, CD31 (PECAM-1), CD133 (Prominin-1), CD45,

CD309 (VEGFR2), CD144 др., идентификация которых на резидентных клетках сосудистой стенки или прогениторных клетках костно-мозгового происхождения позволяет судить о механизмах развития и направленной миграции клеток эндотелия в ткани [14].

Эмбриональные стволовые клетки, коммитированные по эндотелиальному пути развития, рано начинают экспрессировать молекулы межклеточных контактов (молекулы клеточной адгезии, белки тесных и щелевых контактов). В ходе ангиогенеза эндотелиоциты формируют контакты с нейробластами и клетками глии. В свою очередь клетки нейроэктодермальной природы индуцируют экспрессию ГЭБассоциированных белков в эндотелиоцитах головного мозга и полностью формируют функциональную активность ГЭБ [31].

Анатомические элементы, из которых складывается структура барьера, не только защищают мозг, но и регулируют его жизнедеятельность, питание, выведение продуктов обмена веществ. Этими элементами являются функционально и анатомически связанные между собой эндотелиоциты капилляров головного мозга, астроциты, нейроны и перициты, в последнее время объединяемые понятием «нейроваскулярная единица» - НВЕ [46]. Все клетки-компоненты ГЭБ находятся в тесной анатомической и функциональной связи между собой, что и определяет уникальность данного биологического барьера (Рисунок 1).

8