Заболевания сосудов головного мозга являются одними из наиболее частых причин смерти на Западе, но сведения о кровеносных сосудах головного мозга ограничены. Теперь исследователи из Упсальского университета и Каролинского института в Швеции опубликовали подробный молекулярный атлас клеток, которые формируют кровеносные сосуды головного мозга и жизненно важный гематоэнцефалический барьер. Атлас дает новые знания о функциях клеток и барьера, а также подсказывает, какие типы клеток участвуют в различных заболеваниях. Они сообщают об атласе в журнале Nature.
Сосудистая сеть головного мозга состоит из артерий, вен и тонких промежуточных сосудов, называемых капиллярами, через которые происходит основной обмен кислорода, питательных веществ и продуктов жизнедеятельности. Однако сосуды головного мозга отличаются от сосудов в других частях тела в одном важном аспекте – так называемом гематоэнцефалическом барьере, который действует как фильтр, блокирующий прохождение определенных веществ через стенки сосудов, тем самым защищая мозг от потенциально возможного проникновения. токсичные продукты, пропуская все, что необходимо для его структуры и функций.
"Становится все более очевидным, что полностью функциональный гематоэнцефалический барьер необходим для здоровья мозга и что дисфункциональный барьер является фактором многих заболеваний мозга," говорит руководитель исследования Кристер Бетсхольц, профессор Уппсальского университета и Каролинского института. "Структура гематоэнцефалического барьера не была полностью изучена, поэтому необходим подробный атлас сосудистой сети мозга и его барьерных функций."
Используя относительно новый метод, называемый секвенированием одноклеточной РНК, исследователи создали клеточный и молекулярный атлас сосудистой сети мозга мыши. Кровеносные сосуды были разбиты на отдельные клетки, которые затем, одна за другой, были картированы в соответствии с их паттернами экспрессии генов и сравнивались. Затем для каждой ячейки можно было определить основной тип ячейки и любые постепенные специализации. Наконец, молекулярная карта была сопоставлена с соответствующей анатомией в анализе тканей с использованием определенных маркеров.
"Впервые мы смогли подробно показать, чем отличается гематоэнцефалический барьер между различными типами кровеносных сосудов головного мозга," говорит ведущий автор Майкл Ванландевийк, доцент Упсальского университета и Каролинского института и директор отдела анализа отдельных клеток в Каролинском институте и Интегрированном кардио-метаболическом центре (ICMC) компании AstraZeneca.
Долгое время считалось, что гематоэнцефалический барьер состоит из специализированных эндотелиальных клеток кровеносных сосудов; новое исследование, однако, показывает, что, вероятно, существует много других типов клеток, участвующих в поддержании гематоэнцефалического барьера, включая клетки, называемые перицитами, в стенках капилляров. Исследователи также смогли установить молекулярную идентичность другого типа клеток в сосудистой стенке, своего рода клетки соединительной ткани, расположенной в узком пространстве сразу за кровеносными сосудами головного мозга.
"Предполагается, что это пространство действует как лимфатическая система мозга, поэтому теперь будет невероятно интересно изучить эти клетки дальше, используя найденные нами маркеры," говорит доктор. Vanlandewijck.
Атлас означает, что ряд генов с известной или предполагаемой функцией при различных заболеваниях головного мозга теперь может быть связан с определенными типами клеток в сосудистой сети головного мозга.
"У нас уже есть результаты, указывающие на то, что гораздо больше типов клеток, чем считалось ранее, вовлечены в нервно-сосудистые заболевания, такие как болезнь Альцгеймера и опухоли головного мозга," говорит профессор Бетсхольц. "Теперь мы можем систематически изучать это при различных заболеваниях с помощью того же типа анализов, который мы использовали здесь."