Исследователи из Национального института здравоохранения, изучающие рыбок данио, определили, что популяция клеток, которые защищают мозг от болезней и вредных веществ, не являются иммунными клетками, как считалось ранее, а, скорее всего, возникают из внутренней оболочки кровеносной системы.
Это фундаментальное научное открытие может иметь значение для понимания возрастного снижения функционирования мозга и того, как ВИЧ инфицирует клетки мозга.
Исследование, опубликованное в Интернете в eLife, было проведено учеными из Национального института здоровья детей и развития человека Юнис Кеннеди Шрайвер (NICHD), Национального института исследования генома человека и Японского национального института генетики.
Гематоэнцефалический барьер – это слой клеток, выстилающих кровеносные сосуды головного мозга. Внутренний слой клеток, выстилающий сосуды, известный как эндотелий, присутствует во всех кровеносных сосудах тела. Внутри кровеносных сосудов головного мозга эндотелиальные клетки и другие соседние клетки образуют плотный барьер, который помогает предотвратить попадание токсинов и микробов в мозг. Хотя их функция до конца не изучена, считается, что особая популяция клеток, покрывающих кровеносные сосуды на поверхности мозга, способствует защите органа. Клетки действуют как часовые, поглощая токсины, клеточные отходы и микробы, а затем заключают их в сферические структуры, называемые пузырьками. Эти сторожевые клетки называются флуоресцентными гранулярными перителиальными клетками (ФГП), потому что содержащиеся в них везикулы излучают желтое свечение в присутствии света.
В текущем исследовании исследователи показали, что ГСВ присутствуют на поверхности мозга рыбок данио и что эти ассоциированные с кровеносными сосудами ГСВ возникают не из иммунной системы, как считалось ранее, а из самих эндотелиальных клеток.
Считается, что ГСВ важны при различных заболеваниях и состояниях мозга человека. Эти клетки, по-видимому, являются основной отправной точкой для ВИЧ-инфекции мозга. Возрастное снижение когнитивной функции связано со снижением функции очистки ГСВ. "Получение дополнительных сведений о том, как функционируют ГСВ, может привести к более глубокому пониманию деменции и других состояний," сказал старший автор исследования, Брант Вайнштейн, доктор философии.D., секции NICHD по органогенезу позвоночных.
Лаборатория Вайнштейна изучает рыбок данио, чтобы понять, как развиваются кровеносная и лимфатическая системы. Поскольку молодые рыбы прозрачны, можно увидеть развивающуюся систему кровообращения, наблюдая за рыбой под световым микроскопом. В рамках этой работы д-р. Вайнштейн и его коллеги внедрили ген для белка, который окрашивает в зеленый цвет клетки, выстилающие эндотелий выбранных эмбриональных вен и в лимфатической системе – сети сосудов, через которые проходят иммунные клетки в организме. Помимо того, что у эмбрионов рыбок данио были обнаружены зеленые лимфатические клетки, исследователи заметили, что зеленые клетки также покрывают поверхность мозга крошечной рыбки.
При ближайшем рассмотрении исследователи предварительно идентифицировали эти клетки как ГСВ. Поскольку они стали зелеными, было очевидно, что они возникли из эндотелиальных клеток. До настоящего исследования ГСВ считались макрофагами, типом иммунных клеток. Исследователи провели дополнительные эксперименты, чтобы подтвердить происхождение ГСВ, в том числе проанализировали, какие белки производятся их ДНК. Эти белки больше всего напоминали белки, вырабатываемые эндотелиальными клетками лимфатической системы, а не белки, производимые макрофагами или другими иммунными клетками. В другой серии экспериментов они вставили зеленый флуоресцентный белок в ткани, которые дают начало кровеносным и лимфатическим сосудам у эмбриональных рыбок данио. Используя интервальную съемку, исследователи сделали снимки ГСВ, возникающих из эндотелия сосудов. Когда рыбки данио с зеленым флуоресцентным эндотелиальным геном созрели, исследователи наблюдали зеленые ГСВ на поверхности мозга рыб, подтверждая, что эти клетки возникли из эндотелиальной ткани.
Исследователи надеются провести дальнейшие исследования того, как ГСВ взаимодействуют с кровеносными сосудами и гематоэнцефалическим барьером. Исследователи отметили, что, в отличие от млекопитающих, эмбриональных рыбок данио можно наблюдать под микроскопом по мере их развития, что дает простой способ изучить роль ГСВ в защите мозга.