1) Специализированные эндотелиальные клетки мозга выстраивают мозговые сосуды.
2) Плотные контакты (tight junctions) между эндотелиальными клетками ограничивают параклеточную диффузию и эффективно “запечатывают” сосуды.
3) Непрерывная базальная пластинка/базальная мембрана окружает эндотелиальные клетки. Перициты встроены в этот матрикс, располагаясь между эндотелиальными клетками и астроглиальными “ножками” (endfeet).
4) Астроциты расположены по центру паренхимы мозга. От этих клеток отходят отростки, которые связываются с местными нейронами и синапсами, а также отростки, похожие на ножки, которые охватывают сосуды головного мозга. Таким образом, астроциты идеально локализованы, чтобы чувствовать и реагировать на активность нейронов и сосудов.
B. Электронная микрофотография поперечного среза капилляра в мозге крысы. C. 3D реконструкция иммунофлуоресцентных изображений NVU, полученных на конфокальном микроскопе, демонстрирующих реактивность фактора фон Виллебранда (эндотелиальные клетки) и реактивность глиального фибриллярного кислого белка (астроциты) вне сосудистой стенки.
The Translational Significance of the Neurovascular Unit
Многие догадываются, что мозг очень ценен, не зря эволюция приложила немало усилий, чтобы защитить его от повреждений. Спрятанный в костяной коробке, мозг вдобавок окружен мозговыми оболочками (meninges) и спинномозговой жидкостью. Еще одним защитным элементом является гематоэнцефалический барьер (ГЭБ или blood-brain barrier, BBB). Как следует из названия, это барьер между кровеносными сосудами (капиллярами) мозга и клетками и другими компонентами, составляющими ткань мозга. В то время как череп, мозговые оболочки и спинномозговая жидкость защищают от физических повреждений, гематоэнцефалический барьер обеспечивает защиту от болезнетворных патогенов и токсинов, которые могут присутствовать в нашей крови.
BBB был открыт в конце XIX века, когда немецкий врач Пауль Эрлих ввел краситель в кровь мыши. К его удивлению, краситель проник во все ткани, кроме головного и спинного мозга. Это свидетельствовало о существовании барьера между мозгом и кровью, но только в 1960-х годах исследователи смогли использовать достаточно мощные микроскопы, чтобы определить физический слой гематоэнцефалического барьера.
“Все проблемы в голове”. Нейроваскулярные единицы (изображенные на рисунке), составляющие BBB, обслуживают “наше всё” — нейроны — благодаря которым мы вообще существуем. И если эта поддерживающая система идёт вразнос из-за стресса или сердечно-сосудистых заболеваний, то страдают когнитивные функции и память.
На рисунке:
Эндотелиальные клетки (розовые), астроциты (синие), перициты (желтые) и микроглия (серые).
Основными функциями ВВВ являются:
(А) поддержание гомеостаза мозга посредством очистки от метаболитов и токсинов;
и (В) обеспечение физического барьера, предотвращающего проникновение вредных молекул с периферии в мозг и регулирующего иммунный трафик.
Астроцитарные отростки находятся в оболочке пре- и постсинаптических нейронных компонентов синапсов, образуя трехсторонний синапс (C).
Высвобождение нейротрансмиттеров активирует рецепторы, связанные с G-белком (фиолетовый), на концевых ножках астроцитов, стимулируя высвобождение Ca2+ из внутриклеточных хранилищ, регулируя пре- и постсинаптические токи, а затем и когнитивные процессы. Нарушение целостности ВВВ, являющееся отличительной чертой ряда стрессовых расстройств и заболеваний мозга, влияет на когнитивные процессы через различные механизмы, связанные с нейроваскулярной единицей. Например, усиление периферического воспаления приводит к дисфункции сосудов и потере белков плотного контакта (tight junction), а также к усилению иммунной миграции в мозг (D).
Более того, измененное состояние астроцитов в трехстороннем синапсе может влиять на модуляцию синаптических токов и нейронные сети, связанные с познанием (E).
Наконец, отслоение перицитов и уменьшение покрытия кровеносных сосудов концевыми ножками астроцитов способствуют разрушению ВВВ, перемещению иммунных клеток и медиаторов воспаления в мозг и изменению нейронного сигналинга, что потенциально может привести к поведенческой и когнитивной дисфункции (F).
В статье можно подробнее почитать о том, как нейроваскулярная единица принимает участие в функционировании памяти, внимания и поведенческой гибкости.
