В новой работе, опубликованной в Nature Neuroscience, представлено важное открытие в анатомии центральной нервной системы (ЦНС) – обнаружен ранее неизвестный клеточный барьер, особый тип фибробластов у основания сосудистого сплетения.
Эти клетки, названные базовыми барьерными клетками (base barrier cells, BBC), формируют плотный слой, который изолирует строму (основание) от окружающей ткани мозга и спинномозговой жидкости.
Центральная нервная система (ЦНС) защищена защищена тремя основными барьерами: гематоэнцефалический барьер (на уровне сосудов мозга), гемато-ликворный барьер (на уровне эпителия сосудистого сплетения) и арахноидальный барьер (в мозговых оболочках). Сосудистое сплетение – это структура внутри желудочков мозга, которая вырабатывает спинномозговую жидкость (ликвор). Она состоит из стромы, где проходят капилляры с отверстиями, через которые вещества из крови легко попадают в строму, и эпителия – слоя клеток, покрывающего строму снаружи и образующего плотные контакты, которые создают классический гемато-ликворный барьер.Следовательно, строма сосудистого сплетения, содержащая проницаемые капилляры, может напрямую сообщаться с ликвором, что создает риск проникновения нежелательных молекул.
Было не ясно, существуют ли дополнительные клеточные структуры, которые препятствуют свободному сообщению между стромой, ликвором и паренхимой (тканью) головного мозга.
Секвенирование РНК клеток (scRNA-seq) позволило создать подробный атлас клеток сосудистого сплетения мышей разного возраста. Анализ показал два различных типа фибробластов: один (тип I) был распределен по всей строме, а другой (тип II) локализовался строго у основания сплетения. С помощью генетических меток, которые позволяют пометить клетку и ее «потомков», удалось доказать, что эти клетки происходят из эмбриональной мезенхимы (соединительной ткани) мозговых оболочек, появляются на ранних стадиях развития (к 16-му дню эмбриогенеза у мыши) и сохраняются на протяжении всей жизни. Это делает их не просто временными структурными элементами, а постоянной, эволюционно закрепленной барьерной системой, которая формируется один раз и служит на протяжении всей жизни организма.
После проведения исследований оказалось, что клетки типа II обладают всеми признаками барьерных. Они получили название «базовые барьерные клетки» (base barrier cells, BBC).
Оказалось, что BBC образуют плотное скопление, окружающее артериолы и венулы (мелкие кровеносные сосуды, которые входят в сосудистое сплетение и выходят из него) у основания сплетения. Между этими клетками обнаружены не только адгезивные контакты, но и полноценные плотные контакты, которые обычно формируют непроницаемые барьеры. Инъекция меченых декстранов разного размера – 3 кД (маленькая молекула, сопоставимая с размерами многих лекарств) и 10 кДа (достаточно малая молекула, чтобы свободно проникатьчерез «дырчатые» капилляры, если нет дополнительных барьеров) – доказали барьерную функцию BBC: в норме они не могли проникнуть через слой BBC из стромы в мозг или обратно, что подтверждает защитную роль BBC.
Чтобы проверить влияние воспаления на BBC, вводилась инъекция липополисахарида (LPS). В норме BBC изолируют пропускание даже маленьких молекулы из стромы в мозг и обратно, но при сильном воспалении эта изоляция повреждается: целостность барьера нарушается. Часть иммунных клеток обнаруживалась по другую сторону барьера, что указывает на новый путь проникновения иммунных клеток в ЦНС при патологиях.
Открытие базовых барьерных клеток сосудистого сплетения меняет представление об анатомии и иммунологии мозга. Это говорит о еще одном уровне защиты ЦНС и открывает новые перспективы для изучения заболеваний, при которых этот барьер может становиться уязвимым местом.
Текст: Юлия Баимова