Илья Мартынов - Мозг. Как он устроен и что с ним делать [litres]

И вся эта замысловатая система работает, чтобы отгородить мозг от патогенов и токсинов. Да-да, именно от них. Вообще, мозг – настоящий эгоист: сам отгородился, а другие пусть мучаются (в других-то органах просветы в сосудах есть)!

Лишь небольшая часть бактерий способна обходить ГЭБ (например, менингококки, пневмококки, кишечные палочки). И, к сожалению, все они так или иначе могут вызвать энцефалит (воспаление ткани мозга) и менингит (воспаление оболочек, окружающих мозг).

И тут мы подходим к другой важной проблеме: как бороться с уже проникшими в мозг опасными микроорганизмами? Ведь ГЭБ задерживает и многие лекарства!

Бич современной нейрофармакологии

Лекарственная терапия требуется при многих заболеваниях мозга, в том числе когда человек подхватил инфекцию, распространившуюся в мозговой ткани. И в рамках этой терапии должны использоваться препараты не только эффективные, но и способные пробиться через «вредный» барьер. Все это, естественно, значительно увеличивает их стоимость.

Ученым приходится изобретать хитроумные способы обхода ГЭБ. Чтобы пересечь барьер, вещество должно либо не превышать массу 500 кДа [1] кДа – килодальтон. Дальтон – атомная единица массы, определяемая как 1/12 массы атома углерода. В данном случае приставка «кило» означает 1 дальтон, умноженный на 1000. , либо иметь возможность подключиться к естественным механизмам (например, к белкам-транспортерам).

98 % современных препаратов не удовлетворяют этим требованиям, соответственно, они не в состоянии оказывать лечебное воздействие в мозге. Непростая задачка для ученых?

Интересно, что большинство антидепрессивных, антипсихотических и снотворных средств проходят ГЭБ. Именно с этим связаны успехи фармакологической терапии психических нарушений (на счастье психотерапевтам).

Но ученые – люди упрямые и изобретательные, так что им удалось найти несколько хоть и изощренных, но достаточно эффективных способов преодолеть ГЭБ. Для этого используют микроскопические газовые пузырьки. Они попадают в мозг с помощью соляного раствора, а затем, благодаря ультразвуку, их приводят в состояние вибрирующего движения. Это позволяет им пересечь ГЭБ.

Другой вариант транспорта лекарственных средств через ГЭБ называют троянским конем (да, термин происходит от названия знаменитого мифического деревянного коня, созданного греками во время Троянской войны): лекарственный препарат маскируют присоединенным к нему белком-транспортером и спокойно переправляют через ГЭБ. Сторож-ключник сам открывает нам ворота.

Нанотехнологии обыгрывают ГЭБ

В последние годы ведутся разговоры о создании липосом со специальными наночастицами. Липосомы – это полые сферы, оболочка которых состоит из жироподобных соединений, очень схожих с естественной мембраной живых клеток. Липосомы способны сливаться с мембраной клетки (поскольку они схожи по структуре) и впрыскивать наночастицы прямо внутрь нее. Также клетка может просто поглощать некоторые липосомы. В любом случае – ГЭБ преодолевается.

Предполагают, что наночастицы (размером до 100 нм) могут оказаться весьма эффективными в борьбе с некоторыми видами рака мозга.

На сегодняшний день описанные технологии являются экспериментальными. Вполне вероятно, что лет через десять они получат широкое распространение.

А если ГЭБ, наоборот, ослаблен или поврежден?

Вообще, ГЭБ нужен нам не только для того, чтобы защитить мозг от микроорганизмов и токсинов. В кровеносном русле могут циркулировать нейромедиаторы. Так вот, они ни в коем случае не должны проникать в нервную ткань. В противном случае это приведет к изменению активности нейронов. Представьте себе салют из нейромедиаторного коктейля у вас в голове: искры, молнии, виртуальные взрывы, галлюцинации… Чтобы такого не случилось – работает ГЭБ.

В норме ГЭБ не пропускает лейкоциты (иммунные клетки) и эритроциты. У больных рассеянным склерозом проницаемость ГЭБ для клеток иммунной системы увеличена. По этой причине иммунные клетки ( Т -лимфоциты) мигрируют из сосудов вглубь мозговой ткани. В результате в тканях мозга увеличивается количество молекул, вызывающих воспаление. А дальше начинается самое страшное: к процессу подключаются другие иммунные клетки – В -лимфоциты. Они секретируют молекулы против миелиновых оболочек.

Это приводит к тому, что со временем изоляционная капсула разрушается и передача импульсов замедляется (а то и вовсе приостанавливается). У человека постепенно «выпадают» умственные функции: ухудшается память, появляется забывчивость, рассеянность. Если затронуты проводящие пути двигательной системы, у пациента может парализовать конечности. В конечном счете заболевание зачастую приводит к остановке дыхания и смерти.

Как бы драматично это ни звучало, но наш мозг убивает собственная кровь, приносящая с собой иммунные клетки.

Есть и обратные случаи, когда ГЭБ изменяется под воздействием других патологических процессов. Например, при сахарном диабете перестраиваются мембраны клеток эндотелия, являющихся частью ГЭБ. Это приводит к изменению проницаемости барьера.

Как мы видим, с гематоэнцефалическим барьером все очень непросто. С одной стороны, его необходимость бесспорно оправдана, но с другой – иногда его наличие сильно бьет по кошелькам пациентов, вынужденных обращаться к дорогим лекарствам или помощи высоких технологий.

Интересно, что клетки глии выполняют не только барьерную функцию, но также помогают очищать организм от вредных веществ. Сегодня считается, что одна из причин развития болезни Альцгеймера – накопление белковых бляшек. Это такие клубочки, собранные из слипшихся вместе молекул белка бета-амилоида. Они накапливаются в мозге и повреждают нервные клетки.

Белковые молекулы бета-амилоидов – это продукты отходов жизнедеятельности клеток мозга. Ранее предполагалось, что эти вредные белки перерабатываются самими клетками. Но в 2014 году Джефф Айлифф и Рашид Дин представили данные исследований, указывавшие на то, что на самом деле бета-амилоиды вымываются из мозга с помощью клеток глии. Спинномозговая жидкость циркулирует в пространстве между сосудом и клетками, обеспечивающими ГЭБ. Через поры в клетках глии жидкость просачивается в ткани мозга, а затем вымывает оттуда молекулярные отходы.

В ходе экспериментов на мышах удалось выяснить, что во время сна процесс вывода вредных веществ из мозга происходит на 40 % эффективнее. Это стало убедительной демонстрацией пользы сна. А также заставило иначе смотреть как на природу сна, так и на последствия постоянного недосыпания. Фактически, не позволяя себе регулярно высыпаться, мы повышаем риск развития болезни Альцгеймера.