Молекулярная самооборона мозга

Никогда раньше исследователям не доводилось видеть, что происходит в первые пять минут после травмы головного мозга. Фото Physorg

Восьмилетняя Эмили Уайтхед из г. Филисбург (штат Пенсильвания, США) стала первым генетически модифицированным ребенком в мире: с помощью введения «здорового» гена в белые клетки крови ее вылечили от лейкемии еще два года назад. Успех достигнут и у другого пациента 67 лет, которого в сентябре 2010 года вылечили от хронической формы рака крови, а в январе 2013-го он пробежал полумарафон.

Об успешном применении генетической терапии у более чем 120 человек ученые шести раковых центров сообщали в прошлом году коллегам-гематологам на конференции в Новом Орлеане (лишь у некоторых пациентов из этих 120 рак все же вернулся). Стоимость истинно персонального, генетического подхода – 25 тыс. долл., что гораздо дешевле химиотерапии (более 60 тыс.) и трансплантации костного мозга (более 100 тыс.). Одобрение метода чиновниками американского Федерального агентства по контролю лекарств (FDA) ожидается в 2016 году. Нынешние успехи достигнуты в рамках допустимого compassion-лечения, то есть «из сострадания».

Клетки живого организма отделяют от внешнего мира мембраны-оболочки. В свою очередь, сосуды и органы отделены клеточными монослоями. «Пленки»-оболочки покрывают и мозг – твердая, паутинная и мягкая, или менингеальная (две последние известны людям по их воспалению: менингиту и арахноидиту).

От разного рода воздействий мозг защищен прежде всего гемато-энцефалическим барьером (ГЭБ), который преодолевается лишь небольшим числом веществ, приносимых кровью. Барьер не пропускает химиотерапевтические средства и макрофаги. Нейроны коры серого вещества защищает так называемая глия, то есть клетки мозгового «клея» (так переводится греческое название клеток белого вещества). Они представлены «звездчатыми» астроцитами, олигодендроцитами с малым числом отростков и микроглией. Последние – это собственные иммунные клетки мозга, контролирующие специализацию, деление нервных стволовых клеток и защиту мозга от травмы, например.

Никогда раньше исследователями не доводилось видеть и уж тем более снимать для YouTube, что происходит в первые пять минут после травмы головного мозга. Недавно это удалось сделать сотрудникам Национального института здоровья в Бетезде, что в северном пригороде Вашингтона. Они создали новую модель компрессионной травмы мозга мыши. Незадолго до них их соседи, сотрудники Центра регенеративной медицины, с помощью магнитно-резонансной томографии обнаружили «протечку» менингеальной оболочки у половины из 142 человек с сотрясением мозга (известно, что у ветеранов и профессиональных игроков в весьма контактный американский футбол томограф показывает наличие изменений в мозговой ткани).

На мышах удалось показать, что травма мозга приводит сначала к гибели пограничного астроцитарного слоя, после чего процесс переходит на остальные отделы мозга. Гибель клеток вызывается резким повышением уровня агрессивных кислородных радикалов (ROS – Reactive Oxygen Species). Они образуются в ходе нормального обмена, но купируются глютатионом – естественным буфером-антиоксидантом.

Ученые обнаружили, что пористая структура костей черепа пропускает глютатион, который в первые моменты после травмы снижает смерть клеток на 51%, а через три часа – на 67%. Тем самым врачи-травматологи получили окно длительностью три часа, а глютатион могут включить в состав автомобильных аптечек. Уже в первые пять минут после нанесения травмы мозг мобилизует защитные силы «в лице» клеток микроглии, которые замещают образующиеся в результате смерти поверхностных астроцитов дырки (holes), тем самым предупреждая гибель лежащих глубже нейронов серого вещества. Авторы статьи в Nature считают, что лечение мозговых травм должно обязательно включать антиоксиданты, которые будут помогать иммунным клеткам мозга.

В нейроприложении Nature опубликовались сотрудники университетов канадской провинции Южная Альберта и г. Калгари, которые сконцентрировали свое внимание на той же микроглии, показав, что ее реактивация ведет к увеличению продолжительности жизни мышей с перевитыми опухолями мозга (глиобластомами) в два-три раза! Известно, что опухоли разрастаются на фоне вызванного ими иммунодефицита, или «компромисса», иммунных клеток. Сам же рост начинается с появления или проявления раковых стволовых клеток, образующих в мозге так называемые сферы инициирующих клеток.

К удивлению ученых, проведших лекарственный скрининг, распространенный антибиотик амфотерицин В пробуждает микроглиальные клетки от вынужденной «спячки». В результате они буквально набрасываются на сферы инициирующих клеток, переводя их в плоские культуры, подверженные активности моноцитов, из которых развиваются макрофаги.

Недавно пришло сообщение об успешном лечении СПИДа с помощью антител к вирусному белку р41, несущих альфа-излучатель на хвосте молекулы. Раковые клетки тоже несут на своей поверхности различные опухолевые маркеры, против которых работают реактивированные клетки микроглии. Подобный «лучистый» подход может оказаться весьма обещающим. Он фокусирует специфическое клеточное воздействие, тем самым позволяя снижать дозу облучения.