Биохимики нашли ключевую ошибку в схеме лечения головного мозга от воспалений. Новое исследование оправдало белок, обвиняемый в воспалениях нервной системы. Более того, оказалось, что подавляя его синтез, медики порой усугубляют болезнь.
Нервная система – основной механизм, который объединяет и координирует работу всех органов. Но на клеточном и молекулярном уровне нервная система изолирована от остального организма. Нейроны не соприкасаются с кровью, и получают только те вещества, которые проходят через гемато-энцефалический барьер (ГЭБ).
Нервная заноза
ГЭБ -- это фильтр, который защищает спинной и головной мозг не только от токсических соединений, но и от иммунных клеток. Ведь клетки иммунной системы воспринимают мозг как чужеродное тело – занозу. Поэтому у мозга есть собственная защита -- клетки глии. С биологической точки зрения в этом нет ничего удивительного. Ведь в нервной системе очень много специфичных соединений. Соответственно, чтобы не путать «своих» и «чужих», организму в ходе эволюции оказалось проще создать отдельную защитную систему для мозга, а не перекладывать эти функции на общие клетки, заставляя их еще и распознавать «своих незнакомцев».
По такому же принципу работает защитная система в семенниках и ячниках.
Несмотря на эволюционную предусмотрительность природы, такая изолированность иногда «выходит боком». Например, если клетки иммунной системы вдруг пересекают ГЭБ и проникают в мозг, начинаются сложнейшие аутоиммунные заболевания, не всегда совместимые с жизнью.
Иммунная атака
Ученые под руководством Лу Чанмин (Changming Lu) из университета Вермонта (University of Vermont) попытались разобраться, почему иммунные клетки атакуют нервную систему, вызывая диффузное воспаление серого и белого вещества (рассеянный энцефаломиелит (РЭМ) и рассеянный склероз (РС)).
Врачам известно, что причиной РЭМ и РС могут быть как инфекционные воспаления, так и аутоиммунные, которые возникают спонтанно – после перенесенного стресса или инфекционного заболевания. Ученые предполагают, что некоторые патогены не повреждают нервную систему, но изменяют проницаемость ГЭБ для биогенных молекул и таким способом провоцируют аутоиммунное воспаление нервной системы.
Вероятно, податливость ГЭБ зависит и от генетического фактора. Ведь некоторые животные (в том числе и человек) достаточно безболезненно переносят кишечные и респираторные инфекции. Другие погибают, но не из-за кашля или поноса, а от воспаления мозга.
Биологам известно, что на молекулярном уровне нападение иммунной системы на мозг связано с увеличением количества гистаминовых рецепторов H1R, которые принимают участие в аллергических реакциях. Антигистаминовые препараты блокируют рецепторы и заметно улучшают состояние пациентов с РС и РЭМ. Биохимики предполагают, что именно рецепторы H1R «дырявят» ГЭБ и пропускают в нервную систему чужеродные для нее соединения (свободный гистамин) и клетки иммунной системы. Эту гипотезу подтверждают результаты предшествующей работы (2007), в которой Раджкумар Ноубад (Rajkumar Noubade) доказал, что ген Hrh1, который кодирует рецептор H1R, усиливает предрасположенность к аутоиммунным воспалениям нервной системы.
Следствие ведут биохимики
В поисках причин сверхпроницаемости ГЭБ ученые провели эксперимент с мышами, склонными к аутоиммунным воспалениям мозга и обладающими повышенным количеством рецепторов H1R.
У лабораторных животных с генотипом Bphs/Bphs токсин коклюшной палочки (Bordetella pertussis) вызывает гиперчувствительность к гистамину. Предположительно, именно из-за чрезмерного количества гистаминовых рецепторов мыши с генотипом Bphs/Bphs умирают не от кашля (коклюша), а от недостатка крови, которая из центрального русла уходит в переферические сосуды, проникая в том числе через ГЭБ. Основное внимание ученые уделили гемато-энцефалическому барьеру. Поэтому эксперимент проводился на животных с генотипом Bphs/Bphs и аномально большим количеством гистаминовых рецепторов именно в «каркасе» ГЭБа (эндотелиальных клетках), а не во всех клетках.
Биохимики воздействовали на мышей коклюшным токсином и наблюдали за состоянием ГЭБа и здоровьем нервной системы. Вопреки ожиданиям исследователей, оказалось, что гистамин не оказывает прямого токсического воздействия на нервную систему. Да и гиперактивация подозреваемых рецепторов (H1R) не усиливала гиперчувствительность к гистамину, спровоцированную коклюшным токсином. Более того, в следующей серии экспериментов ученые показали, что рецепторы H1R не «дырявят», а напротив «латают» поврежденную систему защиты мозга.
Исследователии считают, что неоднократно отмеченное увеличение гистаминовых рецепторов не противоречит полученным результатам. Напротив, это означает, что причиной аутоиммунных заболеваний нервной системы может быть избыточная активация рецепторов в иммунных, а не в эндотелиальных клетках. Если полученные результаты подтвердятся, то для лечения воспалений мозга и рассеянного склероза врачи будут не подавлять, а активизировать гистаминовые рецепторы. Правда, не во всем организме, а только в клетках гемато-энцефалического барьера.
Подробнее о тонкостях биохимического следствия можно прочитать в статье Endothelial histamine H1 receptor signaling reduces blood–brain barrier permeability and susceptibility to autoimmune encephalomyelitis в журнале PNAS Medical Sciences.
