Что такое нейроваскулярная единица?

В пределах НВЕ гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) включает обширную систему капилляров и посткапиллярных венул, регулирующих прохождение молекул и клеток в ГМ и из него. ГЭБ является высокоселективной многослойной (эндотелиально-перицитарно-астроцитарной) структурой, отделяющей периферическую кровь от паренхимы головного мозга.

ГЭБ является «воротами», и первый тип клеток, «преграждающий» путь в ГМ из кровотока — это ЭК. Они соединены плотными и адгезивными контактами, ограничивающими межклеточную диффузию ионов (например, Na+ , K+ и Cl- ), макромолекул и полярных растворенных веществ; при этом кислород и углекислый газ легко проникают посредством диффузии. Белки плотных контактов обладают избирательной проницаемостью, пропуская незаряженные молекулы размером до 4 нм; более крупные молекулы могут пассивно пересекать ГЭБ только при повышении его проницаемости, либо с помощью специальных транспортных или метаболических механизмов.

ЭК выделяют различные вещества (медиаторы воспаления, факторы роста, белки внеклеточного матрикса), изменяющие молекулярные сигнальные пути и обеспечивающие адаптацию во время физиологических и патологических стимулов. Базальная мембрана, важный компонент кровеносных сосудов, состоит из нескольких слоев: внутренний слой создается ЭК при участии перицитов, наружной сформирован астроцитами. Компоненты базальной мембраны (протеогликаны ламинина, коллагена IV, нидогена и гепарансульфата) поддерживают взаимодействия между ЭК, перицитами и астроцитами. Роль базальной мембраны не ограничивается барьерной, она выполняет также и сигнальные функции.

Перициты — пристеночные клетки, расположенные в пределах базальной мембраны. Они взаимодействуют с ЭК и отростками астроцитов, участвуя в структурных и гомеостатических функциях ГЭБ, а еще с иммунными клетками, проявляя свойства макрофагов и быстро передавая воспалительные сигналы с периферии. Перициты сообщаются непосредственно с ЭК через щелевые соединения, а также с соседними перицитами, обеспечивают нормальное развитие и функционирование артериол и капилляров головного мозга, свойства герметичности/проницаемости и регуляцию мозгового кровотока.

Астроциты покрывают своими отростками периваскулярные перициты, базальную мембрану и отростки нейронов. Они расположены в центре между нейронами и ЭК, необходимы для нейроваскулярной связи, динамического контроля местного кровотока, регуляции его изменений при повышении метаболических потребностей. Клетки обеспечивают регуляцию синаптической активности посредством калиевой буферизации, регуляции рН, захвата нейротрансмиттеров, высвобождения глиотрансмиттеров и поддержания гомеостаза нейронов. Астроциты продуцируют медиаторы воспаления и белки внеклеточного матрикса, способные либо «укреплять» ГЭБ, либо повреждать его, в зависимости от сигналов, полученных от нейронов, микроглии и ЭК. Кроме того, они необходимы для периваскулярного клиренса через глимфатическую систему ГМ.

Микроглия является первичными иммунными эффекторными клетками ГМ, которые активируются и претерпевают морфологическую и функциональную трансформацию во время травм и заболеваний ГМ. Олигодендроциты отвечают за формирование миелиновых слоев, обеспечивающих поддержку и изоляцию аксонов в центральной нервной системе.

Наконец, периваскулярные макрофаги, располагающиеся на внешней поверхности кровеносных сосудов или близко к ней. Как и перициты, могут регулировать проницаемость кровеносных сосудов и иммунные функции, продуцируя медиаторы воспаления и осуществляя фагоцитоз.

Взаимодействие структурных компонентов НВЕ происходит на уровне капилляров. НВЕ регулирует приток крови, изменяя диаметр артериол и целостность ГЭБ, что позволяет создать оптимальные условия для метаболизма в нервных клетках. Это возможно благодаря взаимодействиям между нейрональными клетками (нейронами и глиальными клетками) и микрососудистыми структурами (ЭК, перицитами и гладкомышечными клетками сосудов).

Нервные клетки способствуют изменению диаметра артериол посредством передачи сигналов ЭК в капиллярах, а те, в свою очередь, через эндотелиальные межклеточные связи передаются ЭК в артериолах (т.е. реализуется нейроваскулярная связь). Затем диаметр артериол модулируется за счет высвобождения оксида азота (NO) из ЭК в гладкомышечные клетки сосудов. Микрососудистые структуры, такие как перициты, также могут вносить вклад в регуляцию функции гладкомышечных клеток сосудов посредством индукции высвобождения NO из нейрональных клеток. Кроме того, взаимодействия между нейронными и микрососудистыми структурами могут происходить на уровне венул ².

Функционирование НВЕ связано с еще одним патологическим процессом, широко обсуждающимся в научном сообществе на сегодняшний день — с эндотелиальной дисфункцией (ЭД). ЭК уже получили статус многофункциональной системы, осуществляющей ауто-, пара- и даже эндокринные функции, поддержание сосудистого тонуса, атромбогенного потенциала сосудистой стенки, регуляцию адгезии и агрегации тромбоцитов, про- и антикоагулянтные, фибринолитические процессы, воспаление и ангиогенез. ЭД признается большинством исследователей ключевым фактором в развитии сердечно-сосудистых заболеваний, оказывая влияние на морфологические и функциональные свойства сосудистой стенки.

НВЕ является центральным звеном патогенеза острой и хронической ишемии головного мозга, деменции, включая болезнь Альцгеймера, эпилепсии лиц старшего возраста и ряда других патологических состояний, а, значит, может стать актуальной мишенью для терапевтических воздействий.

ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ