Молекулярные механизмы транспорта веществ через гематоэнцефалический барьер как мишени для фармакологического воздействия. Часть 1. Структурно-функциональная организация ГЭБ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Биологические барьеры играют ключевую роль в поддержании целостности и функционирования организма на всех уровнях его организации. На клеточном уровне барьерная функция опосредована гидрофобными свойствами цитоплазматической мембраны, благодаря которым осуществляется избирательная проницаемость плазмолеммы для различных веществ в зависимости от их физико-химических свойств. От тканевого и до организменного уровней функции барьеров осуществляют межклеточные белковые комплексы плазматической мембраны. Они образуют парацеллюлярные диффузионные барьеры, разделяющие внутренние и внешние жидкостные среды и обеспечивающие условия для развития и функционирования органов. Избирательный транспорт веществ через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) является одним из ведущих механизмов поддержания гомеостаза и функционирования головного мозга. Нарушение функции ГЭБ наблюдается при различных видах патологии ЦНС и системных аутоиммунных заболеваниях. В обзоре отражены основные этапы развития ГЭБ в эмбриогенезе, а также представлены современные данные об морфофункциональных особенностях организации ГЭБ, включая молекулярные механизмы, опосредующие барьерную функцию за счет комплексного участия клеток сосудистой стенки церебральных микрососудов, а также экспрессии генов ферментных комплексов, активных и пассивных механизмов транспорта веществ через ГЭБ. Высокая транспортная избирательность ГЭБ является актуальной проблемой для доставки лекарственных препаратов в головной мозг. Вместе с тем не менее важным является совершенствование принципов фармакотерапии и коррекции нарушенных функций ГЭБ при различных видах патологии нервной и других систем организма. Настоящий обзор ставит целью донести до разработчиков современных таргетных препаратов новые сведения о молекулярно-генетических механизмах транспорта веществ через ГЭБ, а также привлечь внимание специалистов в области прецизионной медицины к проблеме нарушений барьерной функции сосудов головного мозга при неврологических и других заболеваниях современного человека.

Об авторах

Александр Николаевич Трофимов

Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет Минздрава России; ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexander.n.trofimov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6745-6035
SPIN-код: 4935-0744

канд. биол. наук, старший научный сотрудник физиологического отдела; доцент кафедры физиологии и патологии

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Мария Владимировна Литвинова

Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет Минздрава России; ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: litvinova.mariya@pharminnotech.com
ORCID iD: 0000-0002-2924-7475

аспирант отдела нейрофармакологии им. академика РАМН С. В. Аничкова; лаборант кафедры физиологии и патологии

Россия, Санкт-Петербург

Александр Павлович Шварц

ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН

Email: aleksandr.pavlovich.schwarz@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2707-1397
SPIN-код: 5017-0779

канд. биол. наук, научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов нейронных взаимодействий

Россия, Санкт-Петербург

Вера Владиславовна Кошеверова

ФГБУН Институт цитологии РАН

Email: vera77867@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9221-9362
SPIN-код: 4821-9340

нд. биол. наук, научный сотрудник лаборатории динамики внутриклеточных мембран

Россия, Санкт-Петербург

Андрей Андреевич Лебедев

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: aalebedev-iem@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0297-0425
SPIN-код: 4998-5204

д-р биол. наук., профессор, заведующий лабораторией общей нейрофармакологии, отдел нейрофармакологии им. академика РАМН С. В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Николай Анатольевич Арсениев

Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет Минздрава России

Email: nikolay.arseniev@pharminnotech.com
SPIN-код: 9038-7623

канд. биол. наук, доцент, доцент кафедры физиологии и патологии

Россия, Санкт-Петербург

Александр Иванович Тюкавин

Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет Минздрава России

Email: atuykavin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5129-4414
SPIN-код: 8476-5366
Scopus Author ID: 6603645369
ResearcherId: V-6699-2017

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой физиологии и патологии

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Марьянович А. Т. Гематоэнцефалический барьер: защитная функция / А. Т. Марьянович, М. В. Андреевская // Российские биомедицинские исследования. – 2020. – Т. 5. – № 2. – С. 42-48.
  2. Wardlaw J., Duplaà C., Dabertrand F., et al. Vascular hypotheses for understanding and restoring memory impairments. FENS Forum; July 2022; France; Paris.
  3. Neuwelt E. A. Mechanisms of disease: the blood-brain barrier // Neurosurgery. 2004. Vol. 54, no. 1. P. 131-142. https://doi.org/10.1227/01.neu.0000097715.11966.8e.
  4. Kugler E. C., Greenwood J., MacDonald R. B. The "Neuro-Glial-Vascular" Unit: The Role of Glia in Neurovascular Unit Formation and Dysfunction // Front Cell Dev Biol. 2021. Vol. 9. P. 32820. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.732820.
  5. Liebner S., Dijkhuizen R. M., Reiss Y., et al. Functional morphology of the blood-brain barrier in health and disease // Acta Neuropathol. 2018. Vol. 135, no. 3. P. 311-336. https://doi.org/10.1007/s00401-018-1815-1.
  6. Ahn S. I., Kim Y. Human Blood-Brain Barrier on a Chip: Featuring Unique Multicellular Cooperation in Pathophysiology // Trends Biotechnol. 2021. Vol. 39, no. 8. P. 749-752. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2021.01.010.
  7. Yuan M., Wang Y., Wang S., et al. Bioenergetic Impairment in the Neuro-Glia-Vascular Unit: An Emerging Physiopathology during Aging // Aging Dis. 2021. Vol. 12, no. 8. P. 2080-2095. https://doi.org/10.14336/AD.2021.04017.
  8. Neumaier F., Zlatopolskiy B. D., Neumaier B. Drug Penetration into the Central Nervous System: Pharmacokinetic Concepts and In Vitro Model Systems // Pharmaceutics. 2021. Vol. 13, no. 10. P. 1542 https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13101542.
  9. Menaceur C., Gosselet F., Fenart L., et al. The Blood-Brain Barrier, an Evolving Concept Based on Technological Advances and Cell-Cell Communications // Cells. 2021. Vol. 11, no. 1. P. 133. https://doi.org/10.3390/cells11010133.
  10. Ayloo S., Gu C. Transcytosis at the blood-brain barrier // Curr Opin Neurobiol. 2019. Vol. 57. P. 32-38. https://doi.org/10.1016/j.conb.2018.12.014.
  11. de Lange E. C. M., Hammarlund Udenaes M. Understanding the Blood-Brain Barrier and Beyond: Challenges and Opportunities for Novel CNS Therapeutics // Clin Pharmacol Ther. 2022. Vol.111, no. 4. P. 758-773. https://doi.org/10.1002/cpt.2545.
  12. Abbott N. J., Patabendige A. A., Dolman D. E., et al. Structure and function of the blood-brain barrier // Neurobiol Dis. 2010. Vol. 37, no. 1. P. 13-25. https://doi.org/10.1016/j.nbd.2009.07.030.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Основные компоненты гематоэнцефалического барьера (по [6])

Скачать (166KB)
3. Рис. 2. Упрощенная схема межклеточных контактов, обеспечивающих целостность и барьерную функцию эндотелия (по [8]). АК – адгезивный контакт; БМ – базальная мембрана; ПК – плотный контакт; ЭЦ – эндотелиоцит; ZO – белки семейства Zonula occludens

Скачать (63KB)
4. Рис. 3. Упрощенная схема основных видов трансцеллюлярного транспорта (по [8])

Скачать (73KB)

© Трофимов А.Н., Литвинова М.В., Шварц А.П., Кошеверова В.В., Лебедев А.А., Арсениев Н.А., Тюкавин А.И., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».