Белок клаудин-5 предотвращает развитие эпилептических припадков

Белок плотных межклеточных соединений клаудин-5 влияет на целостность и проницаемость гематоэнцефалического барьера. Снижение его экспрессии провоцирует развитие эпилептических припадков, а повышение экспрессии облегчает симптомы. Открытие, совершенное учеными, демонстрирует прямую связь между экспрессией клаудина-5 и степенью тяжести эпилептических припадков.

Эпилепсия — хроническое заболевание центральной нервной системы, от него страдают около 70 миллионов человек во всем мире. Этиологическим фактором развития эпилепсии зачастую служат черепно-мозговые травмы, опухоли головного мозга и состояния острого нарушения мозгового кровообращения, однако существуют также генетические заболевания, обуславливающие возникновение эпилепсии, например, синдром Драве. В настоящее время известно, что для каждого из этих состояний характерно изменение микроциркуляторного русла головного мозга, в частности, нарушение целостности гематоэнцефалического барьера (ГЭБ).

ГЭБ образован эндотелиальными клетками, выстилающими микрососуды головного мозга. Межэндотелиальные белки плотного соединения контролируют трансэндотелиальный транспорт различных веществ и таким образом определяют проницаемость барьера. Среди белков, образующих эти плотные межклеточные соединения, особое место занимают белки клаудины, влияющие на целостность и поддержание гомеостаза ГЭБ. Ученые из Тринити-колледжа (Дублин) впервые установили прямую связь между экспрессией клаудина-5 и степенью тяжести эпилептических припадков.

Авторы статьи, опубликованной в Nature Communications, исследовали образцы ткани головного мозга, удаленной при хирургических операциях, от 16 пациентов с резистентной к лечению эпилепсией. В срезах ткани наблюдалось уменьшение паттернов и снижение и интенсивности окрашивания клаудина-5 в эндотелии передневисочной области и гиппокампе по сравнению с эндотелиальными клетками неповрежденных регионов.

Кроме того, четыре пациента прошли до операции динамическую магнитно-резонансную томографию с контрастным усилением (DCE-MRI). У них были обнаружены многочисленные участки экстравазации гадолиния (проникновения в ткани вокруг сосудов). Это говорит о нарушении целостности стенки микрососудов и истончениях в ГЭБ.

Мыши с нокаутом гена клаудина-5 умирают вскоре после рождения. Поэтому авторы ранее создали мышей с нокдауном клаудина-5 (для этого использовали индуцируемый доксициклином аденоассоциированный вектор, кодирующий малую шпилечную РНК). У таких мышей наблюдали снижение когнитивных функций, повышенную тревожность, а длительный нокдаун приводил к судорогам и смерти.

Чтобы выяснить, вызвана ли судорожная активность именно изменением уровня клаудина-5, ученые вводили в гиппокамп самцов мышей каиновую кислоту (мощный стимулятор ЦНС, широко применяющийся для генерации эпиприступов у экспериментальных животных). У мышей наблюдалась активация астроцитарного белка GFAP, увеличение экспрессии которого свидетельствует о развитии патологического процесса в нервной ткани, дегенерация нейронов гиппокампа и дисперсия (разобщение) слоя гранулярных клеток зубчатой извилины гиппокампа, все это сопровождалось сильными судорожными припадками. Более того, экспрессия клаудина-5 была значительно снижена, а сам белок присутствовал в клетках эндотелия не сплошным слоем, а прерывающимися участками.

Как нокдаун гена клаудина-5 в гиппокампе, так и гетерозиготность по гену клаудина-5 усугубляли судороги, вызванные каиновой кислотой, и повреждением ГЭБ. Индуцируемый нокдаун клаудина-5 приводил к спонтанным рецидивирующим судорогам, тяжелому нейровоспалению и смерти животного. С другой стороны, отмена нокдауна и восстановление уровня клаудина облегчали симптомы.

Наконец, авторам удалось установить протективную роль RepSox, ингибитора трансформирующего фактора роста бета (TGF-β), который способствует развитию эпилепсии. Когда его вводили мышам, у которых вызывали припадки инъекциями каиновой кислоты, припадки стали менее выраженными. На молекулярном уровне RepSox восстанавливал уровень транскриптов гена клаудина-5, транскрипция которого ранее блокировалась TGF-β. Следовательно, RepSox может восстановить целостность ГЭБ после действия каиновой кислоты за счет возобновления экспрессии клаудина-5 в сосудах головного мозга.

По мнению авторов статьи, разработка лекарств, направленных на стабилизацию целостности кровеносных сосудов в головном мозге, поможет пациентам, которые в настоящее время не реагируют на противосудорожные препараты.

Цитируется по:

Greene, C., et al. Microvascular stabilization via blood-brain barrier regulation prevents seizure activity // Nature Communications, published online 14 April 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-29657-y.

Источник: https://pcr.news/

18.04.2022