Гематоэнцефалический барьер: особенности изменений структурно-функциональной организации у пациентов с глиобластомой

Обложка
  • Авторы: Скляр С.С.1,2, Трашков А.П.3,4, Мацко М.В.5,6,7, Коневега А.Л.3,4, Копаева М.Ю.4, Черепов А.Б.4, Цыган Н.В.8,2, Сафаров Б.И.1, Воинов Н.Е.1, Васильев А.Г.9
  • Учреждения:
    1. Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л. Поленова — филиал Национального медицинского исследовательского центра им. В.А. Алмазова
    2. Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»»
    3. Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»
    4. Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
    5. Санкт-Петербургский клинический научно-практический центр специализированных видов медицинской помощи (онкологический)
    6. Санкт-Петербургский государственный университет
    7. Санкт-Петербургский медико-социальный институт
    8. Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова
    9. Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет
  • Выпуск: Том 13, № 5 (2022)
  • Страницы: 99-108
  • Раздел: Обзоры
  • URL: https://journals.eco-vector.com/pediatr/article/view/119982
  • DOI: https://doi.org/10.17816/PED13599-108
  • ID: 119982

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Изучение гематоэнцефалического барьера началось на рубеже XVIII–XIX вв. На сегодняшний день благодаря большому количеству проведенных исследований очевидно, что данная система имеет невероятно сложную структуру на органном, тканевом и молекулярно-генетическом уровне. Возрастает научный интерес к изменениям в гематоэнцефалическом барьере, которые происходят при патологических неопластических процессах. Как оказалось, перестройка этой системы является важным и неотъемлемым этапом патогенеза глиобластомы, опухоли центральной нервной системы с самым неблагоприятным прогнозом. Гетерогенная структура с формированием участков измененного клеточного состава, неравномерная и неконтролируемая проницаемость, обеспечиваемая большим количеством транспортных везикул и разрушением плотных контактов между эндотелиоцитами, активный отток молекул из паренхимы благодаря непрерывному синтезу новых порций ABC-белков переносчиков, создание незрелой сосудистой сети под действием высокой экспрессии VEGF-клетками опухоли — главные характеристики гематоопухолевого барьера, формирующегося при глиобластоме и поддерживающего ее выживаемость. Дальнейшее изучение особенностей строения и механизмов функционирования данной системы у пациентов с глиобластомой – новая и перспективная задача в современной нейроонкологии, решение которой не только расширит представление о биологии и понимание патогенеза самой распространенной и злокачественной опухоли головного мозга, но и позволит повысить эффективность лечения пациентов и улучшить прогноз.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Софья Сергеевна Скляр

Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л. Поленова — филиал Национального медицинского исследовательского центра им. В.А. Алмазова; Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»»

Автор, ответственный за переписку.
Email: s.sklyar2017@yandex.ru

канд. мед наук, мл. научн. сотр. научно-исследовательской лаборатории нейроонкологии, Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л. Поленова – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Минздрава России; мл. научн. сотрудник центра доклинических и клинических исследований, ФГБУ «Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”»

Россия, Санкт-Петербург; г. Гатчина, Ленинградская область

Александр Петрович Трашков

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»; Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: alexander.trashkov@gmail.com

канд. мед. наук, заведующий, центр доклинических и клинических исследований, ФГБУ «Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»; руководитель ресурсного центра нейрокогнитивных исследований, ФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Россия, г. Гатчина, Ленинградская область; Москва

Марина Витальевна Мацко

Санкт-Петербургский клинический научно-практический центр специализированных видов медицинской помощи (онкологический); Санкт-Петербургский государственный университет; Санкт-Петербургский медико-социальный институт

Email: marinamatsko@mail.ru

д-р мед. наук, вед. научн. сотр., ГБУЗ «Санкт-Петербургский клинический научно-практический центр специализированных видов медицинской помощи (онкологический)»; ассистент кафедры онкологии, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»; доцент кафедры онкологии, ЧОУ ВО «Санкт-Петербургский медико-социальный институт»

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Андрей Леонидович Коневега

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»; Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: konevega_al@pnpi.nrcki.ru

канд. физ.-мат. наук, руководитель отделения молекулярной и радиационной биофизики, ФГБУ «Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”»; заведующий отделом биомедицинских технологий, ФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Россия, г. Гатчина, Ленинградская область; Москва

Марина Юрьевна Копаева

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: m.kopaeva@mail.ru

научн. сотр., Ресурсный центр нейрокогнитивных исследований

Россия, Москва

Антон Борисович Черепов

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: ipmagus@mail.ru

вед. инженер, Ресурсный центр нейрокогнитивных исследований

Россия, Москва

Николай Васильевич Цыган

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова; Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»»

Email: 77th77@gmail.com

д-р мед. наук, вед. научн. сотр., ФГБУ «Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”»; доцент, кафедра нервных болезней, ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» Министерства обороны России

Россия, Санкт-Петербург; г. Гатчина, Ленинградская область

Бобир Ибрагимович Сафаров

Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л. Поленова — филиал Национального медицинского исследовательского центра им. В.А. Алмазова

Email: safarovbob@mail.ru

канд. мед. наук, заведующий 4-м отделением

Россия, Санкт-Петербург

Никита Евгеньевич Воинов

Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л. Поленова — филиал Национального медицинского исследовательского центра им. В.А. Алмазова

Email: nik_voin@mail.ru

врач-нейрохирург

Россия, Санкт-Петербург

Андрей Глебович Васильев

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: avas7@mail.ru

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой патологической физиологии с курсом иммунопатологии

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Бережанская С.Б., Лукьянова Е.А., Жаворонкова Т.Э., и др. Современная концепция структурно-функциональной организации гематоэнцефалического барьера и основные механизмы нарушения его резистентности // Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. 2017. Т. 96, № 1. С. 135–141. doi: 10.24110/0031-403X-2017-96-1-135-141
  2. Горбачева Л.Р., Помыткин И.А., Сурин А.М., и др. Астроциты и их роль в патологии центральной нервной системы // Российский педиатрический журнал. 2018. Т. 21, № 1. С. 46–53. doi: 10.18821/1560-9561-2018-21-1-46-53
  3. Кувачева Н.В., Салмина А.Б., Комлева Ю.К., и др. Проницаемость гематоэнцефалического барьера в норме, при нарушении развития головного мозга и нейродегенерации // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2013. Т. 113, № 4. С. 80–85.
  4. Сушков С.А., Лебедева Е.И., Мяделец О.Д. Перициты как потенциальный источник неоангиогенеза // Новости хирургии. 2019. Т. 27, № 2. С. 212–221. doi: 10.18484/2305-0047.2019.2.212
  5. Черепанов С.А., Баклаушев В.П., Габашвили А.Н., и др. Hedgehog-сигналинг и его роль в патогенезе нейроонкологических заболеваний // Биомедицинская химия. 2015. Т. 61, № 3. С. 332–342. doi: 10.18097/PBMC20156103332
  6. Хачатрян В.А., Ким А.В., Самочерных К.А., и др. Злокачественные опухоли головного мозга, сочетающиеся с гидроцефалией // Нейрохирургия и неврология Казахстана. 2009. № 4. С. 3–20.
  7. Armulik A., Genové G., Betsholtz C. Pericytes: developmental, physiological, and pathological perspectives, problems, and promises // Dev Cell. 2011. Vol. 21, No. 2. P. 193–215. doi: 10.1016/j.devcel.2011.07.001
  8. Arvanitis C.D., Ferraro G.B., Jain R.K. The blood-brain barrier and blood-tumour barrier in brain tumours and metastases // Nat Rev Cancer. 2020. Vol. 20, No. 1. P. 26–41. doi: 10.1038/s41568-019-0205-x
  9. Bar E.E., Chaudhry A., Lin A., et al. Cyclopamine-mediated hedgehog pathway inhibition depletes stem-like cancer cells in glioblastoma // Stem Cells. 2007. Vol. 25, No. 10. P. 2524–2533. doi: 10.1634/stemcells.2007-0166
  10. Becher O.J., Hambardzumyan D., Fomchenko E.I., et al. Gli activity correlates with tumor grade in platelet-derived growth factor-induced gliomas // Cancer Res. 2008. Vol. 68, No. 7. P. 2241–2249. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-07-6350
  11. Belykh E., Shaffer K.V., Lin C., et al. Blood-brain barrier, blood-brain tumor barrier, and fluorescence-guided neurosurgical oncology: delivering optical labels to brain tumors // Front Oncol. 2020. Vol. 10. ID 739. doi: 10.3389/fonc.2020.00739
  12. De Bock M., Van Haver V., Vandenbroucke R.E., et al. Into rather unexplored terrain-transcellular transport across the blood-brain barrier // Glia. 2016. Vol. 64, No. 7. P. 1097–1123. doi: 10.1002/glia.22960
  13. Brown L.S., Foster C.G., Courtney J.-M., et al. Pericytes and neurovascular function in the healthy and diseased brain // Front Cell Neurosci. 2019. Vol. 13. ID282. doi: 10.3389/fncel.2019.00282
  14. Daneman R., Prat A. The blood-brain barrier // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2015. Vol. 7. ID a020412. doi: 10.1101/cshperspect.a020412
  15. Gril B., Paranjape A.N., Woditschka S., et al. Reactive astrocytic S1P3 signaling modulates the blood-tumor barrier in brain metastases // Nat Commun. 2018. Vol. 9, No. 1. ID2705. doi: 10.1038/s41467-018-05030-w
  16. Groothuis D.R., Molnar P., Blasberg R.G. Regional blood flow and blood-to-tissue transport in five brain tumor models. Implications for chemotherapy // Prog Tumor Res. 1984. Vol. 27. P. 132–153. doi: 10.1159/000408227
  17. Haseloff R.F., Dithmer S., Winkler L., et al. Transmembrane proteins of the tight junctions at the blood-brain barrier: structural and functional aspects // Semin Cell Dev Biol. 2015. Vol. 38. P. 16–25. doi: 10.1016/j.semcdb.2014.11.004
  18. Jackson S., El Ali A., Virginito D., Gilberg M.R. Blood-brain barrier pericyte importance in malignant gliomas: what we can learn from stroke and Alzheimer’s disease // Neuro Oncol. 2017. Vol. 19, No. 9. P. 1173–1182. doi: 10.1093/neuonc/nox058
  19. Mastorakos P., McGavern D. The anatomy and immunology of vasculature in the central nervous system // Sci Immunol. 2019. Vol. 4, No. 37. P. 1–29. doi: 10.1126/sciimmunol.aav0492
  20. Mo F., Pellerino A., Soffietti R., Rudà R. Blood-brain barrier in brain tumors: biology and clinical relevance // Int J Mol Sci. 2021. Vol. 22, No. 23. ID 12654. doi: 10.3390/ijms222312654
  21. Nduom E.K., Yang C., Merrill M.J., et al. Characterization of the blood-brain barrier of metastatic and primary malignant neoplasms // J Neurosurg. 2013. Vol. 119, No. 2. P. 427–433. doi: 10.3171/2013.3.JNS122226
  22. Da Ros M., De Gregorio V., Iorio A.L., et al. Glioblastoma chemoresistance: the double play by microenvironment and blood-brain barrier // Int J Mol Sci. 2018. Vol. 19, No. 10. ID2879. doi: 10.3390/ijms19102879
  23. Pandit R., Chen L., Gotz J. The blood-brain barrier: Physiology and strategies for drug delivery // Adv Drug Deliv Rev. 2020. Vol. 165–166. P. 1–14. doi: 10.1016/j.addr.2019.11.009
  24. Stern L., Gautier R. Recherches sur le liquidecéphalo-rachidien. I. Les rapports entre le liquidecéphalo-rachidien et la circulation sanguine // Arch Int Physiol. 1921. Vol. 17, No. 2. P. 138–192. doi: 10.3109/13813452109146211
  25. Wesseling P., van der Laak J.A., de Leeuw H., et al. Quantitative immunohistological analysis of the microvasculature in untreated human glioblastoma multiforme // J Neurosurg. 1994. Vol. 81, No. 6. P. 902–909. doi: 10.3171/jns.1994.81.6.0902
  26. Zhou W., Chen C., Shi Y., et al. Targeting glioma stem cell-derived pericytes disrupts the blood–tumor barrier and improves chemotherapeutic efficacy // Cell Stem Cell. 2017. Vol. 21, No. 5. P. 591–603.e4. doi: 10.1016/j.stem.2017.10.002

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Строение и функционирование гематоэнцефалического барьера в физиологических условиях. А — эндотелиоциты соединены между собой плотными контактами, состоящими из белков клаудина-5 и окклюдина. У данных соединений имеется внутриклеточный домен, регулирующий цитоскелет через зонулаокклюдин-1 (ZO1); B — показаны основные транспортные механизмы в эндотелии (трансцеллюлярный, парацеллюлярный, с помощью транспортных белков растворенных веществ (SLC) и белка рецептор-опосредованного эндоцитоза (РОЭ) и эффлюкс-путь через белки АBC (АТФ-связывающие кассетные транспортеры). Регуляция экспрессии данных переносчиков контролируется астроцитами и перицитами посредством WNT-β-катенинового и SHH-сигнального путей; C — перициты и астроциты совместно экспрессируют ангиотензин-1 (Ang1), отвечающий за формирование плотных контактов между эндотелиоцитами. Перициты контролируют экспрессию адгезивных молекул на эндотелиоцитах (ICAM-1, VCAM-1); D — фиксация перицитов на базальной мембране обеспечивается благодаря экспрессии им рецептора тромбоцитарного фактора роста β (PDGFRβ) и синтеза эндотелиоцитами тромбоцитаного фактора роста β (PDGFβ)

Скачать (226KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Строение и функционирование гематоопухолевого барьера. А — разрушение плотных контактов из клаудина-5 и окклюдина приводит к повышенной неконтролируемой парацеллюлярной диффузии и нарушению цитосклелета эндотелиоцита. Инфильтративный рост глиобластомы вызывает смещение и разрушение отростков астроцитов. Реактивные астроциты экспрессируют сфингозин-1-фосфатный рецептор-3 (S1PR-3), что усиливает инфильтрацию Т-лимфоцитами; B — эндотелиоциты гематоопухолевого барьера характеризуются потерей многих переносчиков и наличием большого количества транспортных везикул и белков АВС; C — распределение перицитов гематоопухолевого барьера неравномерное с чередованием зон их отсутствия и областей со слоистой структурой. Дифференцирующиеся из стволовых опухолевых клеток перициты экспрессируют в большом количестве эндосиалин (CD248). Формирование новых сосудов в глиобластоме происходит посредством синтеза опухолевыми клетками и эндотелиоцитами VEGF (фактор роста эндотелия сосудов). GLI-1 — белок цинкового пальца-1

Скачать (292KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2022


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 69634 от 15.03.2021 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах