Функции и гомеостаз мозга зависят от связи между его сложной сетью клеток. Следовательно, развитие различных групп клеток в мозгу необходимо координировать во времени и пространстве. Группа Ампаро Акер-Палмера (Институт молекулярных наук о жизни Бухмана и Институт клеточной биологии и нейробиологии, Университет Гете) сообщила в последнем выпуске журнала Science о новой функции кровеносных сосудов в организации правильного развития нейронных клеточных сетей в головной мозг.
Известно, что васкуляризация головного мозга необходима для обеспечения нейронов и глиальных клеток кислородом и питательными веществами, важными для метаболической поддержки нейронных сетей. "В течение нескольких лет мы знали, что сосудистая и нервная системы используют очень похожий словарный запас для развития и функционирования, и поэтому мы постулировали, что такой общий словарь может быть использован для обеспечения того, чтобы обе системы развивались синхронно и взаимодействовали друг с другом в течение правильная работа мозга," объяснил Акер-Палмер.
Чтобы изучить связь между кровеносными сосудами и нейронными клетками, группа Аккера-Палмера сосредоточилась на различных аспектах нервно-сосудистого развития. Во-первых, они использовали васкуляризацию сетчатки мыши как хорошо зарекомендовавший себя метод исследования молекул, важных для роста сосудов. Используя этот метод, они обнаружили, что молекула рилин, которая, как ранее было показано, влияет на миграцию нейронов, может независимо влиять на рост сосудов, используя очень похожий сигнальный механизм, активируя рецептор ApoER2 и белок Dab1, экспрессируемый в эндотелиальных клетках.
Кора головного мозга играет ключевую роль во всех основных функциях, таких как память, внимание, восприятие, язык и сознание. Нейрональные клетки в коре головного мозга организованы слоями, и эта организация устанавливается во время эмбрионального развития. "Мы решили исключить каскад передачи сигналов Reelin исключительно из эндотелиальных клеток и посмотреть, как это влияет на расположение нейронов и глиальных клеток в коре головного мозга," сказал Акер-Палмер. Используя эту систему, ученые обнаружили удивительное открытие, что эндотелиальные клетки инструктируют нейроны относительно их правильного положения в коре головного мозга. Механически они могли показать, что эндотелиальные клетки секретируют ламинины, которые откладываются во внеклеточном матриксе, окружающем сосуды, для закрепления волокон глиальных клеток, которые необходимы для правильной миграции нейронов и для правильного развития коры головного мозга.
В зрелом мозге глиальные клетки также окружают кровеносные капилляры и предотвращают попадание вредных веществ из кровотока в мозг. Это известно как "гематоэнцефалический барьер," и это важная структура, которая развивается в мозге для поддержания гомеостаза. Важно отметить, что Акер-Палмер и ее команда также показали, что те же сигнальные каскады, которые используются эндотелиальными клетками в коре головного мозга для управления миграцией нейронов, используются для установления связи через гематоэнцефалический барьер. "Несколько нейропсихиатрических и нейродегенеративных расстройств были связаны с аномальной нервно-сосудистой коммуникацией. Следовательно, понимание сигнальных путей и механизмов, участвующих в таком общении, имеет фундаментальное значение для поиска новых подходов к лечению деменции и психических заболеваний."