Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2022, T. 108, № 5, стр. 525-529

Специальный номер Российского физиологического журнала им. И.М. Сеченова посвящен вопросам физиологии и метаболизма клеток церебрального эндотелия в норме и при патологии головного мозга. Выбор этого направления для представления обзорных и оригинальных статей российских ученых обусловлен все возрастающим интересом к изучению клеточно-молекулярных механизмов функционирования эндотелия сосудов головного мозга, актуальных в контексте патогенеза хронической нейродегенерации, нарушений развития, ишемического, инфекционного и травматического повреждения головного мозга [1–5].

Церебральный эндотелий обладает рядом свойств, отличающих его от эндотелия сосудов других органов и тканей. Клетки эндотелия микрососудов головного мозга имеют высокую экспрессию белков плотных и адгезионных контактов, а потому – низкую парацеллюлярную проницаемость, проявляют селективную трансцеллюлярную проницаемость, содержат большое количество митохондрий, экспрессируют ферменты, метаболизирующие ксенобиотики и эндогенные гидрофобные молекулы. Эти клетки являются объектом регуляции для иных клеток-компонентов нейроваскулярной единицы головного мозга (перициты, периваскулярные астроциты, нейроны) [6, 7] и участвуют в реализации механизмов глиоваскулярного контроля микроциркуляции, метаболического сопряжения клеток, нейропластичности, поддержания реологических свойств крови, регуляции локального иммунного ответа [8]. Кроме того, велика роль церебрального эндотелия в обеспечении процессов ангиогенеза и нейрогенеза как в эмбриональном периоде развития, так и на протяжении всего онтогенеза [9].

Будучи компонентами гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), клетки эндотелия обеспечивают его структурно-функциональную целостность, что важно для поддержания химического гомеостаза в ткани головного мозга. Преодоление ГЭБ и управляемое обратимое открытие барьера – важная задача современной нейрофармакологии [10]. Вместе с тем, при ряде патологических состояний проницаемость барьера аномально повышена, что сопровождается развитием нейровоспаления, и это актуализирует поиск новых способов восстановления целостности ГЭБ [11]. Менее изученным является участие клеток эндотелия в формировании и функционировании гематоликворного барьера (ГЛБ), однако очевидно, что такие механизмы существенны для транспорта соединений между периферической кровью и спинномозговой жидкостью, обеспечения функциональной активности сосудистого сплетения и регуляции работы нейрогенных ниш [12].

Прогресс в изучении физиологии и метаболизма клеток эндотелия церебральных микрососудов в последние годы во многом связан с созданием и развитием моделей ГЭБ и ГЛБ in vitro. В настоящее время в исследовательской практике используется широкий спектр статических и динамических моделей, которые позволяют воспроизвести многие механизмы межклеточных взаимодействий, обеспечивающих функционирование клеток церебрального эндотелия в тесной связи с активностью нейронов, астроцитов, перицитов, иммунокомпетентных клеток, а также с компонентами внеклеточного матрикса [1, 3, 13, 14].

Вместе с тем, по-прежнему актуальна задача разработки и внедрения новых клеточных моделей гистогематических барьеров головного мозга, максимально полно учитывающих функциональные и биохимические характеристики клеток церебрального эндотелия. Такие модели должны быть воспроизводимыми, стандартизованными и удобными как для изучения механизмов работы барьерных тканей в (пато)физиологических условиях, так и для тестирования лекарств-кандидатов с потенциальным нейротропным эффектом. Одновременно эти модели могут выступать в качестве универсальной платформы для моделирования сложных мультиклеточных ансамблей, например, нейроваскулярной единицы, нейрогенной ниши и, в перспективе – ткани головного мозга в формате “орган-на-чипе” либо в составе микрофизиологических систем [15, 16]. Очевидно, что продвижение исследований и разработок в этом направлении невозможно без понимания фундаментальных механизмов функционирования клеток эндотелия сосудов головного мозга.

Статьи, вошедшие в специальный номер Российского физиологического журнала им. И.М. Сеченова, посвящены различным аспектам физиологии и патофизиологии клеток эндотелия церебральных сосудов, регуляции их метаболизма и экспрессионного профиля, оценке влияния на них повреждающих факторов, их способности к пролиферации и восстановлению, а также вопросам мониторинга состояния эндотелия, поиска маркеров эндотелиальной дисфункции для решения задач фундаментальных, трансляционных и клинических нейронаук.

География и методический уровень работ свидетельствуют о все возрастающем интересе и новых направлениях в изучении механизмов регуляции функциональной активности клеток церебрального эндотелия в норме и при патологии головного мозга, перспективах последующей трансляции этих результатов в клиническую практику. Так, несомненно, большой интерес читателей, все зависимости от степени их погруженности в вопросы физиологии и биохимии эндотелия сосудов головного мозга, вызовут результаты работы исследовательских групп из Санкт-Петербурга о механизмах поддержания структурно-функциональной целостности гематоэнцефалического барьера, определяемых эффектами полиненасыщенных жирных кислот [17], о механизмах нарушения мозгового кровотока при дизрегуляции активности калиевых каналов [18], об особенностях экспрессии белков плотных контактов при модуляции состава липидных рафт в мембранах [19], из Москвы – об особенностях строения эндотелия микрососудов головного мозга [20], о механизмах повреждения эндотелия микрососудов головного мозга при сочетанном действии гиперкапнии и гипоксии [21], об особенностях формирования атеросклеротических бляшек в каротидном синусе в контексте аберрантного ангиогенеза [22], о механизмах повреждения клеток-компонентов нейроваскулярной единицы головного мозга в модели нейровоспаления [23], из Красноярска – о роли церебрального эндотелия в регуляции нейрогенеза и эффективности оптогенетических протоколов для управления активностью клеток в составе нейрогенных ниш [24], из Владикавказа – о токсическом действии тяжелых металлов на клетки эндотелия [25], из Самары – о биологических эффектах лактата как метаболита с сигнальными функциями, в том числе применительно к клеткам эндотелия [26], из Кемерово – о новых подходах к оценке функции эндотелия, в том числе при моделировании гематоэнцефалического барьера [27]. Кроме того, в развитие этой проблематики в портфеле редакции находятся интересные работы о новых возможностях модуляции пролиферативной активности клеток эндотелия микрососудов головного мозга и о механизмах метаболического контроля церебрального ангиогенеза (Красноярск), а также о новых взглядах на работу лимфатической системы головного мозга (Саратов), с которыми можно будет познакомиться в ближайших номерах Российского физиологического журнала им. И.М. Сеченова.

В целом, редакция журнала полагает, что результаты работ, выполненных различными научными группами, простимулируют читателей к новым идеям и междисциплинарным проектам, ориентированным на изучение вклада клеток эндотелия церебральных сосудов в механизмы пластичности головного мозга в норме и при патологии.

А.Б. Салмина доктор медицинских наук, профессор Научный центр неврологии (Москва), Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого (Красноярск)

Алла Борисова Салмина – доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник и заведующий лабораторией нейробиологии и тканевой инженерии Института мозга Научного центра неврологии (Москва), главный научный сотрудник НИИ молекулярной медицины и патобиохимии КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого (Красноярск). Лауреат Золотой медали и Премии РАН для молодых ученых в номинации “физиология” (1999), лауреат Премии Правительства РФ в области науки и техники для молодых ученых за 2010 г., руководитель ведущей научной школы РФ в области медицины, поддержанной грантами Президента РФ (2014–2021), лауреат премии Scopus Award Russia (2016). Специалист в области нейробиологии и нейрохимии, клеточной и тканевой инженерии, патофизиологии, молекулярной медицины, биофизики. Сфера научных интересов: механизмы нейропластичности и развития головного мозга, молекулярные механизмы хронической нейродегенерации, (пато)физиология гематоэнцефалического и гематоликворного барьеров, моделирование ткани головного мозга in vitro. Автор более 800 научных работ, опубликованных в ведущих российских и международных журналах, оригинальных учебных курсов на русском и английском языках по патофизиологии, биохимии, нейробиологии, молекулярной и трансляционной медицине.