Для цитирования:
Саранцева Е. И., Искра Т. Д., Семячкина-Глушковская О. В. Молекулярные механизмы звукового открытия гематоэнцефалического барьера у грызунов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023. Т. 23, вып. 1. С. 94-103. DOI: 10.18500/1816-9775-2023-23-1-94–103, EDN: FSIHWE
Молекулярные механизмы звукового открытия гематоэнцефалического барьера у грызунов
В экспериментах на 35 здоровых мышах-самцах линии C57BL/6 весом 25±3 г было показано, что громкие звук/музыка в течение 2 ч вызывают временное повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера у грызунов. Для исследования изменений проницаемости гематоэнцефалического барьера были исследованы молекулярные механизмы, ответственные за его открытие с помощью лазерной спекл-контрастной визуализации регионального мозгового кровотока (rCBF), иммуногистохимического анализа и биохимического анализа адреналина в плазме крови. При звукозависимом повышении проницаемости гематоэнцефалического барьера наблюдалось снижение интенсивности сигнала со стороны CLND-5, Occ, JAM и повышение сигнала от ZO-1. Однако уже через 4 ч наблюдалось восстановление интенсивности сигнала от изучаемых белков, что может быть связано с их интернализацией. Результаты исследования о музыкально-звуковом открытии гематоэнцефалического барьера в интактном мозге требуют пересмотра традиционных знаний о барьерных функциях мозга и открывают новые возможности неинвазивных стратегий доставки лекарственных средств. Это может дать некоторое представление об этиологии расстройств головного мозга, которые возникают в результате непреднамеренного или преднамеренного воздействия очень громкихзвуков, например, боевых действий или рок-концертов.
- Ronaldson P., Davis T. Regulation of blood–brain barrier integrity by microglia in health and disease: A therapeutic opportunity // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2020. Vol. 40. P. 10–12. https://doi.org/10.1177/0271678X20951995
- Banks W. From blood-brain barrier to blood-brain interface: New opportunities for CNS drug delivery // Nature. 2016. Vol. 15. P. 46–74. https://doi.org/10.1038/nrd.2015.21
- Wu S., Li K., Yan Y., Gran B., Han Y., Zhou F., Guan Y., Rostami A., Zhang G. Intranasal Delivery of Neural Stem Cells: A CNS-specifi c, Non-invasive Cell-based Therapy for Experimental Autoimmune Encephalomyelitis // J. Clin. Cell. Immunol. 2013. Vol. 4, iss. 3. PMID:24244890. https://doi.org/10.4172/2155-9899.1000142
- Semyachkina-Glushkovskaya O., Kurths J., Borisova E., Sokolovsky S., Mantareva N., Angelov I., Shirokov A., Navolokin N., Shushunova N., Khorovodov A., Ulanova M., Sagatova M., Ahranovich I., Sindeeva O., Gekalyuk A., Bordova A., Rafailov E. Photodynamic opening of blood-brain barrier // BOE. 2017. № 8 (11). P. 5040–5048. https://doi.org/10.1364/BOE.8.005040
- Gill S., Patel N., Hotton G., O’Sullivan K., McCarter R., Bunnage M., Brooks D., Svendsen C., Heywood P. Direct brain infusion of glial cell line-derived neurotrophic factor in Parkinson disease // Nat. Med. 2003. Vol. 9. P. 589–595. https://doi.org/10.1038/nm850
- Kiviniemi V., Korhonen V., Kortelainen J., Rytky S., Keinänen T., Tuovinen T., Isokangas M., Sonkajärvi E., Siniluoto T., Nikkinen J., Alahuhta S., Tervonen O., Turpeenniemi-Hujanen T., Myllylä T., Kuittinen O., Voipio J. Real-time monitoring of human blood-brain barrier disruption // PLoS One. 2017. Vol. 12, iss. 3. P. 1–16. https://doi.org/10.1731
- Lipsman N., Meng Y., Bethune A., Huang Y., Lam B., Masellis M., Herrmann N., Heyn C., Aubert I., Boutet A., Smith G. S., Hynynen K., Black S. E. Blood–brain barrier opening in Alzheimer’s disease using MRguided focused ultrasound // Nat. Commun. 2018. Vol. 9. P. 2336. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04529-6
- 8. Wang H. L., Lai T. W. Optimization of Evans blue quantitation in limited rat tissue samples // Sci. Rep. 2014. Vol. 4. P. 1–7. https://doi.org/10.1038/srep06588
- Yisong Q., Tingting Yu., Jianyi X., Peng W., Yilin M., Jingtan Z., Yusha L., Gong H., Luo Q., Zhu D. FDISCO: Advanced solvent-based clearing method for imaging whole organs // Sci. Adv. 2019. Vol. 5. P. eaau8355. https://doi.org/10.1126/sciadv.aau8355
- Abdurashitov A., Lychagov V., Sindeeva O., Semyachkina-Glushkovskaya O., Tuchin V. Histogram analysis of laser speckle contrast image for cerebral blood fl ow monitoring // Front. Optoelectron. 2015. Vol. 8, iss. 2. P. 187–194. https://doi.org/10.1007/s12200-015-0493-z
- Roszkowski M., Bohacek J. Stress does not increase blood-brain barrier permeability in mice // Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 2016. Vol. 36, № 7. P. 43–46. https://doi.org/10.1177/0271678X16647739
- Bryan R. M. Cerebral blood fl ow and energy metabolism during stress // Am. J. Physiol . 1990. Vol. 259. P. 269– 280. https://doi.org/10.1152/ajpheart. 1990. 259.2.H269
- Matter K., Balda M. S. Signalling to and from tight junctions // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2003. Vol. 4, № 3. P. 225–236. https://doi.org/10.1038/nrm1055
- Ghosh C., Gonzalez-Martinez J., Hossain M., Cucullo L., Fazio V., Damir Janigro D., Marchi N. Pattern of P450 expression at the human blood–brain barrier: Roles of epileptic condition and laminar fl ow // Epilepsia. 2010. Vol. 51. P. 1–3. https://doi.org/10.1111/j.1528-1167.2009.02428.x
- Hara M. R., Kovacs J. J., Whalen E. J. A stress response pathway regulates DNA damage through β2- adrenoreceptors and β-arrestin-1 // Nature. 2011. Vol. 477, № 7364. P. 349–353. https://doi.org/10.1038/nature10368
- Kanki H., Sasaki T., Matsumura S., Satoru Yokawa S., Yukami T , Munehisa Shimamura M., Manabu Sakaguchi M., Furuno T., Suzuki T., Mochizuki H. β-arrestin-2 in PAR-1-biased signaling has a crucial role in endothelial function via PDGF-β in stroke // Cell Death and Disease. 2019. Vol. 10, № 2. P. 456–459. https://doi.org/10.1038/s41419-019-1375-x
- Soh U. J. K., Trejo J. A. Activated protein C promotes protease-activated receptor-1 cytoprotective signaling through β-arrestin and dishevelled-2 scaffolds // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011. Vol. 108, № 50. P. 1372–1380. https://doi.org/10.1073/pnas.1112482108