Молекулярные механизмы транспорта веществ через гематоэнцефалический барьер как мишени для фармакологического воздействия. Часть 1. Структурно-функциональная организация ГЭБ
- Авторы: Трофимов А.Н.1,2, Литвинова М.В.1,2, Шварц А.П.3, Кошеверова В.В.4, Лебедев А.А.2, Арсениев Н.А.1, Тюкавин А.И.1
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет Минздрава России
- ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»
- ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН
- ФГБУН Институт цитологии РАН
- Выпуск: Том 4, № 2 (2022)
- Страницы: 60-69
- Раздел: Актуальные проблемы: дискуссионная трибуна
- URL: https://journals.rcsi.science/PharmForm/article/view/232618
- DOI: https://doi.org/10.17816/phf109914
- ID: 232618
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Биологические барьеры играют ключевую роль в поддержании целостности и функционирования организма на всех уровнях его организации. На клеточном уровне барьерная функция опосредована гидрофобными свойствами цитоплазматической мембраны, благодаря которым осуществляется избирательная проницаемость плазмолеммы для различных веществ в зависимости от их физико-химических свойств. От тканевого и до организменного уровней функции барьеров осуществляют межклеточные белковые комплексы плазматической мембраны. Они образуют парацеллюлярные диффузионные барьеры, разделяющие внутренние и внешние жидкостные среды и обеспечивающие условия для развития и функционирования органов. Избирательный транспорт веществ через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) является одним из ведущих механизмов поддержания гомеостаза и функционирования головного мозга. Нарушение функции ГЭБ наблюдается при различных видах патологии ЦНС и системных аутоиммунных заболеваниях. В обзоре отражены основные этапы развития ГЭБ в эмбриогенезе, а также представлены современные данные об морфофункциональных особенностях организации ГЭБ, включая молекулярные механизмы, опосредующие барьерную функцию за счет комплексного участия клеток сосудистой стенки церебральных микрососудов, а также экспрессии генов ферментных комплексов, активных и пассивных механизмов транспорта веществ через ГЭБ. Высокая транспортная избирательность ГЭБ является актуальной проблемой для доставки лекарственных препаратов в головной мозг. Вместе с тем не менее важным является совершенствование принципов фармакотерапии и коррекции нарушенных функций ГЭБ при различных видах патологии нервной и других систем организма. Настоящий обзор ставит целью донести до разработчиков современных таргетных препаратов новые сведения о молекулярно-генетических механизмах транспорта веществ через ГЭБ, а также привлечь внимание специалистов в области прецизионной медицины к проблеме нарушений барьерной функции сосудов головного мозга при неврологических и других заболеваниях современного человека.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Александр Николаевич Трофимов
Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет Минздрава России; ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»
Автор, ответственный за переписку.
Email: alexander.n.trofimov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6745-6035
SPIN-код: 4935-0744
канд. биол. наук, старший научный сотрудник физиологического отдела; доцент кафедры физиологии и патологии
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-ПетербургМария Владимировна Литвинова
Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет Минздрава России; ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»
Email: litvinova.mariya@pharminnotech.com
ORCID iD: 0000-0002-2924-7475
аспирант отдела нейрофармакологии им. академика РАМН С. В. Аничкова; лаборант кафедры физиологии и патологии
Россия, Санкт-ПетербургАлександр Павлович Шварц
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН
Email: aleksandr.pavlovich.schwarz@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2707-1397
SPIN-код: 5017-0779
канд. биол. наук, научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов нейронных взаимодействий
Россия, Санкт-ПетербургВера Владиславовна Кошеверова
ФГБУН Институт цитологии РАН
Email: vera77867@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9221-9362
SPIN-код: 4821-9340
нд. биол. наук, научный сотрудник лаборатории динамики внутриклеточных мембран
Россия, Санкт-ПетербургАндрей Андреевич Лебедев
ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»
Email: aalebedev-iem@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0297-0425
SPIN-код: 4998-5204
д-р биол. наук., профессор, заведующий лабораторией общей нейрофармакологии, отдел нейрофармакологии им. академика РАМН С. В. Аничкова
Россия, Санкт-ПетербургНиколай Анатольевич Арсениев
Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет Минздрава России
Email: nikolay.arseniev@pharminnotech.com
SPIN-код: 9038-7623
канд. биол. наук, доцент, доцент кафедры физиологии и патологии
Россия, Санкт-ПетербургАлександр Иванович Тюкавин
Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет Минздрава России
Email: atuykavin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5129-4414
SPIN-код: 8476-5366
Scopus Author ID: 6603645369
ResearcherId: V-6699-2017
д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой физиологии и патологии
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Марьянович А. Т. Гематоэнцефалический барьер: защитная функция / А. Т. Марьянович, М. В. Андреевская // Российские биомедицинские исследования. – 2020. – Т. 5. – № 2. – С. 42-48.
- Wardlaw J., Duplaà C., Dabertrand F., et al. Vascular hypotheses for understanding and restoring memory impairments. FENS Forum; July 2022; France; Paris.
- Neuwelt E. A. Mechanisms of disease: the blood-brain barrier // Neurosurgery. 2004. Vol. 54, no. 1. P. 131-142. https://doi.org/10.1227/01.neu.0000097715.11966.8e.
- Kugler E. C., Greenwood J., MacDonald R. B. The "Neuro-Glial-Vascular" Unit: The Role of Glia in Neurovascular Unit Formation and Dysfunction // Front Cell Dev Biol. 2021. Vol. 9. P. 32820. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.732820.
- Liebner S., Dijkhuizen R. M., Reiss Y., et al. Functional morphology of the blood-brain barrier in health and disease // Acta Neuropathol. 2018. Vol. 135, no. 3. P. 311-336. https://doi.org/10.1007/s00401-018-1815-1.
- Ahn S. I., Kim Y. Human Blood-Brain Barrier on a Chip: Featuring Unique Multicellular Cooperation in Pathophysiology // Trends Biotechnol. 2021. Vol. 39, no. 8. P. 749-752. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2021.01.010.
- Yuan M., Wang Y., Wang S., et al. Bioenergetic Impairment in the Neuro-Glia-Vascular Unit: An Emerging Physiopathology during Aging // Aging Dis. 2021. Vol. 12, no. 8. P. 2080-2095. https://doi.org/10.14336/AD.2021.04017.
- Neumaier F., Zlatopolskiy B. D., Neumaier B. Drug Penetration into the Central Nervous System: Pharmacokinetic Concepts and In Vitro Model Systems // Pharmaceutics. 2021. Vol. 13, no. 10. P. 1542 https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13101542.
- Menaceur C., Gosselet F., Fenart L., et al. The Blood-Brain Barrier, an Evolving Concept Based on Technological Advances and Cell-Cell Communications // Cells. 2021. Vol. 11, no. 1. P. 133. https://doi.org/10.3390/cells11010133.
- Ayloo S., Gu C. Transcytosis at the blood-brain barrier // Curr Opin Neurobiol. 2019. Vol. 57. P. 32-38. https://doi.org/10.1016/j.conb.2018.12.014.
- de Lange E. C. M., Hammarlund Udenaes M. Understanding the Blood-Brain Barrier and Beyond: Challenges and Opportunities for Novel CNS Therapeutics // Clin Pharmacol Ther. 2022. Vol.111, no. 4. P. 758-773. https://doi.org/10.1002/cpt.2545.
- Abbott N. J., Patabendige A. A., Dolman D. E., et al. Structure and function of the blood-brain barrier // Neurobiol Dis. 2010. Vol. 37, no. 1. P. 13-25. https://doi.org/10.1016/j.nbd.2009.07.030.