Переливание крови спасло мышей от последствий инсульта
Ren et al. / Nature Communications, 2020
Американские биологи нашли новый способ защитить мозг мышей от инсульта: для этого они сразу после того, как наносили повреждение, меняли части крови животных на кровь здорового сородича. Даже в тех случаях, когда замена затрагивала лишь десятую часть всей крови мыши, это позволило снизить площадь повреждения мозга. Также исследователи выяснили, какое вещество вероятнее всего отвечает за развитие повреждений: это фермент для расщепления межклеточного вещества, который выделяют иммунные клетки. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Переливание крови — не только средство от острой кровопотери. В течение последних десятилетий биологи пытаются найти у него и другие целебные свойства. Например, известно, что переливание крови от молодых животных старым может сгладить течение их возрастных болезней. Однако до сих пор неясно, в чем здесь дело: значит ли это, что в молодой крови содержатся какие-то особенно полезные вещества, или же она просто нейтрализует «вредные» вещества из старой крови.
В пользу второго аргумента говорит результат недавнего исследования, авторы которого не меняли старую кровь мышей на молодую, а просто разбавили ее физиологическим раствором. Этого оказалось достаточно, чтобы мышечные волокна у животных стали толще, а клетки в мозге начали делиться быстрее. Теперь группа исследователей под руководством Джеймса Симпкинса (James Simpkins) из Университета Западной Виргинии предприняла аналогичную попытку: ученые предположили, что последствия инсульта у мышей тоже можно свести к минимуму, если вовремя удалить «вредные» вещества из организма с помощью переливания крови.
Чтобы вызвать у мышей инсульт, исследователи на полтора часа пережимали у них одну из артерий головного мозга. Затем у двух из трех групп животных часть крови заменили на кровь здорового донора: у одной группы — 250 микролитров, у другой — 500 микролитров. Объем крови у мыши среднего размера — около 2,4 миллилитра, то есть у экспериментальных животных заменили менее, чем одну десятую и одну пятую часть всей крови соответственно.
Оказалось, что, чем больше «здоровой» крови поступило в организм, тем слабее последствия ишемии: площадь пораженной зоны мозга сократилась по меньшей мере в два раза, а также стал «прочнее» гематоэнцефалический барьер (животным вводили в кровь голубую краску, чтобы отследить «утечки» в тканях мозга). Через трое суток авторы работы повторили измерения: площадь пораженной ткани у мышей, которым заменяли кровь, не выросла, а значит, процедура не откладывает, а предотвращает последствия инсульта.
Сверху - повреждение в мозге мышей, снизу - "утечка" краски сквозь гематоэнцефалический барьер. Слева направо: контроль, замена десятой части крови, замена пятой части крови.
Ren et al. / Nat Comms, 2020
При этом лечебный эффект возникал только после замены крови, то есть когда часть крови забирали и вводили новую. По отдельности эти процедуры оказались бесполезны: в группах, у которых только забирали или которым только переливали донорскую кровь, шесть из девяти мышей умерли, не пережив первых суток после инсульта.
Кроме того, исследователи заметили, что количество иммунных клеток в крови у мышей, перенесших инсульт, выше, чем у здоровых животных. В соответствии с этим, после переливания крови оно снижалось и у мышей с инсультом. И даже внутри самой ткани мозга после переливания крови становилось в два раза меньше нейтрофилов, которые первыми появляются на месте повреждения.
Исходя из этого, авторы работы предположили, что за последствия инсульта может отвечать какой-нибудь белок, который производят нейтрофилы. Подозрения пали на металлопротеиназу ММР-9 — фермент, который позволяет расщеплять межклеточное вещество. И действительно, когда в кровь для переливания, взятую у здорового донора, добавили ММР-9, этого одного оказалось достаточно, чтобы площадь поврежденной ткани в разных частях мозга достигла тех же или даже больших величин, что и у мышей, которым кровь не переливали.
Повреждения в мозге мышей после инсульта. Сверху вниз: контрольная группа, мыши после переливания крови, мыши после переливания крови с добавлением ММР-9.
Ren et al. / Nat Comms, 2020
Авторы работы отмечают, что, поскольку экспериментальные животные получали менее пятой части всего объема крови, было бы странно списывать целебный эффект переливания на разбавление. Кроме того, различия в степени повреждения мозга и количестве иммунных клеток в эксперименте получились гораздо более существенными, чем на 20 процентов. Это означает, что какое-то вещество из крови здорового животного запускает каскад реакций, которые тормозят воспаление. Или же наоборот, какое-то вещество из крови больного животного усиливает воспаление, а падение его концентрации останавливает этот каскад.
На роль такого вещества исследователи предлагают металлопротеиназу-9 (подобно своим предшественникам, которые искали отдельные вещества, отвечающие за действие молодой крови на старый организм). И это предложение открывает пространство для новых работ: переливание цельной крови вряд ли будут использовать для людей при инсульте, а вот разработать блокаторы отдельного вещества — гораздо более реалистичная задача.
Ранее мы уже писали о том, что переливание крови от молодых доноров помогло задержать развитие болезни Альцгеймера, а причиной этого и многих других эффектов может оказаться способность стволовых клеток мозга «пить из крови» в обход гематоэнцефалического барьера.
Полина Лосева
Эти изменения сохранялись до 15-летнего возраста
Нидерландские ученые исследовали воздействие антидепрессантов во время беременности на развитие головного мозга детей и выяснили, что у детей, чьи матери принимали селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС), было меньше серого вещества головного мозга, чем у детей, чьи матери этого не делали. Как сообщается в JAMA Psychiatry, наиболее сильно пострадал кортиколимбический контур, и эти изменения сохранялись до 15-летнего возраста. Считается, что от 7 до 20 процентов женщин испытывают симптомы депрессии и тревоги (в некоторых регионах доля таких женщин достигает 25 процентов). Какое-то количество этих женщин принимает антидепрессанты (в основном СИОЗС): например, в США около 10 процентов беременных женщин получают такое лечение, а в Северной Европе — 1-2 процента. Хотя назначение СИОЗС беременным женщинам считается безопасным, их воздействие уже связывали с негативными исходами, включая нарушения развития нервной системы у детей. Однако методологически сложно отделить влияние на такой исход депрессии матери или эффект от самих антидепрессантов. Серотонин влияет на когнитивные способности, внимание и эмоциональную регуляцию Исследования на животных показали, что серотонин также регулирует пролиферацию, дифференцировку и миграцию нейронов и синаптогенез. Исходя из этого можно предположить, что пренатальное воздействие СИОЗС на головной мозг плода может привести к его органическим нарушениям и, как следствие, нарушениям нервно-психического развития. Однако такая связь практически не изучалась на людях. Хеннинг Тимайер (Henning Tiemeier) с коллегами из Роттердамского университета Эразма исследовали 3198 пар мать-ребенок, которые они разделили на пять групп: использование СИОЗС во время беременности, использование СИОЗС только до беременности, симптомы депрессии во время беременности без применения СИОЗС, симптомы послеродовой депрессии и контрольная группа. Всем детям провели магнитно-резонансную томографию (МРТ) для визуализации головного мозга в возрасте от 7 до 15 лет. Средний возраст матерей составил 31,1 года. По сравнению с контрольной группой участницы, принимавшие СИОЗС во время беременности, имели более низкий доход семьи, потребляли меньше алкоголя, чаще курили табак и употребляли бензодиазепины. Участницы, которые страдали от депрессии во время беременности, были моложе и имели меньшее количество лет образования. Воздействие СИОЗС во время беременности матери было статистически связано с меньшим объемом серого вещества головного мозга у ребенка (р = 0,006) по сравнению с контрольной группой, особенно в кортиколимбической системе, и такой эффект наблюдался до 15-летнего возраста. Аналогичным образом, воздействие СИОЗС во время беременности ассоциировалось с уменьшением объема белого вещества головного мозга (p < 0,001) и миндалевидного тела (р < 0,001) в возрасте от 9 до 12 лет, но эти различия ослабевали с возрастом. Также пренатальное воздействие СИОЗС неизменно ассоциировалось с уменьшением объема лобной, поясной и височной коры больших полушарий. В частности, это коснулось верхней лобной коры, медиальной орбитофронтальной коры, парагиппокампальной извилины, ростральной передней поясной коры, задней поясной извилины и веретенообразной извилины. Не наблюдалось никакой связи между послеродовой депрессией или применением СИОЗС до беременности с первичными исходами для головного мозга. Депрессия во время беременности оказалась связана с более резким увеличением объема белого вещества головного мозга. Однако вторичный анализ показал, что она связана с уменьшением объема в ростральной передней поясной извилине (р = 0,006), а послеродовая депрессия — с уменьшением объема веретенообразной извилины (р = 0,002). В дальнейшем ученым предстоит выяснить, как все эти органические изменения головного мозга могут быть связаны с нарушением нервно-психического развития ребенка. Однако авторы отмечают, что врачам следует внимательнее отнестись к назначению СИОЗС во время беременности. Несмотря на то, что серотониновая теория депрессии терпит крах, СИОЗС все равно помогают при ней. О том, как это происходит, можно прочитать в нашем материале «Серотонин останьтесь».