Ученые нашли новый способ управления кровоснабжением мозга

Исследователи Орловского государственного университета им. И.С. Тургенева и Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского в сотрудничестве с коллегами из Великобритании продемонстрировали новый механизм регуляции кровоснабжения головного мозга с участием синглетного кислорода.   

Раньше синглетный кислород рассматривали исключительно как разрушительную форму кислорода, с которой борются антиоксиданты. Однако применение новых экспериментальных подходов, в частности использование лазера с длиной волны 1267 нм, позволило получить синглетный кислород в биологических тканях путем прямого возбуждения без применения фотосенсибилизаторов.

Авторы показали, что нетоксичные дозы синглетного кислорода индуцируют пикоподобные повышения внутриклеточной концентрации кальция селективно в астроцитах — вспомогательных звездчатых клетках, поддерживающих баланс в мозговой ткани. При этом нейроны, главные нервные клетки, остаются нетронутыми.

После получения светового импульса, астроциты запускают внутри себя процессы перекисного окисления липидов, что заставляет их внутренние клеточные депо выбрасывать запас заряженных ионов кальция. Высвобожденный кальций стимулирует выделение молекул АТФ. Эти молекулы срабатывают как курьеры: они воздействуют на рецепторы гладкомышечных клеток сосудов, создавая волны активности, в результате которых стенки сосудов расслабляются и происходит локальная вазодилатация (расширение) — просвет сосудов мозга увеличивается, что приводит к росту притока крови с кислородом. Важно, что процесс развивается независимо от оксида азота — классического регулятора сосудистого тонуса, — и при этом не повреждает клетки.

«Таким образом, генерируемый при лазерном воздействии синглетный кислород работает как тончайший инструмент управления тонусом сосудов головного мозга. Что же это дает для науки и практики? С одной стороны, теперь мы лучше понимаем естественные механизмы регуляции мозгового кровотока, ведь синглетный кислород является естественным продуктом метаболизма. С другой стороны, при разработке эффективных способов контролируемого увеличения продукции этого регулятора перед нами открываются пути для управления кровоснабжением. В будущем мы сможем заставить сосуды расслабиться и усилить приток крови именно там, где это критически необходимо — например, при ишемии или других сосудистых нарушениях, не повреждая при этом соседние ткани», — отмечают авторы исследования.

По мнению исследователей, полученные данные могут стать основой для дальнейшего развития оптогенетики, фотодинамической терапии и создания высокоточных методов коррекции нарушений мозгового кровообращения.

Исследование выполнено при поддержке гранта Правительства Российской Федерации

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации