Защищающий мозг барьер обладает собственными биологическими часами и слабеет к ночи

Гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) защищает мозг от циркулирующих в крови микроорганизмов, токсинов и других веществ словно вышибала у входа в ночной клуб. Но у такой мощной охраны есть и минусы: ГЭБ затрудняет лечение многих заболеваний мозга, не пропуская даже лекарственные средства. Но, возможно, такая защита эффективна не круглые сутки.

Уже давно учёные предположили, что время приёма лекарств и проведения процедур (включая вакцины, а также химиотерапию против рака головного мозга) может повлиять на их эффективность. Однако исследователи до сих пор не понимают, как на это влияет циркадный (суточный) ритм, или так называемые биологические часы.

Чтобы получше изучить проницаемость ГЭБ, руководитель исследования Амита Сегал (Amita Sehgal) и её коллеги из Пенсильванского университета решили исследовать его аналог в организме плодовой мушки. (Учёные давно используют этих насекомых в качестве модельного организма).

Специалисты впрыскивали в организм плодовым мушкам флуоресцентную краску на протяжении всего дня с периодичностью в четыре часа. Оказалось, что больше всего краски попадало в мозг насекомых ранним вечером.

"Благодаря предыдущим исследования учёные уже предполагали, что проницаемость ГЭБ меняется в течение 24 часов. Теперь же мы видим прямое доказательство того, что такой барьер живёт согласно своим собственным циркадным ритмам", — говорит Сегал.

В рамках другого эксперимента учёные вводили краситель в организм плодовых мушек, у которых отсутствовал ген, кодирующий важный элемент биологических часов. И в этом случае исследователи не увидели никакой разницы в уровнях красителя в мозге мушек в течение всего дня.

Специалисты сделали вывод, что проницаемость ГЭБ зависит от хода молекулярных часов. Иными словами, у аналога ГЭБ в организме плодовой мушки, во-первых, имеются свои молекулярные часы, и, во-вторых, они влияют на "пропускную способность" барьера в течение всего дня. То есть в определённые часы защита ГЭБ ослабевает, и он становится более или менее проницаемым.

Впоследствии исследователи провели ряд новых экспериментов. На этот раз участниками стали мушки, у которых происходили своего рода эпилептические приступы. Учёные давали таким насекомым противоэпилептический препарат в разное время суток.

Мушки, которых лечили ранним вечером, восстанавливались после приступа быстрее, чем их сородичи, получавшие лекарство днём. У мушек без молекулярных часов (у них, как и в первых экспериментах, был "выключен" соответствующий ген) препарат работал так же быстро и независимо от времени, когда он был получен.

Исследователи сделали вывод, что проницаемость ГЭБ у плодовой мушки выше в ночное время, чем в дневное. Проще говоря, лекарство, которое давалось насекомым ближе к ночи, работало эффективнее, нежели днём. Возможно, именно этим и объясняется, почему некоторые лекарства для людей работают лучше, если были получены в определённое время дня.

В настоящее время учёные изучают, как такой механизм работает у мышей. По мнению Сегал, понимание основ работы ГЭБ поможет в поиске оптимального времени приёма лекарств, направленных на лечение центральной нервной системы.

На сегодняшний день основное препятствие, возникающее при разработке препаратов для лечения заболеваний головного мозга и центральной нервной системы, — необходимость преодоления гемато-энцефалического барьера. Иногда с этим могут справиться увеличенные дозы лекарств, но такой подход в итоге вредит другим органам и тканям.

По мнению учёных, новая работа обращает внимание специалистов на хронобиологию и время приёма лекарств во время тяжёлых заболеваний. Вполне возможно, что приём лекарств будет эффективен в 9 часов вечера и окажется бесполезным в 9 часов утра.

Результаты исследования представлены в научном издании Cell.

Добавим, что ранее для преодоления ГЭБ медиками был создан назальный спрей, способный доставить лекарства прямо в мозг. Кроме того, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) сообщали о том, что от времени суток зависит успех операций на сердце.

Напомним также, что в 2017 году Нобелевская премия по медицине и физиологии была присуждена именно за изучение внутреннего хронометра человека.