Бета-амилоидных бляшек, белков агрегатов, которые формируют в мозгах пациентов с болезнью Альцгеймера, нарушить многие функции мозга и может убить нейроны. Они также могут привести к повреждению гемато-энцефалический барьер — обычно узкие границы, что предотвращает вредные молекулы в кровотоке от попадания в мозг.
Инженеры Массачусетского технологического института уже разработали ткань модель, которая имитирует бета-амилоид оказывает влияние на гематоэнцефалический барьер, и использовал его, чтобы показать, что это повреждение может привести молекулы, такие как тромбин фактор свертываемости в норме в крови, проникают в мозг и вызвать дополнительные повреждения от болезни Альцгеймера нейроны.
“Нам удалось показать наглядно в этой модели, что амилоид-бета вырабатывается болезни Альцгеймера клетки могут фактически ухудшить барьерные функции, и как только это нарушается, факторы секретируются в мозговой ткани, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на нейрон здоровья”, — говорит Роджер Камм Сесила и Иды Грин заслуженный профессор механической и биологической инженерии в Массачусетском технологическом институте.
Исследователи также использовали модель, ткань, чтобы показать, что лекарство, которое восстанавливает гематоэнцефалический барьер может замедлить гибель раковых клеток нейронов болезнь Альцгеймера.
Камм и Рудольф Танзи, профессором неврологии Гарвардской Медицинской школы и Массачусетского госпиталя, старший автор исследования, которое появляется в 12 августовский выпуск журнала передовая наука. МТИ постдок Yoojin шин ведущего автор бумаги.
Зенеровский барьер
Клетки кровеносных сосудов, образующих гематоэнцефалический барьер, есть много специализированных белков, которые помогают им сформировать плотные соединения клеточных структур, которые действуют как сильное уплотнение между клетками.
Пациенты с болезнью Альцгеймера часто возникают повреждения кровеносных сосудов мозга, вызванного бета-амилоидных белков, эффект, известный как церебральная амилоидная ангиопатия (ЦАА). Считается, что это повреждение позволяет вредные молекулы, чтобы проникнуть в мозг более легко. Камм решили изучить этот феномен и его роль в болезни Альцгеймера, путем моделирования мозга и крови ткани сосудов на микроструйный чип.
“Что мы пытались сделать с самого начала было создать модель, которую мы могли бы использовать, чтобы понять взаимодействие между нейронами при болезни Альцгеймера и сосудистой сети мозга”, — говорит Камм. “Учитывая то, что там было так мало успехов в разработке препаратов, которые эффективны против болезни Альцгеймера, наблюдается усиление внимания к ВГА за последние пару лет.”
Его лаборатория начала работать над этим проектом несколько лет назад, вместе с исследователями в последствие, которые были разработаны нейронов для производства большого количества бета-амилоидных белков, как и клетки головного мозга пациентов с болезнью Альцгеймера.
Вело шин, исследователи придумали способ выращивания клеток в микрофлюидных канала, где они продуцируют и секретируют бета-амилоидного белка. На одном чипе, в параллельном канале, Ученые вырастили эндотелиальных клеток головного мозга, которые являются клетками, которые формируют гематоэнцефалический барьер. Пустой канал, разделенные на два канала в то время как каждый тип ткани развиты.
После 10 дней роста клеток, ученые добавляли коллаген в центральный канал, разделяющий два вида ткани, что позволило молекулы диффундируют из одного канала на другой. Они обнаружили, что в течение трех-шести дней, бета-амилоидные белки, секретируемые нейронами стали накапливаться в эндотелиальной ткани, которая привела клетки, чтобы стать leakier. Эти клетки также показали снижение белков, которые образуют плотные соединения, и увеличение ферментов, расщепляющих внеклеточный матрикс, который обычно окружает и поддерживает кровеносные сосуды.
В результате это нарушение гематоэнцефалического барьера, тромбин смог пройти из крови, протекающей через дырявых сосудов в нейроны Альцгеймера. Чрезмерно высокий уровень тромбина может повредить нейроны и приводят к гибели клеток.
“Нам удалось продемонстрировать это двунаправленная передача сигналов между типами клеток и действительно укрепить вещи, которые ранее были замечены в экспериментах на животных, но воспроизвести их в модель системы, которую мы можем контролировать с гораздо более подробно и лучше верность” Камм говорит.
Затыкание утечек
Затем исследователи решили проверить два препарата, которые ранее были показаны укреплять гематоэнцефалический барьер в более простых моделях эндотелиальной ткани. Оба этих препаратов, одобренных FDA для лечения других условий. Исследователи обнаружили, что один из этих препаратов, etodolac, очень хорошо работал, а другой, Беклометазон, мало влияет на неплотности в их модели ткани.
В ткани обработанной с etodolac, гематоэнцефалический барьер становится крепче, и выживаемость нейронов улучшилось. MIT и учеными MGH сейчас работает с консорциумом обнаружения наркотиков поискать другие препараты, которые могли бы восстановить гематоэнцефалический барьер у пациентов с болезнью Альцгеймера.
“Мы начинаем использовать эту платформу для препаратов, которые вышли из очень простой одиночной камере экраны, теперь ее нужно проверить в более сложную систему”, — говорит Камм. “Этот подход может стать новой перспективной формой лечения болезни Альцгеймера, особенно учитывая тот факт, что некоторые процедуры, которые были продемонстрированы, чтобы быть эффективными.”
Исследование финансировалось Фондом вылечить болезнь Альцгеймера и Фонд JPB по.
