Чтобы окситоцин оказывал влияние на центральную нервную систему, вызывая социальное поведение, он должен попасть в центральную нервную систему из периферического кровообращения, пересекая гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) * 2). Однако существование такой транслокации и ее потенциальные молекулярные механизмы были неизвестны.
Многопрофильная исследовательская группа Университета Канадзавы, которая руководила настоящим исследованием в качестве ядра международной исследовательской группы с учеными из двух отечественных университетов, Медицинского университета Канадзавы и Университета Тохоку, а также из Красноярского государственного медицинского университета, Россия, и Гарвардской медицинской школы, США сосредоточили свои исследования на белковой молекуле RAGE (рецептор конечных продуктов гликозилирования) * 3) путем создания и анализа трансгенных мышей со сверхэкспрессией RAGE (RAGE-Tg) и, особенно, мышей с нокаутом RAGE (RAGE-KO). ). RAGE был впервые обнаружен как рецептор клеточной мембраны конечных продуктов гликирования, AGE, который образуется в результате реакции гликирования. Однако в настоящее время RAGE считается членом класса рецепторов распознавания образов, участвующих в врожденном иммунитете, таких как Toll-подобные рецепторы.
Считается, что RAGE вызывает множество заболеваний.
Когда самки из колонии гомозиготных мышей RAGE-KO испытывали стресс окружающей среды, например, при переводе в новую клетку для мышей, мы наблюдали, что выживаемость их потомства значительно снизилась. Чтобы подтвердить это наблюдение, детенышей мышей RAGE-KO заменили детенышами мышей дикого типа.
Мы обнаружили, что выживаемость детенышей мышей дикого типа, выращенных гомозиготными материнскими мышами RAGE-KO, была значительно ниже, чем у мышей, выращенных материнскими мышами дикого типа . Такое ненормальное материнское поведение материнских мышей в отношении кормления наблюдалось у мышей окситоцина KO, мышей KO с рецептором окситоцина и мышей CD38-KO, которые демонстрируют снижение секреции окситоцина (Takayanagi Y. и другие. PNAS 2005, Джин Ди. и другие.
Природа 2007). Таким образом, была выдвинута гипотеза, что мыши-матери RAGE-KO должны демонстрировать аномалии материнского поведения при воспитании, в котором участвует окситоцин.
Группа исследователей непосредственно исследовала связывание синтетического окситоцина с очищенными рекомбинантными белками RAGE человека и мыши с использованием поверхностного плазмонного резонанса и анализов на планшете.
Было подтверждено, что окситоцин связывается с двумя (V-домен и C1-домен) из трех иммуноглобулин-подобных доменов (с N-конца, V, C1 и C2) внеклеточной части белка RAGE. Затем транспорт окситоцина через ГЭБ оценивался с помощью набора для анализа транспорта ГЭБ (MBT-24H, PharmaCo-Cell) in vitro, который состоит из сосудистых капиллярных единиц, сконструированных из первичных культур эндотелиальных клеток капилляров головного мозга обезьяны, соединенных с перицитами и астроцитами крыс. Экспрессия RAGE в эндотелиальных клетках капилляров, использованных в этом эксперименте, была подтверждена, и RAGE-зависимость была оценена в эксперименте по нокдауну с использованием вектора shRNA RAGE (pSilencer 3.Вектор 0-H1 (Ambion)), который ингибирует экспрессию RAGE и его контрольный вектор. Используя трансэндотелиальное электрическое сопротивление (TEER), которое отражает поток ионов Na через слои клеток, в качестве показателя, герметичность ГЭБ подтверждалась на протяжении всего эксперимента.
Этот эксперимент показал, что транспорт окситоцина в боковую камеру мозга обнаруживался только при добавлении окситоцина в боковую камеру, в то время как транспорт окситоцина из мозга в кровь не обнаруживался вообще. Видимая проницаемость окситоцина зависела от RAGE, около 3.0 x 10-6 см / с, что соответствует тому же порядку проницаемости для лекарств, которые едва могут попасть в мозг. Считалось, что для транспорта активация внутриклеточной сигнальной системы RAGE не нужна.
Эти результаты предполагают, что RAGE связывает окситоцин и опосредует перенос окситоцина через ГЭБ и его транспортировку в центральную нервную систему. Экспрессия RAGE на эндотелиальных клетках капилляров в головном мозге мыши была подтверждена.
Затем транспорт окситоцина в мозг был подтвержден введением синтетического окситоцина (с естественными изотопами или с 13C и 15N) мышам путем подкожной инъекции, внутривенной инъекции и интраназального введения. Динамика показала, что у мышей RAGE-KO транспорт не был обнаружен ни в спинномозговую жидкость, ни в мозг, в отличие от результатов с мышами дикого типа. Когда эксперименты по спасению для воспитательного поведения были выполнены путем добавления RAGE обратно в капиллярные эндотелиальные клетки материнских мышей RAGE-KO, демонстрирующих ненормальное поведение, связанное с питанием, выживаемость детенышей мышей значительно увеличилась.
Для подтверждения был оценен транспорт окситоцина в мозг и выявлено, что окситоцин транспортируется в мозг у мышей RAGE-KO, которым повторно добавляли RAGE в эндотелиальные клетки капилляров.
Наше исследование показало, что окситоцин, синтезируемый в головном мозге и выделяемый в кровоток, связывается с молекулами RAGE на эндотелиальных клетках капилляров, компонентом ГЭБ, и транспортируется в мозг.
Переносясь в мозг, окситоцин выполняет функции центральной нервной системы.
Это исследование показывает, что RAGE является важной молекулой, существующей в ГЭБ, для транспорта окситоцина в мозг и в качестве основы для функций окситоцина в материнских связях и воспитании. Результаты должны привести к разработке новых терапевтических методов лечения психических расстройств, таких как шизофрения и реактивное расстройство привязанности, включая расстройство аутистического спектра. Нынешняя команда глубоко вовлечена в исследования, которые могут способствовать решению растущих социальных проблем в эпоху снижения рождаемости, таких как пренебрежение детьми и жестокое обращение.
Примечания:
* 1) Окситоцин Окситоцин – это пептидный гормон, выделяемый задней долей гипофиза. Считается, что окситоцин играет важную роль в материнском поведении, социальных связях, таких как построение человеческих отношений, снятие тревоги и т. Д.
* 2) Гематоэнцефалический барьер Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) образован в основном эндотелиальными клетками и играет роль в регулировании прохождения материалов между циркулирующей кровью и центральной нервной системой. Питательные вещества для мозга, такие как глюкоза и аминокислоты, активно усваиваются центральной нервной системой, в то время как ГЭБ играет роль эффективного барьера против лекарств и посторонних веществ.
* 3) RAGE RAGE представляет собой рецепторный белок для связывания конечных продуктов гликирования, AGE, продуцируемых гликированием, связанным со старением.
RAGE причинно участвует в воспалении, а также в патогенезе и прогрессировании заболеваний, связанных со старением (диабет, артериосклероз, метастазирование рака, фиброз легких и т. Д.).). Поскольку он участвует в различных естественных заболеваниях, он классифицируется как член класса рецепторов распознавания образов.