Психические расстройства при воспалении кишечника связаны со снижением проницаемости мозговых барьеров

Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), к которым относят язвенный колит и болезнь Крона, сопровождаются не только тяжелыми физическими нарушениями, но также тревогой и депрессией у 40% пациентов.

Ранее группа итальянских ученых сообщила о существовании сосудистого барьера кишечника (gut vascular barrier, GVB) и о повышении его проницаемости на фоне высоких концентраций белка PV1 при воспалительных процессах. Интересно, что GVB по своим свойствам напоминает гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) в головном мозге. Наряду с ГЭБ, существует гематоликворный барьер (ГЛБ), расположенный на границе с сосудистым сплетением желудочков мозга.

Итальянские ученые продолжили свои исследования и предположили, что психические расстройства у людей с ВЗК развиваются из-за измененного состояния сосудистых барьеров кишечника и мозга, по которым распространяется воспаление. В новой работе они воссоздали модель колита у мышей.

У модельных животных обнаружили высокие концентрации PV1 в клетках кишечных сосудов, как и у людей с язвенным колитом — признак большей проницаемости. Уровень лейкоцитов в слизистой оболочке кишечника, как и в тканях печени и мозга, также возрос. Более того, микроглиальные клетки мозга перешли в активное состояние, что вместе с остальными изменениями указывало на распространение воспалительного процесса за пределы кишечника.

В результате организм мыши начал ограничивать доступ к мозгу: снизилась проницаемость гематоликворного барьера, в то время как целостность ГЭБ изменилась незначительно. Также исследователи заметили, что менее проницаемыми для молекул стали и стенки сосудистого сплетения. Этот дополнительный уровень защиты был обозначен как сосудистый барьер сплетения (plexus vascular barrier, PVB).

Согласно данным РНК-секвенирования, закрытие PVB в ответ на воспаление было вызвано активацией β-катенин-зависимого Wnt-пути, а также генов, экспрессия которых регулирует реакцию на воспаление. Активность гена Pvlap, кодирующего белок PV1, возрастала в начале воспаления и снижалась к моменту закрытия барьеров мозга, что соответствует динамике PV1, обнаруженной ранее.

Высокая активность наблюдалась и у генов, необходимых для ответа на бактериальные липополисахариды (ЛПС). Введение ЛПС мышам приводило к росту концентрации белка PV1 в клетках PVB, что сигнализировало о повышении проницаемости сосудов. Спустя сутки после инъекции эффект был обратным. Вероятно, медиаторы воспаления, такие как ЛПС, отвечают за временные изменения PVB и запускают программу защиты мозга посредством блокировки сосудистого сплетения.

Однако этот процесс может иметь негативный эффект, затрудняя связь между органами и нарушая функции мозга. Исследователи получили мышей, у которых проницаемость клеток PVB и GVB была снижена за счет повышения экспрессии β-катенина. Во время тестирования такие животные продемонстрировали нарушение эпизодической памяти и тревожное поведение.

В завершение исследователи отмечают, что спад когнитивных способностей и тревожное поведение при ВЗК может быть следствием нарушений в сосудистых системах кишечника и мозга. Они надеются, что их работа поможет в поиске мишеней при лечении отдельных психических расстройств.