Новые данные о формировании сосудистых сетей в мозге рыб

Сложная сеть кровеносных сосудов в мозге давно интересует биологов. Хотя человеческий мозг составляет лишь 2% от массы тела, он получает до 15% сердечного выброса через эту сосудистую сеть. Сеть в мозге человека представляет собой сложную разветвленную систему сосудов общей протяженностью в сотни миль. Она формируется для эффективного распределения крови по всем областям мозга, а её аномалии могут приводить к различным неврологическим расстройствам, включая инсульты, трудности в обучении и нейродегенерацию. Однако знания о том, как именно развивается мозговая сосудистая сеть, остаются ограниченными.

В исследовании, опубликованном 14 августа в открытом журнале PLoS Biology, группа доктора Цзю-линь Ду из Института нейронаук Китайской академии наук использовала рыбку данио как простую модель позвоночного животного и мультидисциплинарный подход. Учёные выяснили, что естественный процесс «сосудистого прунинга» (обрезания сосудов), при котором сосудистая сеть достигает оптимальной, относительно упрощённой конечной формы за счёт исчезновения некоторых сосудов, управляется мозговым кровотоком посредством латеральной миграции клеток, составляющих сосуды.

С помощью микроскопии высокого разрешения, позволяющей реконструировать трёхмерные изображения, исследователи проанализировали личинок данио в ходе развития, чтобы изучить точную природу прунинга. Они обнаружили, что на ранних стадиях развития сосудистая сеть у рыб состояла из множества петель, и в процессе развития прунинг чаще всего происходил именно в этих петлеобразующих сегментах — около 45% ранних сегментов сосудов подвергались прунингу в ходе развития мозга. Сравнение обрезанных и необрезанных сосудов показало, что кровоток в сосудах уменьшался до начала прунинга. Когда исследователи искусственно блокировали кровоток в определённых сосудах, это приводило к их прунингу, тогда как увеличение кровотока подавляло прунинг в соответствующих сосудах. Изучая молекулярные механизмы, регулирующие этот процесс, они обнаружили, что прунинг сосудов в основном опосредован экспрессией белка Rac1, который, как известно, управляет миграцией соответствующих эндотелиальных клеток (EC).

Это исследование развития мозга рыб даёт новое представление о том, как сегменты сосудов подвергаются прунингу при формировании сосудистой сети мозга. Учёные надеются, что оно стимулирует дальнейшие исследования в сосудистой биологии, открывая дополнительные возможности для понимания важности сосудистой системы в таких областях, как поддержание роста опухолей и метастазирование.