Ученые из Саратова пробили лазером барьер между мозгом и кровью

Физики и медики из Саратовского национального исследовательского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского нарушили целостность гематоэнцефалического барьера с помощью фотодинамической терапии. Также они установили, что наночастицы золота, введенные в мозг, далее оказываются в лимфе и скапливаются в шейных лимфатических узлах. Полученная информация ценна для эффективного проведения фотодинамической терапии — метода лечения онкологических и некоторых других заболеваний путем активации определенных препаратов светом. Научная статья опубликована в Journal of Biophotonics. При фотодинамической терапии в организм сначала внутривенно вводят фотосенсибилизаторы — вещества, активизирующиеся под действием света и вызывающие образование в клетках активных форм кислорода (АФК). Затем пучок высокоинтенсивного излучения (обычно это лазер) направляют в нужную точку организма — как правило, злокачественную опухоль. Когда концентрация АФК в ней доходит до некой критической точки, клетки опухоли начинают погибать. Соседние здоровые при этом не затрагиваются, так как их не облучают. Такой метод используется в том числе при лечении глиом — агрессивных опухолей головного мозга. Российские исследователи нашли фотодинамической терапии новое потенциальное применение — помощь в доставке различных лекарств в мозг. Проблема множества препаратов, воздействующих на нервные клетки, в том, что их очень сложно доставить к своим мишеням. Дело в том, что головной мозг отделен от всего организма гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ) — слоем клеток нервной ткани, фильтрующем содержимое сосудов мозга. ГЭБ задерживает большинство крупных молекул и пропускает в мозг только воду, глюкозу, некоторые другие мелкие органические молекулы и ионы. Однако проницаемость гематоэнцефалического барьера в теории можно временно повысить, проделав в нем «отверстия». Авторы статьи использовали для этого лазер для фотодинамической терапии. Ученые внутривенно ввели самцам взрослых лабораторных мышей аминолевулиновую кислоту — широко применяющийся фотосенсибилизатор. Затем они 6 минут воздействовали на головной мозг грызунов излучением с длиной волны 635 нм и плотностью светового потока 40 мВт/см2. Еще через полтора часа в кровь животных ввели контрастное вещество, чьи молекулы имеют значительную массу и не способны попасть в головной мозг без нарушения целостности ГЭБ. Срезы мозга мышей, сделанные непосредственно после этой процедуры, показали наличие контрастного «тяжелого» вещества в нервной ткани. Это означало, что фотодинамическая терапия «пробила» гематоэнцефалический барьер. В следующей серии экспериментов авторы работы применили фотодинамическую терапию для раскрытия ГЭБ и введения через него палочковидных наночастиц золота в мозг мышей. За движением этих частиц наблюдали в реальном времени с помощью оптической когерентной томографии. Так выяснилось, что золотые наночастицы выходят в спинномозговую жидкость, а оттуда попадают в шейные лимфатические узлы и там образуют скопления. Важно, что нарушение целостности гематоэнцефалического барьера было временным. Микроскопическое строение тканей ГЭБ у облученных мышей и грызунов контрольной группы через три дня после фотодинамической терапии не отличалось. Таким образом, данный вид воздействия в теории можно будет использовать для введения различных лекарств, неспособных пройти через гематоэнцефалический барьер непосредственно в нервную ткань. Кроме того, стало понятно, где накапливаются «отработанные» вещества после фотодинамической терапии мозга.