IGF1 хормон трансцитоза чрез кръвно-мозъчната бариера Medicinesciences

Силви Дюфлот * и Игнасио Торес

хормон

Лаборатория по невроендокринология, Институт Кахал, Calle Doctor Arce 37, 28006 Мадрид, Испания

IGF1 растежен хормон (инсулиноподобен растежен фактор 1), произвеждан предимно от черния дроб, има химическа структура, много подобна на тази на инсулина. Този хормон има много важна роля в растежа на клетките при деца и е известен също със своите анаболни ефекти при възрастни. IGF1 модулира растежа на съдовете [1], неврогенезата [2], възбудата на невроните [3] и когнитивните функции [4]. IGF1, в допълнение към дейността си като медиатор на клетъчния растеж, играе важна роля в мозъчната хомеостаза.

Наскоро показахме [5], че невроналното активиране, индуцирано от електрическа или поведенческа стимулация в различни области на соматосензорната кора, води до увеличаване на концентрацията на IGF1 в активираните области. Наличието на IGF1 рецепторен антагонист в различни области на соматосензорната кора намалява интензивността на невронното активиране в отговор на едностранно тактилно стимулиране. Следователно наличието на IGF1 усилва невроналното активиране, което може да обясни защо концентрацията на този хормон се регулира директно от невроните.

IGF1 се интернализира чрез кръвно-мозъчната бариера по време на невронална стимулация

IGF1 трансцитоза в кръвно-мозъчните бариерни ендотелни клетки

Едностранното стимулиране на зоните на соматосензорната кора активира мозъчния кръвен поток и може да позволи навлизането на повече IGF1. Сонда за микродиализа беше поставена в соматосензорната кора за събиране на кръв и измерване на нивото на IGF1 там след стимулация на миши вибриси 1. Интракортикалната инфузия на TTX (тетродотоксин), инхибитор на невроналната активност, инхибира повишаването на нивото на IGF1, произведено чрез стимулация на вибрисите. Същият ефект се наблюдава след интракортикална инфузия на NO инхибитор (азотен оксид) синтаза, която помага да се блокира вазодилатацията. Следователно стимулирането на невронната активност, съчетано с увеличаване на мозъчния кръвоток, е в началото на навлизането на IGF1 в стимулираните области на мозъка.

За да проучим как IGF1 пресича кръвно-мозъчната мембрана, използвахме система инвитро което възпроизвежда характеристиките на тази мембрана (Фигура 1А). Устройството включва горна камера (съответстваща на лумена на капилярите) и долна камера (съответстваща на мозъчния поток), където се отлагат невроните. В горната камера ендотелните клетки се култивират върху слой астроцити. Когато биотинилиран IGF1 (bh-IGF1) се добави към хранителната среда на камерите, ендотелните клетки, астроцитите и невроните го интернализират. Ако bh-IGF1 се добави към хранителната среда само на горната камера на устройството (еквивалент на кръвообращението), тази молекула се открива в невроните на долната камера. Трансфекцията на доминиращ негатив на IGF1 рецептора в ендотелните клетки на горната камера блокира трансцитозата (преминаване в клетката) на bh-IGF1. Така че при нормални условия IGF1 се свързва със своя ендотелен рецептор, преди да бъде интернализиран и транспортиран чрез трансцитоза до глиални клетки (астроцити).

Устройство, имитиращо диенцефалната мембрана инвитро. AT. В двукамерен кладенец, където горната средна представлява кръвен поток, а долната средна представлява мозъчен поток, съвместната култура на ендотелни клетки и астроцити в горната част транспортира bh-IGF1, добавен в средата на горната камера, до долната част, където ще бъде интернализирана от неврони. Б. The Уестърн петно показва присъствието на bh-IGF1 в екстракти от неврони само когато bh-IGF1 е добавен към културата. bh-IGF1 : биотинилиран човешки инсулин като растежен фактор 1.

Доказано е, че имунопреципитацията на IGF1 рецептора в ендотелните клетки е свързана с LRP1 (протеин, свързан с липопротеинови рецептори с ниска плътност 1), липопротеин от клас LDL, способен да транспортира молекули през ендотелната мембрана чрез ендоцитоза. Блокирането на LRP1 с малка интерферираща РНК (siRNA) до голяма степен инхибира интернализацията на bh-IGF1, което показва, че LRP1 позволява транспортирането на IGF1, комплексиран до неговия рецептор в ендотелната мембрана.