Hypoxie a její vliv na krevně-mozkovou bariéru s přibývajícím věkem
Krevně-mozková bariéra se skládá ze specializovaných buněk, které vystýlají krevní cévy procházející mozkem. Tyto buňky společně propouštějí do mozku a z mozku pouze určité molekuly, čímž udržují odlišnou biochemii a buněčnou populaci centrálního nervového systému oproti zbytku těla. Tam, kde krevně-mozková bariéra netěsní, dochází k zánětu a dysfunkci mozkové tkáně jako reakci na přítomnost neočekávaných a nežádoucích molekul a buněk. Bohužel krevně-mozková bariéra s věkem, stejně jako všechny složité biologické systémy, upadá a selhává. To je pravděpodobně důležitý faktor přispívající k rozvoji neurodegenerativních stavů.
Role hypoxie v dysfunkci krevně-mozkové bariéry
Ve dnešní otevřené studii vědci diskutují o roli hypoxie (nedostatku kyslíku) při vzniku dysfunkce krevně-mozkové bariéry. Zatímco lokální nedostatek kyslíku vyvolá únik krevně-mozkové bariéry v jakémkoli věku, starší jedinci jsou zranitelnější a je u nich pravděpodobnější, že budou pravidelně trpět stavy a onemocněními souvisejícími se stárnutím, které vyvolávají hypoxii. Větší propustnost krevně-mozkové bariéry u dočasně hypoxických jedinců může být důležitým mechanismem v souvislosti mezi řadou stavů vyvolávajících hypoxii a zvýšeným rizikem neurodegenerativních onemocnění.
Výzkum prahů hypoxie a vlivu věku
V nedávné studii bylo prokázáno, že vystavení mladých (2 měsíce starých) myší chronické mírné hypoxii (CMH; 8 % O2) vyvolává cerebrovaskulární remodelaci, která zahrnuje proliferaci endotelových buněk a nízkou úroveň dočasné narušenosti krevně-mozkové bariéry (BBB), která je doprovázena aktivací mikroglií a jejich shlukováním kolem propustných cév. Je pozoruhodné, že rozsah hypoxií vyvolaného narušení BBB je výrazně zesílen (5-10krát) u starších (20 měsíců starých) myší. Vzhledem k tomu, že hypoxie je běžnou součástí mnoha onemocnění souvisejících s věkem, včetně chronické obstrukční plicní nemoci (CHOPN), astmatu, ischemické srdeční choroby, srdečního selhání a spánkové apnoe, je logické, že u starších lidí by hypoxické události mohly vyvolat narušení BBB, což by vedlo k neuronální dysfunkci, neurodegeneraci a vaskulární demenci. V souladu s touto myšlenkou několik studií prokázalo zvýšené riziko demence u lidí trpících stavy vyvolávajícími hypoxii, jako je spánková apnoe a CHOPN.
Což nás přivádí k otázkám: Jaká úroveň hypoxie je dostatečná k vyvolání vaskulární remodelace a narušení BBB, a jak věk ovlivňuje práh hypoxie, který spouští narušení BBB? V jakém věku se mozkové cévy stávají náchylnější k poškození vyvolanému hypoxií? V této studii se vědci zabývali těmito zásadními otázkami. Nejprve vystavili mladé (2 měsíce staré) a staré (20 měsíců staré) myši různým úrovním kyslíku, od normoxie (21 % O2) až po výraznou hypoxii (8 % O2), aby definovali prahy hypoxie, které spouštějí vaskulární remodelaci a narušení BBB v těchto dvou různých věkových kategoriích. Dále zkoumali, v jakém konkrétním věku se myši stávají náchylnějšími k hypoxii, a to porovnáním myší 8 různých věkových kategorií (od 2 měsíců do 23 měsíců) s pevnou úrovní hypoxie (8 % O2).
Zjištění o citlivosti krevně-mozkové bariéry na hypoxii
Analýza mozkových řezů prokázala, že prahy potřebné k vyvolání hypoxií indukovaného narušení BBB (CD31/fibrinogen) a endotelové proliferace (CD31/Ki67) byly u starších myší mnohem nižší (15 % O2) ve srovnání s mladými (13 % O2). Hypoxií indukovaná endotelová proliferace byla v celém věkovém rozmezí relativně konstantní, ale pokročilý věk silně zesílil stupeň narušení BBB (4-6krát větší u 23měsíčních vs. 2měsíčních myší). Zatímco BBB se stala zranitelnější vůči hypoxickému narušení ve věku 12-15 měsíců, velký skok nastal také v překvapivě mladém věku 2-6 měsíců. Tato data prokazují, že stárnoucí BBB je mnohem citlivější na hypoxií indukované narušení BBB než mladá BBB, a definují prahy hypoxie, které spouštějí hypoxií indukované narušení BBB u mladých a starých myší. Tyto informace mají translační důsledky pro lidi vystavené hypoxii a pro ty, kteří žijí se stavy spojenými s hypoxií, jako je astma, emfyzém, ischemická srdeční choroba a apnoe.
Celá studie je dostupná pod názvem „Defining the hypoxic thresholds that trigger blood-brain barrier disruption: the effect of age“ na https://doi.org/10.18632/aging.206241.