Американські вчені виявили, що капіляри мозку здатні сприймати зміни в активності різних його ділянок і регулювати приплив крові до них за допомогою електричних сигналів. Раніше про сигнальні функції капілярів нічого відомо не було. Результати роботи опубліковані в журналі.
Нейрони мозку споживають близько 20 відсотків всієї енергії організму, при цьому запасати її вони не можуть, через що повністю залежать від кровопостачання. У зв'язку з цим судини мозку швидко реагують на підвищення активності структур мозку розширенням локальних артеріол і, як наслідок, посиленням кровотоку. Механізми такої оперативної регуляції досі уточнені не були.
Найближчими до нейронів клітинами судинної системи є ендотеліальні клітини капілярів, що формують разом з ними розгалужену мережу. Таке взаємопроникнення в теорії робить капіляри найбільш підходящими датчиками нейрональної активності. Щоб перевірити це, співробітники Університету Вермонту ізолювали клітини ендотелію мишиного мозку і провели електрофізіологічний аналіз різновидів їхніх іонних каналів.
З'ясувалося, що ендотелій мозкових капілярів експресує калієві канали KIR2.1, що реагують на позаклітинну концентрацію калію, яка підвищується при активації нейронів і передачі імпульсів між ними.
Подальші експерименти на виділених функціональних фрагментах тканини мозку з судинами показали, що активація цих каналів іонами калію призводить до генерування електричного сигналу, який швидко поширюється вгору по капілярах до артеріол і викликає розширення цих судин, діючи на їхні гладкомишкові клітини. Дослідження мозку живих мишей методом двофотонної лазерної скануючої мікроскопії підтвердило роботу цього сигнального механізму.
«Отримані результати дозволяють визначити мозкові капіляри як активну сенсорну мережу, яка швидко конвертує зміни концентрації іонів калію в електричні сигнали, що направляють кровотік до активних ділянок мозку», - пишуть автори роботи. На їхню думку, порушення в цьому сигнальному механізмі можуть лежати в основі розвитку низки захворювань, пов'язаних з порушенням мозкового кровопостачання. Це має стати темою подальших робіт наукового колективу.
У 2015 році французькі вчені розробили технологію візуалізації судин мозку з мікрометровою роздільною здатністю за допомогою мікропузирків газу і ультразвуку. Тоді ж науковому колективу з Ліверморської національної лабораторії США вдалося надрукувати на 3D-принтері кровоносні судини, здатні самостійно обростати капілярною мережею.