Immunohistochemical analysis of claudins in various areas of the rat brain

Abstract

Белки плотных контактов представляют собой сложные комплексы из интегральных белков клаудинов и адаптерных молекул ZO (zonula occludens), связанных с цитоскелетом клетки. Представители семейства клаудинов обладают целым спектром свойств, начиная от формирования физического барьера для ионов, или наоборот, пор, и заканчивая внутриклеточным сигналингом и запуском апоптоза клетки. Именно эти интегральные белки, находящиеся между эндотелиоцитами капилляров, являются основой гематоэнцефалического барьера головного мозга и вместе с астроцитами и перицитами формируют и поддерживают уникальные параметры тканевой среды для обеспечения корректной работы нейронов. В противоположность этому, в капиллярах циркумвентрикулярных органов наблюдается видоизмененный гематоэнцефалический барьер. Для циркумвентрикулярных органов необходимо поддерживать активный транспорт между кровью и тканевой жидкостью, что обеспечивается фенестрированным эндотелием и отсутсвием между его клетками характерных для гематоэнцефалического барьера клаудинов. Изучение распределения клаудинов в различных ообластях мозга необходимо для получения фундаментальных знаний, которые в дальнейшем могут быть использованы в фармакологических целях. Так, на основании данных о наличии большого количества мРНК клаудинов-4,-8,-10,-12, нашей целью стало установление фактического присутствия этого спектра белков в эндотелии сосудов лобных долей и area postrema. Эти области головного мозга крысы имеют сосуды с гематоэнцефалическим барьером и видоизмененным гематоэнцефалическим барьером соответственно. В нашем исследовании использовался метод иммуногистохимического окрашивания, который удобен для визуализации присутствия белка в эндотелии сосудов. Кроме того, чтобы наработать навык овладения данным методом, окрашивали различные клеточные элементы выбранных областей: астроциты лобных долей и таницитоподобные клетки area postrema. В результате нашего исследования были получены четкие сигналы астроцитов, таницитоподобных клеток, а также маркера плотных контактов окклюдина и клаудина-4. Исследование впервые показало наличие клаудина-4 в лобных долях головного мозга крысы. Кроме того, было показано отсутствие остальных клаудинов-8,-10,-12 в лобных долях, а также отсутствие выбранного спектра клаудинов в зоне area postrema головного мозга крысы.

Tight junction proteins are a complex of integral claudin proteins and adapter molecules ZO (zonula occludens) associated with the cell cytoskeleton. Members of the claudin family have a whole spectrum of properties from formation of a physical barrier or pores, and ending with intracellular signaling and triggering cell apoptosis. These integral proteins located between the endothelium of the capillaries that serve as the blood-brain barrier of the brain and, together with astrocytes and pericytes, form the unique parameters of the tissue environment for the correct work of neurons. In contrast, a modified blood-brain barrier is observed in the capillaries of the circumventricular organs. For the circumventricular organs, it is necessary to maintain active transport between the blood and tissue fluid, which is ensured by the fenestrated endothelium and the absence of claudins, characteristic of the blood-brain barrier, between its cells. The study of the distribution of claudins in various regions of the brain is necessary for the fundamental knowledge that can be useful in future. Based on the data of a large amount of mRNA of claudins-4, -8, -10, -12, our goal is to establish the actual presence of this protein in the vascular endothelium of the frontal lobes and the area postrema. These areas of the brain are typical representatives of blood-brain barrier vessels and circumventricular organs, respectively. Method of immunohistochemical staining was used in our study. This method is convenient for visualizing the presence of protein in the vascular endothelium. In addition, in order to develop the skill of mastering this method, different elements of the selected areas were stained: astrocytes of the frontal lobes and tanycyte-like cells of the postrema area. As a result of our study, clear signals of astrocytes, tanycyte-like cells and claudin-4 were obtained. Our study for the first time shows the presence of claudin-4 in the frontal lobes of the rat brain. In addition, the absence of the remaining claudins-8, -10, -12 in the frontal lobes was shown, as well as the absence of the selected claudins in the postrema zone of the rat brain.