Новооткрытый «защитный щит» в мозге помогает выводить отходы из органа и служит сторожевой башней для бдительных иммунных клеток, которые отслеживают признаки инфекции, сообщили учёные, проведшие исследование мозга мышей и человека.
В исследовании, опубликованном в четверг (5 января) в журнале Science, описывается тонкий слой ткани толщиной всего в несколько клеток, который разделяет всеобъемлющий отдел мозга, называемый субарахноидальным пространством, на две половины по горизонтали. Несколько отдельных слоёв ткани расположены между внутренней поверхностью черепа и внешней поверхностью головного мозга, а субарахноидальное пространство лежит между двумя из этих слоёв ткани. Само пространство не пусто, оно содержит сеть соединительной ткани, похожую на паутину, которая простирается между соседними слоями ткани, крупными кровеносными сосудами и бесцветной жидкостью, называемой спинномозговой жидкостью (СМЖ), согласно медицинскому онлайн-ресурсу StatPearls.
СМЖ, окружающая мозг, действует как амортизатор, подобно амортизации внутри велосипедного шлема. Однако эта жидкость не болтается только в субарахноидальном пространстве. Вместо этого она течёт по различным трубкам и отделениям в головном мозге и вокруг него, доставляя питательные вещества в орган и одновременно выводя продукты его жизнедеятельности в кровоток. Авторы исследования пришли к выводу, что недавно обнаруженный «щит», вероятно, помогает контролировать эти важные функции спинномозговой жидкости.
«Открытие новой анатомической структуры, которая разделяет спинномозговую жидкость и помогает контролировать поток спинномозговой жидкости в головном мозге и вокруг него, позволяет нам гораздо лучше оценить сложную роль, которую спинномозговая жидкость играет не только в транспортировке и удалении отходов из мозга, но и в поддержке его иммунной защиты», — говорится в заявлении старшего автора исследования доктора Майкен Недергаард (Maiken Nedergaard), содиректора Центра трансляционной нейромедицины в Университете Рочестера и Университете Копенгагена.
Щит, который авторы называют субарахноидальной лимфатической мембраной (SLYM), делит субарахноидальное пространство на верхний отдел, ближе к черепу, и нижний отдел, ближе к мозгу. Эксперименты на мышах показали, что тонкая мембрана блокирует переход большинства белков из одного компартмента в другой, хотя и позволяет проходить очень маленьким молекулам. (Команда также обнаружила доказательства SLYM в образцах тканей мозга взрослого человека.)
Авторы исследования предположили, что новооткрытая мембрана может помочь отделить свежую спинномозговую жидкость от загрязнённой спинномозговой жидкости, содержащей отходы и потенциально вредные белки, такие как амилоидные бляшки, связанные с болезнью Альцгеймера, и помочь вывести эти вещества из мозга. Они отметили, что понимание того, как это работает в здоровом мозге и что происходит, когда щит получает повреждение, «потребует более подробных исследований».
Исследование также показало, что большое количество и разнообразие иммунных клеток могут быть встроены в щит, и показало, что количество этих иммунных клеток увеличивается в ответ на воспаление и преждевременное старение у мышей. Это открытие указывает на то, что SLYM служит местом «иммунологического надзора», с помощью которого иммунные клетки контролируют спинномозговую жидкость на наличие признаков инфекции и воспаления и могут при необходимости вызывать дополнительную защиту, заключили авторы.
Однако, если SLYM разрывается, иммунные клетки из костного мозга черепа в состоянии затопить поверхность мозга, область, которую они обычно не достигают. Авторы предположили, что это открытие может помочь объяснить, почему черепно-мозговые травмы часто вызывают длительное воспаление головного мозга и нарушают нормальный поток спинномозговой жидкости через орган и вокруг него, хотя эти гипотезы ещё предстоит проверить.
Авторы данного труда добавили, что черепно-мозговые травмы также связаны с повышенным риском развития болезни Альцгеймера в будущем, и этот повышенный риск может быть частично объяснён травмой, приводящей к появлению новых трещин в защитном щите мозга — SLYM, теоретизируют авторы.