От сложности нейронных сетей до основных биологических функций и структур человеческий мозг лишь неохотно раскрывает свои секреты. Достижения в области нейровизуализации и молекулярной биологии лишь недавно позволили ученым изучить живой мозг на недостижимом ранее уровне детализации, открыв многие его загадки. Последнее открытие, описанное сегодня в журнале Наукаявляется ранее неизвестным компонентом анатомии головного мозга, который действует как защитный барьер и платформа, с которой иммунные клетки контролируют мозг на наличие инфекций и воспалений.
Новое исследование было проведено в лабораториях Майкена Недергаарда, содиректора Центра трансляционной нейромедицины в Университете Рочестера и Копенгагенского университета, и Кьельда Мёллгорда, доктора медицинских наук, профессора нейроанатомии Копенгагенского университета. Недергаард и ее коллеги изменили наше понимание фундаментальной механики человеческого мозга и сделали важные открытия в области неврологии, в том числе подробно описали многие критические функции ранее упущенных из виду клеток в мозге, называемых глией, и уникальный процесс мозга по удалению отходов. которую лаборатория назвала глимфатической системой.
«Открытие новой анатомической структуры, которая разделяет и помогает контролировать поток спинномозговой жидкости (ЦСЖ) в головном мозге и вокруг него, позволяет нам гораздо лучше оценить сложную роль, которую ЦСЖ играет не только в транспортировке и удалении отходов из мозга, но и в поддержке его иммунной защиты», — сказал Недергаард.
Исследование сосредоточено на мембранах, покрывающих мозг, которые создают барьер от остального тела и удерживают его в ликворе. Традиционное понимание того, что в совокупности называется менингеальным слоем, представляет собой барьер, состоящий из отдельных слоев, известных как твердая мозговая оболочка, паутинная оболочка и мягкая мозговая оболочка.
Новый слой, обнаруженный исследовательской группой из США и Дании, далее делит пространство под паутинным слоем, субарахноидальное пространство, на два отсека, разделенных недавно описанным слоем, который исследователи называют SLYM, аббревиатурой от Субарахноидальный ЛЯфатический Мэмбрана. Хотя большая часть исследований в статье описывает функцию SLYM у мышей, они также сообщают о его фактическом присутствии в мозгу взрослого человека.
SLYM — это тип мембраны, называемый мезотелием, который, как известно, выстилает другие органы тела, включая легкие и сердце. Мезотелия обычно окружает органы и защищает их, а также содержит иммунные клетки. Идея о том, что подобная мембрана может существовать в центральной нервной системе, была впервые высказана Меллгардом, первым автором исследования. Его исследования сосредоточены на нейробиологии развития и на системах барьеров, защищающих мозг.
Новая мембрана очень тонкая и нежная и состоит всего из одной или нескольких клеток по толщине. Тем не менее, SLYM представляет собой плотный барьер и позволяет проходить только очень маленьким молекулам; он как бы разделяет «чистый» и «грязный» ЦСЖ. Это последнее наблюдение намекает на вероятную роль SLYM в глимфатической системе, которая требует контролируемого потока и обмена спинномозговой жидкости, обеспечивая приток свежей спинномозговой жидкости при вымывании токсичных белков, связанных с болезнью Альцгеймера и другими неврологическими заболеваниями, из центральной нервной системы. Это открытие поможет исследователям более точно понять механику глимфатической системы, которая была предметом недавнего гранта в размере 13 миллионов долларов от Инициативы BRAIN Национального института здравоохранения для Центра трансляционной нейромедицины в Университете Рочестера.
SLYM также важен для защиты мозга. Центральная нервная система поддерживает собственную естественную популяцию иммунных клеток, а целостность мембраны предотвращает проникновение внешних иммунных клеток. Кроме того, SLYM, по-видимому, содержит собственную популяцию иммунных клеток центральной нервной системы, которые используют SLYM для наблюдения за поверхностью мозга, что позволяет им сканировать проходящую спинномозговую жидкость на наличие признаков инфекции.
Открытие SLYM открывает двери для дальнейшего изучения его роли в заболеваниях головного мозга. Например, исследователи отмечают, что при воспалении и старении на мембране собираются более крупные и разнообразные концентрации иммунных клеток. Когда мембрана была разорвана во время черепно-мозговой травмы, возникающее в результате нарушение потока спинномозговой жидкости нарушило глимфатическую систему и позволило иммунным клеткам, не относящимся к центральной нервной системе, проникнуть в мозг.
Эти и подобные наблюдения позволяют предположить, что такие разнообразные заболевания, как рассеянный склероз, инфекции центральной нервной системы и болезнь Альцгеймера, могут быть вызваны или усугублены нарушениями функции SLYM. Они также предполагают, что на доставку лекарств и генных терапевтических средств в мозг может влиять функция SLYM, которую необходимо будет учитывать при разработке новых поколений биологической терапии.
Среди дополнительных соавторов Феликс Бейнлих, Питер Куск, Лео Миякоши, Кристин Делле, Вирджиния Пла, Натали Хаугланд, Тина Эсмаил, Мартин Расмуссен, Рышард Гомолка и Юки Мори из Центра трансляционной нейромедицины Копенгагенского университета. Исследование финансировалось Фондом Лундбек, Фондом Ново Нордиск, Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта, Исследовательским бюро армии США, Научной программой Human Frontier, Фондом медицинских исследований доктора Мириам и Шелдона Г. Адельсон и Фонд Саймонса.
