Science Advances: мозговая жидкость может перемещаться в отдаленные части тела

Фото из открытых источников

Названия могут быть обманчивы. Можно подумать, что «спинномозговая жидкость» живет только в головном и спинном мозге. Действительно, именно так ученые и врачи считали на протяжении столетий. Но эта прозрачная жидкость, которая очищает, питает и защищает окружающие ее органы, также омывает нервы тела, сообщают сегодня исследователи в журнале Science Advances.

«Это одна из самых важных статей в этой области», — говорит Карл Бехтер, клинический невролог из Ульмского университета, который не принимал участия в исследовании. В прошлом он и другие предполагали случаи, когда спинномозговая жидкость (СМЖ) проникает в нервы, но он говорит, что это первое исследование, которое показывает, что она может распространяться далеко по всему телу. Это открытие может открыть новые способы доставки лекарств в некоторые из самых недоступных частей тела.

Человеческое тело — это пучок нервов. Помимо головных хребтов, составляющих центральную нервную систему — головной и спинной мозг — километры веретенообразных волокон змеятся по всей нашей анатомии. Здесь они образуют периферическую нервную систему, которая запускает сигналы, позволяющие нам делать все, от ходьбы до ощущения боли. Тем не менее, хотя эти две системы взаимодействуют, предыдущие исследования анатомии показали, что СМЖ ограничена центральной нервной системой.

Все изменилось 2,5 года назад, когда Эдвард Скотт, биолог стволовых клеток из Университета Флориды, и его коллега-хирург Джо Песса заметили нечто странное во время исследования пластической хирургии. Песса исследовал способы избежать повреждения структур и нервов, содержащих СМЖ, во время хирургических процедур. Когда ученые вводили физиологический раствор в камеры мозга человеческих трупов, содержащие СМЖ, периферический нерв в запястье опухал. Затем они решили продолжить исследования, введя флуоресцентную жидкость в камеры мозга живых мышей, чтобы отследить, куда уходит жидкость. Краситель каким-то образом попал в седалищный нерв, который проходит по всей задней части ноги.

Заинтригованная, команда решила повторить эксперимент на мышах, используя гораздо более мелкий след: наночастицы золота. Эти крошечные частицы можно обнаружить как с помощью световой, так и электронной микроскопии, и их можно подогнать под конкретные размеры.

Скотт и его команда ввели золотые частицы размером с молекулы, обнаруженные в спинномозговой жидкости — одну поменьше размером с молекулы глюкозы и одну побольше размером с антитело. Через 4 часа исследователи вырезали нервы из трех частей тела и проанализировали их с помощью светового микроскопа. Они обнаружили, что более мелкие частицы переместились из мозговой жидкости в периферические нервы, расположенные так далеко, как седалищный нерв. Более крупные частицы остались позади, прямо на границе между спинным мозгом и началом периферических нервов.

«Этого не должно быть», — сказал Скотту один из его друзей-невропатологов. Однако дальнейшие эксперименты с электронной микроскопией показали, что более мелкие частицы действительно достигли отдаленной области — как нейронов, так и поддерживающих их клеток — седалищного нерва.

Использование золотых частиц «довольно элегантная техника», говорит Стивен Пру, нейроиммунолог из Бернского университета, который не принимал участия в работе. Их крошечный размер имеет ключевое значение, добавляет он, потому что предыдущие исследователи использовали гораздо более крупные красители или трассеры — слишком большие, чтобы просочиться в нервы. «Нам повезло — я не стыжусь этого признать», — говорит Скотт.

Большинство молекул из крови не достигают этих нервов. Но результаты показывают, что небольшие сигнальные молекулы, питательные вещества или даже лекарства, плавающие в спинномозговой жидкости, могут быть доставлены в нервы. Тем не менее, Пру скептически относится к тому, какие это могут быть молекулы и как быстро они могут проникать.

Скотт отмечает, что ученые уже знали, что периферические нервы также омываются веществом, называемым эндоневральной жидкостью, но никто не знал, откуда она берется. Новая работа, говорит он, предполагает, что эти две жидкости могут быть одной и той же.

По мнению нейробиолога Майкен Недергаард из Копенгагенского университета, которая не принимала участия в исследовании, результаты показывают, что мозг и нервы тела взаимодействуют, используя не только прямые электрические сигналы. «Центральная и периферическая нервная система, скорее всего, взаимодействуют способами, которые мы пока не совсем понимаем», — говорит она.

Скотт имеет личный интерес к работе: его жена и дети являются носителями мутации коллагена, которая вызывает синдром Элерса-Данлоса, который характеризуется, среди прочего, изнуряющей болью в нервах. Новое открытие раскрывает потенциальный новый путь для анальгетиков, чтобы достичь больных нервов, говорит он.

В то же время команда Скотта ждет одобрения на повторение экспериментов на живых мышах и людях. «Вот в чем заключается работа», — говорит он, — «бросить вызов догмам».