Случайное открытие намекает на загадочные структуры внутри мозга

Фото из открытых источников

В мозге может содержаться скрытая сеть сосудов, которая помогает ему избавляться от продуктов метаболизма. Если это подтвердится в будущих исследованиях, открытие может изменить наше понимание мозга и даже открыть новые методы лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера.

«Если это правда, это будет огромным событием», — говорит Пер Кристиан Эйде из Университета Осло в Норвегии, который не принимал участия в исследовании. «Это будет представлять собой сдвиг парадигмы в нашем понимании всех нейродегенеративных заболеваний, а также таких состояний, как инсульт и черепно-мозговая травма, и нормальной функции нашего мозга».

Мозг очищается, высвобождая продукты метаболизма в глифатическую систему — сеть каналов, окружающих кровеносные сосуды мозга, которые питают лимфатическую систему, дренажную и фильтрующую систему организма.

Большинство исследований с использованием методов визуализации не обнаружили лимфатические сосуды внутри мозга, а только в его защитном внешнем слое. Но теперь Чончжао Ран из Гарвардского университета и его коллеги, возможно, обнаружили скрытую сеть лимфатических сосудов внутри головного мозга, которая соединяется с глифатической системой. «Это мое самое значительное открытие за 30 лет», — говорит Ран. «Это мечта любого ученого».

Член команды Шицзю Гу, также из Гарвардского университета, случайно обнаружил эти структуры, когда искал белок бета-амилоид в срезах мозга мышей с болезнью, похожей на болезнь Альцгеймера. Бета-амилоид помогает нейронам функционировать, но он может образовывать токсичные скопления — характерный признак болезни Альцгеймера, — которые могут накапливаться из-за плохого оттока из мозга.

Когда исследователи повторили эксперимент на мышах с болезнью, похожей на болезнь Альцгеймера, и без нее, они последовательно обнаружили десятки сосудоподобных структур во всех исследованных областях мозга, включая кору головного мозга, которая участвует в мышлении и решении проблем; гиппокамп, который помогает нам формировать воспоминания; и гипоталамус, который контролирует сон и температуру тела.

По словам Рана, эти структуры, по-видимому, обволакивают кровеносные сосуды головного мозга и менингеальные лимфатические сосуды — расположенные во внешнем защитном слое — что позволяет предположить, что они помогают выводить отходы через глифатическую и лимфатическую системы.

Что особенно важно, исследователи обнаружили эти трубчатые образования в образцах мозга человека, умершего от болезни Альцгеймера. По словам Рана, они также обнаружили их в ткани мозга человека, умершего без этого заболевания.

Команда предположила, что эти структуры представляют собой либо разновидность лимфатического сосуда, выстланного клетками, содержащими или покрытыми бета-амилоидом, либо форму этого белка, которая может образовывать твердые волокна, которые, по-видимому, способствуют развитию болезни Альцгеймера, но иногда обнаруживаются и в здоровом мозге.

Во время сна мозг очищается, промываясь спинномозговой жидкостью, чтобы предотвратить повреждение клеток мозга. Если вы недосыпаете, это происходит в состоянии бодрствования и, по-видимому, вызывает кратковременные провалы в внимании.

Чтобы это выяснить, исследователи применили белковые маркеры, которые выделяют лимфатические сосуды, к срезам мозга мышей. Эти маркеры последовательно окрашивали трубчатые структуры, хотя и менее интенсивно, чем известные лимфатические сосуды тех же животных. Это побудило их назвать эти структуры наноразмерными лимфатическими сосудами, или НЛС, и заключить, что они не являются формой бета-амилоида.

Но Эйде говорит, что слабое окрашивание предполагает, что НЛС могут быть не лимфатическими сосудами, поскольку эти маркеры также могут связываться с нелимфатической тканью. «Это новый тип структуры, о котором мы раньше не знали, — но неясно, что это на самом деле?»

Одна из возможностей заключается в том, что эти структуры являются артефактом, вызванным используемой методикой визуализации, говорит Кристофер Браун из Университета Саутгемптона, Великобритания. Например, если образец ткани расширялся неравномерно, это могло привести к сосудистым переломам, говорит он.

Это может объяснить, почему в предыдущих исследованиях с использованием методов нейровизуализации, таких как электронная микроскопия, о наличии NLV ранее не сообщалось, говорит Браун. Команда планирует использовать это в ближайшие несколько недель, говорит Гу, добавляя, что в более ранних исследованиях NLV могли ошибочно принимать за аксоны — длинные отростки нейронов, которые выглядят похожими.

«Я на 90 процентов уверен, что это то, что мы думаем», — говорит Ран, ссылаясь на другое исследование команды, где меченный флуоресцентным красителем бета-амилоид в мозге мышей, по-видимому, проникал в расположенные рядом NLV, предполагая, что они действительно транспортируют отработанную жидкость.

Если эти результаты будут подтверждены другими исследовательскими группами, они могут помочь нам понять болезнь Альцгеймера и другие состояния, связанные с неправильно свернутыми белками, такие как болезнь Паркинсона. Это даже может привести к созданию лекарств для лечения таких заболеваний, говорит Браун, например, если расширение сосудов улучшит удаление отработанной жидкости.