Незаметная часть черепа может помочь в борьбе с опухолями головного мозга

Фото из открытых источников

Череп может выполнять не только защитную функцию для мозга. Исследования на мышах выявили в его костном мозге иммунные структуры, которые напрямую реагируют на опухоли головного мозга. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Череп — это часть скелета, которую люди рассматривают как броню, изогнутую пластину, главная задача которой — защитить мозг от ударов. Внутри этой кости исследователи обнаружили скопления иммунных клеток, расположенные так же плотно, как и внутри лимфатического узла. У мышей с раком мозга эти скопления реагировали на опухоль раньше, чем любой лимфатический узел в области шеи.

Практически вся работа проводилась на мышах, с одним подтверждающим исследованием на человеческих тканях. Она была выполнена в лаборатории Джонатана Кипниса из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, которая годами проверяла старое предположение о том, что мозг и иммунная система никак не взаимодействуют друг с другом.

«В более широком смысле, вывод заключается в том, что череп — это не просто защитная оболочка, — сказал Кипнис. — Он содержит специализированную иммунную среду, которая может обеспечивать локальную реакцию на изменения в головном мозге».

Костный мозг — это мягкая ткань внутри кости, где образуются клетки крови и иммунной системы. Кипнис и другие исследователи уже показали, что между костным мозгом черепа и слоями ткани, окружающими мозг, проходят крошечные костные каналы. Через них перемещаются клетки и жидкость.

На этот раз команда проследила за самим белком. Они ввели маркерный белок в клетки мозга мышей, подождали месяц, а затем приступили к его поиску. Маркер был обнаружен в костном мозге в задней части черепа. Он не был обнаружен в костном мозге грудины и в селезенке.

Доставка препарата туда зависела от собственной дренажной системы мозга — медленного вымывания жидкости, которая выводит отходы из мозговой ткани. У мышей, выведенных без белка, необходимого этой системе, меньшее количество маркера достигало черепа, иммунный ответ в этой области был слабее, и животные с опухолями мозга умирали раньше.

То, во что попал маркер, совсем не походило на обычный костный мозг. Вспомогательные Т-клетки были плотно сгруппированы с В-клетками, клетками, вырабатывающими антитела, а также с клетками поддержки, которые лимфатический узел использует для удержания такой группы вместе.

Эти группы клеток располагались в костях задней части черепа и редко встречались в костях передней части. Они также редко встречались в грудине, поэтому никто раньше с ними не сталкивался. У мышей они уже присутствовали через неделю после рождения.

«Мы никогда раньше не видели подобных структур в здоровом костном мозге», — сказал соавтор исследования Чан Хён Пак.

Кипнис выразился более прямолинейно. «Мы не ожидали обнаружить лимфоидные структуры в костном мозге, — сказал он. — Мы видим это у здоровых мышей».

Чтобы выяснить, оказывают ли эти скопления какое-либо воздействие, команда вырастила раковые клетки мозга у мышей и наблюдала за тем, где их замечала иммунная система.

Спустя два дня единственным местом, показавшим реакцию на опухоль, оказался костный мозг черепа. Лимфатические узлы на шее, селезенка и костный мозг в других частях тела на тот момент оставались неактивными. Опухоли также увеличили скопления клеток, вырабатывающих антитела, в черепе, оставив нетронутыми клетки в грудине.

Реакция черепа сохранялась даже тогда, когда у мышей отсутствовали обычные органы иммунной системы. Мыши, у которых были перевязаны лимфатические сосуды шеи, всё ещё демонстрировали её. То же самое происходило и с мышами без селезёнки и неработающих лимфатических узлов, хотя и в меньшей степени, и эти животные в целом умирали раньше.

Если скопления клеток имеют значение, то их блокирование должно причинять вред. Поэтому команда исследователей нанесла под кожу головы гель с блокирующим антителом, который подавлял образование скоплений, не затрагивая иммунную систему в других местах. Мыши, подвергнутые такому лечению, умирали быстрее, и меньше иммунных клеток проникало в их опухоли.

Затем они применили обратный подход. Гель, содержащий три иммуностимулирующих агента, нанесенный под кожу головы, стимулировал выработку антител в костном мозге черепа и продлевал выживаемость.

Этот гель не оказал никакого действия на мышей, которые не могли вырабатывать антитела, что указывает на антитела как на причину его эффективности. Одно из трех веществ само по себе ухудшило ситуацию, и эти мыши умерли раньше.

На вопрос о том, изменит ли это подход к лечению глиобластомы и других опухолей головного мозга, Кипнис ответил кратко: «Потенциально, но пока рано об этом говорить». Другие группы также тестируют местное применение препарата, в том числе с помощью заплатки, укладываемой в полость, оставшуюся после операции.

Человеческая сторона вопроса в статье не слишком глубока, и авторы это подтверждают. Повторно проанализировав общедоступный набор данных о костном мозге человеческого черепа, команда обнаружила тот же тип вспомогательных Т-клеток, но в небольшом количестве.

Ранее группа исследователей обнаружила Т-клетки, борющиеся с опухолями, в костном мозге черепа у людей с раком головного мозга. Однако сами организованные скопления этих клеток у человека пока не наблюдались.

Кипнис является соучредителем трех нейробиологических компаний. Он сказал, что путь введения иглы через череп может иметь значение не только при раке, но и при заболеваниях, в которых воспаление мозга является частью проблемы, в том числе при болезни Альцгеймера.

Неясно, образуются ли вообще такие скопления в костном мозге черепа человека и растут ли они, когда человек заболевает. Кипнис, работающий в отделе патологии и иммунологии, изложил результаты исследования в интервью Earth.com.

«Нам необходимо изучить больше образцов человеческой ткани и установить не только существование подобных клеток, но и то, что они организованы в структуры, и что эти структуры реагируют (увеличиваются в размерах) при таких заболеваниях, как опухоли головного мозга, рассеянный склероз и другие», — сказал он.

Пока исследователи не изучат внутреннюю структуру этих тканей, вторая задача исследования черепа — это изучение его строения на мышах с последующим применением полученных данных на людях.