Система дренирования мозга. Магнитно-резонансная томография мозга здоровых участников эксперимента показала, что мозг способен удалять отходы через лимфатические сосуды, своеобразную систему канализации в человеческом теле
Учёные давно подозревали, что сеть лимфатических сосудов в мозге может использоваться для удаления результатов жизнедеятельности. Исследования даже показывали, в каком положении во сне отходы удаляются эффективнее всего (лёжа на боку). В мозге эта сеть располагается рядом с кровеносными сосудами. В 90-е годы считалось, что в эту систему поступает только небольшая часть иммунных клеток и цереброспинальной жидкости. Но последние исследования показали, что на самом деле через дренажную лимфатическую систему из мозга удаляется гораздо больше макромолекул и иммунных клеток, чем было принято думать.
Группа американских учёных из Национального института неврологических расстройств и инсультов, Национального института рака и Университета Вирджинии впервые предоставила прямые доказательства, что отходы из мозга действительно удаляются через лимфатические сосуды, а не через кровеносную систему. Более того, они обнаружили сеть лимфатических сосудов в твёрдой оболочке мозга.
Удивительно, что открытия в области человеческой анатомии продолжают делать даже сейчас, в 2017 году.
Твёрдая оболочка (dura mater) и другие оболочки мозга
Считается, что вывод отходов из мозга наиболее активно идет во время сна. В это время спинномозговая жидкость меняется местами с межклеточной жидкостью, чтобы вывести отходы с лимфатических проводящих путей аналогично тому, как лимфатическая система выводит отходы из других органов тела. Среди отходов в мозге — бета-амилоиды и тау-протеины.
«Мы буквально наблюдали, как мозг людей сливает жидкость в эти сосуды, — говорит Дэниель Рейх (Daniel S. Reich), старший научный сотрудник Национального института неврологических расстройств и инсультов и ведущий автор научной работы. — Надеемся, что наши результаты дадут новый импульс исследованиях различных неврологических заболеваний».
Благодаря магнитно-резонансной томографии исследователи обнаружили, что лимфатические сосуды имеются даже в твёрдой мозговой оболочке мозга. Фактически, они представляют собой часть кровеносной системы, поскольку располагаются вдоль кровеносных сосудов, но лимфатические сосуды переносят лимфу — бесцветную жидкость, омывающую все ткани и клетки организма — которая содержит иммунные клетки и вышеперечисленные отходы жизнедеятельности. По лимфатическим сосудам лимфа транспортируется в лимфатические узлы. По кровеносным сосудам к лимфатическим узлам поступают белые кровяные клетки, с помощью которых лимфатические узлы избавляются от иммунных клеток, запуская их в повторное обращение. В ходе этого процесса иммунная система получает информацию, находится ли конкретный орган под атакой со стороны вирусов и бактерий, или если он повреждён. Другими словами, лимфатическая система выполняет роль связующего звена между мозгом и иммунной системой.
Любопытно, что лимфатическую систему в мозге обнаружили ещё в далёком 1816 году, но за прошедшие два столетия об открытии как-то забыли. Когда в 2015 году лимфатические сосуды нашли в твёрдой мозговой оболочке у мышей, это стало настоящим сюрпризом для специалистов: «Я был очень удивлён. В медицинском институте нас учили, что в мозге нет лимфатической системы», — говорит д-р Рейх. После того открытия он и задался вопросом: а что, если такая же система есть и в человеческом мозге?
Во время эксперимента в кровеносную систему пяти добровольцев ввели гадобутрол — парамагнитное контрастное средство для магнитно-резонансной визуализации. Обычно оно используется для выявления повреждённых кровеносных сосудов. Молекулы гадобутрола достаточно малы, чтобы просочиться из кровеносных сосудов в твёрдую мозговую оболочку, но слишком велики, чтобы преодолеть гемоэнцефалический барьер и проникнуть в другие части мозга. После перенастройки аппарата для магнитно-резонансной томографии исследователи увидели яркую и разветвлённую сеть лимфатических сосудов в твёрдой оболочке мозга.
Более того, дальнейшее исследование выявило аналогичную сеть лимфатических сосудов в твёрдой мозговой оболочке у других приматов, не только у человека. Это значит, что данная система является стандартным способом удаления отходов жизнедеятельности из мозга. Очевидно, сбои в её работе связаны с возникновением различных неврологических заболеваний, так что сейчас у учёных будет новая зацепка, чтобы более внимательно изучить причины и варианты лечения этих болезней.
Научная статья опубликована 3 октября 2017 года в журнале eLife (doi: 10.7554/eLife.29738).
