Учёные обнаружили скрытый «дренаж» в человеческом мозге

Микроскопическое изображение лимфатических сосудов (красные) в твёрдой мозговой оболочке. Эти сосуды образуют богатую и сложную сеть, которая помогает удалять отходы из мозга. Предоставлено: Медицинский университет Южной Каролины, доктор Ондер Албайрам.

Как мозг избавляется от отходов? Он полагается на специализированную дренажную сеть, известную как лимфатическая система. Учёные пытались понять, как функционирует эта система, и в процессе вывели технологии визуализации мозга на новый уровень.

Новое исследование, опубликованное в журнале iScience учёными из Медицинского университета Южной Каролины (MUSC), предоставляет первые прямые доказательства существования у человека ранее неизвестного контрольного пункта в этой системе. Этой структурой является средняя менингеальная артерия (MMA), которая, как теперь выяснилось, играет ключевую роль в том, как мозг очищает жидкости и отходы.

Исследовательская группа под руководством Ондера Албайрама использовала передовые инструменты МРТ в реальном времени, доступные благодаря сотрудничеству с NASA. Эти методы визуализации изначально были разработаны для изучения того, как космические полёты изменяют движение жидкости в мозге.

С помощью этой технологии команда в течение шести часов наблюдала за движением спинномозговой и интерстициальной жидкостей вдоль MMA у пяти здоровых людей. То, что они увидели, было неожиданным. Жидкость двигалась медленно и равномерно, в отличие от крови, которая течёт быстро и динамично. Этот более медленный паттерн предполагал, что жидкость является частью лимфатической системы, а не кровеносной.

Мы увидели паттерн потока, который не ведёт себя как кровь, движущаяся по артерии; он был медленнее, больше похож на дренаж, показывая, что этот сосуд является частью системы очистки мозга, — сказал Албайрам, доцент кафедры патологии и лабораторной медицины MUSC.

Мозг и спинной мозг защищены слоистыми оболочками, называемыми мозговыми оболочками. Многие годы учёные полагали, что эти оболочки отделяют мозг от иммунной и лимфатической систем организма. Это представление значительно изменилось за последнее десятилетие.

Албайрам много лет изучал лимфатические сосуды в мозговых оболочках. Его работа предполагает, что эти сосуды действуют как каналы, которые уносят отходы от мозга в более широкую лимфатическую сеть организма, где они могут быть удалены.

Понимание того, как жидкости перемещаются между мозгом и остальным телом, имеет решающее значение. Это может помочь исследователям разработать более эффективные способы профилактики и лечения неврологических и психических заболеваний.

В новой работе команда зафиксировала движение жидкости в реальном времени глубоко внутри лимфатических структур мозга. Чтобы подтвердить свои выводы, исследователи также изучили ткань человеческого мозга с помощью сверхвысокого разрешения. Этот детальный анализ показал, что область, окружающая MMA, содержит клетки, обычно обнаруживаемые в лимфатических сосудах.

Вместе данные визуализации и исследования тканей подтвердили, что медленно движущаяся жидкость, наблюдаемая на МРТ, проходила через лимфатические сосуды, а не кровеносные, напрямую связывая снимки с биологическими доказательствами.

Ключевой особенностью этого исследования является его фокус на изучении сначала здоровых людей, а не на животных моделях. Этот подход позволяет учёным установить чёткий базовый уровень работы системы в нормальных условиях. Этот базовый уровень необходим для выявления изменений при заболеваниях. Например, нарушения в этой дренажной системе могут играть роль после черепно-мозговой травмы или при нейродегенеративных заболеваниях.

Открытие может иметь широкие последствия. Оно может помочь учёным лучше понять старение, воспаление в мозге, травмы, болезнь Альцгеймера и психические состояния.

Албайрам уже строит на этих выводах, изучая, как эта дренажная система ведёт себя у людей с нейродегенеративными заболеваниями. Долгосрочная цель — улучшить раннюю диагностику, разработать профилактические стратегии и создать более эффективные методы лечения.

Основная проблема в исследованиях мозга заключается в том, что мы до сих пор не до конца понимаем, как функционирует и стареет здоровый мозг, — сказал Албайрам. — Как только мы поймём, как выглядит «норма», мы сможем распознать ранние признаки болезни и разработать более эффективные методы лечения.