Архитектура стоков
Ондер Альбайрам, доцент кафедры патологии и лабораторной медицины и кафедры неврологии Медицинского университета Южной Каролины, руководитель исследовательской группы:
Это первый отчет, в котором показана полная архитектура лимфатической системы человеческого мозга на живых людях.
Подробная визуализация системы очистки мозга от отходов может расширить понимание того, как функционирует здоровый мозг, а также прояснить, что идет не так при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, а также каким образом мозг восстанавливается после травматических повреждений.
Мозг является самым требовательным с точки зрения метаболизма органом — имея небольшой вес по сравнению с общим весом тела (около 2 %), он нуждается в большом количестве питательных веществ и расходует около 20 % общего потребления организмом кислорода. Однако чем выше метаболический спрос, тем больше возрастает необходимость регулярно удалять побочные продукты.
Когда кровь, несущая кислород, проникает в ткани и доставляет жизненно важные питательные вещества, попутно она собирает патогенные микроорганизмы, поврежденные клетки и продукты распада. Затем эта жидкость стекает в лимфатические сосуды и фильтруется в лимфатических узлах для удаления любых нежелательных продуктов жизнедеятельности.
Саид Альбайрам, профессор кафедры нейрорадио-логии Университета Флориды, доктор мед. наук:
Долгое время считалось, что в мозге отсутствуют лимфатические сосуды. Это мнение начало меняться около десяти лет назад, когда появились первые сообщения об экспериментах на грызунах, намекающие на существование лимфатических сосудов, окружающих мозг наподобие кровеносных сосудов. Но до этого исследования доказательства наличия лимфатических сосудов в мозге человека оставались в основном на уровне предположений.
«Яблочная» метафора
Ученый сравнивает мозг внутри черепной коробки с яблоком, подвешенным в наполненной водой банке. Внутренняя часть «банки», или черепа, покрыта слоем тонких мембран — мозговых оболочек, а вокруг головного мозга находится жидкость. Совсем недавно было принято считать, что продукты жизнедеятельности мозга по кровеносным сосудам попадали в спинномозговую жидкость, транспортировались из черепа и оказывались в венах. Исследования последнего десятилетия подтвердили, что этот процесс гораздо сложнее, доказав существование в мозге специальных лимфатических сосудов, удаляющих отходы.
Однако наблюдение этих сосудов в действии в живом человеческом мозге сопряжено с серьезными техническими ограничениями, и главным из них является необходимость использования токсичного редкоземельного металла гадолиния, который применяется в качестве контрастного вещества при проведении МРТ.
В данном исследовании ученые смогли преодолеть эти препятствия и применить МРТ для визуализации лимфатических сосудов в мозговых оболочках без токсичного контрастного вещества. Вместо этого команда использовала различия в содержании собственного белка в мозге для создания градиента контраста. Структуры с низким содержанием белка выглядят темными, а с высоким — светлыми. Разрешение было достаточным, чтобы видеть сложные детали.
Этот инновационный подход позволил исследователям получить четкие изображения лимфатических сосудов с высоким содержанием белка (его там примерно в 50 раз больше, чем в спинномозговой жидкости), а также то, что лимфатические сосуды соединяют области +мозга с лимфатическими узлами на шее.
Затем исследовательская группа сравнила, чем отличается мозг пожилых и молодых людей, и закономерно обнаружила, что с возрастом функция очищения от отходов естественным образом снижается.
С помощью нового метода ученые надеются определить роль нежелательных продуктов жизнедеятельности в прогрессировании нейродегенеративных заболеваний (болезнь Альцгеймера и связанные с ней деменции). Эта методика также может быть использована для изучения способов увеличения лимфатической производительности мозга с возрастом и, возможно, поможет понять, как происходит восстановление после черепно-мозговых травм.
И если обнаружение менингеальных лимфатических сетей у млекопитающих в прошлом десятилетии открыло новую главу в понимании утилизации клеточных отходов в мозге, то новое исследование делает еще один шаг вперед, устраняя необходимость вводить контрастные вещества для визуализации лимфатических сосудов. Это большое достижение.
Ондер Альбайрам, ведущий автор статьи:
Представьте себе мозг, окутанный нежными лимфатическими сосудами. Что происходит при травме головы? Повреждаются ли лимфатические сосуды и как они восстанавливаются? Думаю, теперь мы достаточно близко подошли к ответам на все эти вопросы.