Як мозок вимиває відходи
Протягом дня в нашому мозку накопичуються численні шкідливі продукти обміну речовин. Але як мислячий орган позбавляється цього молекулярного сміття? Поширена думка, що, як і в решті частини тіла, це може відбуватися через певні лімфатичні судини. Здається, нове дослідження підтверджує цю теорію. Відповідно до цього лімфатичні судини біля основи черепа відіграють певну роль у виведенні рідини та молекул з мозку. Однак їх функція, здається, зменшується з віком - це може пояснити розвиток таких захворювань, як хвороба Альцгеймера, на думку команди.
Для того, щоб він працював безперебійно, наш мозок повинен регулярно «чиститися»: особливо коли ми спимо, сміття нашого мислячого органу працює на повній швидкості і вимиває молекулярні відходи. Але як саме це працює? В решті нашого тіла лімфатична система відіграє вирішальну роль у таких процесах. Надлишок рідини та речовин, які більше не потрібні, таких як білки, виводяться з тканин та органів таким чином. Натомість мозку бракує класичної лімфодренажної системи - принаймні, так довго думали дослідники. Однак кілька років тому вони виявили лімфатичні судини і в мозковій оболонці. Однак питання про те, чи і яким шляхом транспортуються відходи з мозку цими судами, залишається предметом дискусії.
Лімфатичні судини в мозкових оболонках
Як пояснюють вчені, що працюють з Джи Хун Ан з Корейського вдосконаленого інституту науки і техніки в Теджон, це також було пов'язано з тим, що лише деякі з цих оболонок лімфатичної оболонки взагалі обстежені. "Наприклад, лімфатичні судини біля основи черепа досі були в основному не досліджені", - пишуть вони. Саме це зараз змінили дослідники. Щоб дізнатись більше про систему очищення мозку, вони звернулися до мозкових лімфатичних судин біля основи черепа мишей. За допомогою барвника та спеціальної техніки мікроскопу вони змогли зробити деталі судин детально помітними. Результати показали, що на відміну від порівняно добре вивчених лімфатичних судин у верхній частині черепа, базальні лімфатичні судини мають ряд властивостей, що полегшують як всмоктування, так і відведення рідини.
Наприклад, дослідницька група виявила, що ендотеліальні клітини, що складають стінки капіляроподібних розгалужених судин, лише вільно з'єднані між собою - і це дозволяє рідині поглинатися. Крім того, як відомо з лімфатичної системи в решті тіла, здається, існують так звані попередні колектори, які збирають рідину з кількох лімфатичних судин, а потім транспортують її далі. Ці конструкції мають заслінки, що перешкоджають зворотному потоку і дозволяють рідині безперервно текти в одному напрямку. Ще одна деталь, яка говорить про головну роль базальних лімфатичних судин у зв’язку зі сміттям мозку: Тільки вони досить близько до так званого субарахноїдального простору між двома мозковими оболонками павутинної та піа-матер - простору, в якому циркулює вода мозку.
Значення для хвороби Альцгеймера?
Структурні особливості вказували на те, що лімфатичні судини брали участь у виведенні відходів з органу мислення - вирішальний доказ, однак, був отриманий лише в результаті подальшого експерименту. Для цього вчені ввели контрастні речовини в субарахноїдальний простір щурів, наповнений ліквором, і, таким чином, змогли спостерігати шлях рідини. Насправді виявилося, що контрастні речовини незабаром можна було виявити в лімфатичних судинах основи черепа і звідти мігрувати далі в глибоко розташовані лімфатичні вузли шиї. На думку команди, отже ясно, що базальні, менінгеальні лімфатичні судини є основним шляхом для виведення відходів з мислячого органу в периферичну лімфатичну систему.
Тепер ці знання можуть також дати нові уявлення про нейродегенеративні захворювання, такі як хвороба Альцгеймера. Оскільки команда Ан виявила: Зі збільшенням віку базальні лімфатичні судини, здається, змінюються у мишей і функціонують слабше. Цікаве: типовою особливістю хвороби Альцгеймера є відкладення патологічно змінених білків у мозку. Вчені підозрюють, що видалення білків та інших великих молекул, які погіршуються у літньому віці, може зіграти певну роль у розвитку хвороби. "Ми досі недостатньо добре розуміємо, як рідина потрапляє в базальні лімфатичні судини і як вони співпрацюють з іншими системами, що виводять відходи з центральної нервової системи", - коментує Тайя Мекінен з Уппсальського університету в журналі Nature. "Однак виявлення точних шляхів, по яких рідини стікають з мозку, є важливим кроком у розумінні того, як мозок збирає сміття".
Джерело: Ji Hoon Ahn (Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon) та ін., Nature, doi: 10.1038/s41586-019-1419-5