В головном мозге открыта новая система удаления отходов

Неизвестная ранее «дренажная» система, быстро удаляющая ненужные и вредные продукты метаболизма из головного мозга, открыта неврологами Медицинского центра Университета Рочестера (University of Rochester Medical Center). Результаты их интереснейшего исследования опубликованы он-лайн в журнале Science Translational Medicine .

Система, отличающаяся высокой степенью организации, представляет собой комплекс трубок, сосредоточенных вокруг кровеносных сосудов мозга. Это своего рода сантехническая система, которая, по-видимому, выполняет ту же функцию в головном мозге, что и лимфатическая система в остальных частях тела - отводит биохимический «мусор».

Ученые назвали открытую ими систему «глимфатической» (glymphatic), поскольку принцип ее действия близок к таковомулимфатической системы, а ее управление осуществляется клетками мозга, известными как глиальные. Открытие сделано на мозге мышей, удивительно похожем на человеческий.

То, что спинномозговая жидкость (СМЖ) играет важную роль в очищении ткани головного мозга, унося отходы, и в обеспечении ее питательными веществами, известно уже давно. Эти функции СМЖ выполняет посредством явления, известного как диффузия. Вновь открытая система доводит спинномозговую жидкость до каждого уголка мозга гораздо более эффективно, используя для этого другой хорошо известный процесс - конвекцию. Учитывая высокий уровень обмена веществ в головном мозге и его чрезвычайную чувствительность к токсичным веществам, неудивительно, что его механизмы избавления от отходов более специализированы и мощны, чем считалось ранее.

Артерия в мозге мыши. Зеленым показана
спинномозговая жидкость в канале с внешней стороны
артерии. (University of Rochester Medical Center)

В то время как уже известная система работает, как ручеек, образующийся из просачивающейся через ткани мозга спинномозговой жидкости, новая система находится под давлением, ежедневно прокачивая через мозг большие объемы СМЖ и обеспечивая, таким образом, более эффективное отведение отходов.

Глимфатическая система похожа на слой из трубок, окружающий кровеносные сосуды головного мозга. Эта сеть вокруг его артерий и вен образована отростками глиальных клеток астроцитов - так называемыми «концевыми ножками». Всю структуру можно сравнить с куполом из ветвей деревьев над густо засаженной ими улицей, образующих своего рода канал над проезжей частью.

Концевые ножки заполнены структурами, известными как водные каналы, илиаквапорины, которые перемещают СМЖ по головному мозгу. Ученые установили, что СМЖ поступает в мозг по каналам, окружающим артерии. Затем, прежде чем собраться в каналах вокруг вен, она промывает мозговую ткань и покидает мозг.

Как могло произойти, что ученые до сих пор не знали о существовании настолько важной системы?

По мнению американских ученых, это объясняется тем, что глимфатическая система работает только в живом мозге и не терпит ни малейших повреждений. При отсутствии возможности визуализировать поток спинномозговой жидкости в организме живого животного ученые были вынуждены ограничиваться исследованием срезов уже умершей мозговой ткани. Для изучения живого мозга исследователи из Рочестера использовали технологию, известную какдвухфотонная микроскопия, позволяющую наблюдать за потоком крови, спинномозговой жидкости и других веществ в головном мозге живого организма.