От сложности нейронных сетей до основных биологических функций и структур - человеческий мозг лишь неохотно раскрывает свои секреты. Достижения в области нейровизуализации и молекулярной биологии лишь недавно позволили ученым изучить живой мозг с недостижимой ранее степенью детализации, открыв многие из его тайн. Последнее открытие, описанное сегодня в журнале Science, - это ранее неизвестный компонент анатомии мозга, который действует как защитный барьер и как платформа, с которой иммунные клетки следят за мозгом на предмет инфекций и воспалений.

Новое исследование принадлежит лаборатории Майкен Недергаард, содиректора Центра трансляционной нейромедицины Рочестерского университета и Копенгагенского университета, и Кьельда Мёльгорда, доктора медицинских наук, профессора нейроанатомии Копенгагенского университета. Недергаард и ее коллеги изменили наше понимание фундаментальной механики человеческого мозга и сделали значительные открытия в области нейронауки, в том числе подробно описали многие важнейшие функции ранее не замечаемых клеток мозга, называемых глия, и уникальный процесс удаления отходов мозга, который лаборатория назвала глимфатической системой.

"Открытие новой анатомической структуры, которая разделяет и помогает контролировать поток спинномозговой жидкости (СМЖ) в мозге и вокруг него, позволяет нам гораздо лучше понять сложную роль, которую СМЖ играет не только в транспортировке и удалении отходов из мозга, но и в поддержке его иммунной защиты", - сказал Недергаард.

Исследование сосредоточено на мембранах, окружающих мозг, которые создают барьер от остального тела и поддерживают его в CSF. Традиционное представление о том, что представляет собой барьер, состоящий из отдельных слоев, известных как твердая мозговая оболочка, арахноидальное вещество и вещество пиа, называется менингеальным слоем.

Новый слой, обнаруженный исследовательской группой из США и Дании, разделяет пространство под арахноидальным слоем, субарахноидальное пространство, на два отсека, разделенных недавно описанным слоем, который исследователи назвали SLYM, что является аббревиатурой от Subarachnoidal LYmphatic-like Membrane. Хотя большая часть исследований в статье описывает функцию SLYM у мышей, они также сообщают о его фактическом присутствии в мозге взрослого человека.

SLYM представляет собой тип мембраны под названием мезотелий, который, как известно, выстилает другие органы в организме, включая легкие и сердце. Мезотелий обычно окружает и защищает органы, а также укрывает иммунные клетки. Идея о том, что подобная мембрана может существовать в центральной нервной системе, впервые возникла у Мёльгорда, первого автора исследования. Его исследования посвящены нейробиологии развития и системам барьеров, защищающих мозг.

Новая мембрана очень тонкая и нежная, она состоит всего из одной или нескольких клеток в толщину. Тем не менее, SLYM является плотным барьером и пропускает только очень маленькие молекулы; похоже, что она разделяет "чистую" и "грязную" ЦСЖ. Последнее наблюдение намекает на возможную роль SLYM в глимфатической системе, которая требует контролируемого потока и обмена ЦСЖ, обеспечивая приток свежей ЦСЖ и вымывая токсичные белки, связанные с болезнью Альцгеймера и другими неврологическими заболеваниями, из центральной нервной системы. Это открытие поможет исследователям более точно понять механику работы глимфатической системы, на которую недавно был выделен грант в размере 13 миллионов долларов от BRAIN Initiative Национального института здравоохранения Центру трансляционной нейромедицины Рочестерского университета.

SLYM также играет важную роль в защитных функциях мозга. Центральная нервная система поддерживает собственную популяцию иммунных клеток, а целостность мембраны препятствует проникновению иммунных клеток извне. Кроме того, в SLYM обитает собственная популяция иммунных клеток центральной нервной системы, которые используют SLYM для наблюдения за поверхностью мозга, что позволяет им сканировать проходящую через него CSF на наличие признаков инфекции.

Обнаружение SLYM открывает возможности для дальнейшего изучения его роли в заболеваниях мозга. Например, исследователи отмечают, что во время воспаления и старения на мембране скапливаются более крупные и разнообразные концентрации иммунных клеток. Когда мембрана была разорвана во время травматического повреждения мозга, возникшее нарушение потока ЦСЖ нарушило работу глимфатической системы и позволило иммунным клеткам нецентральной нервной системы проникнуть в мозг.

Эти и подобные наблюдения позволяют предположить, что такие различные заболевания, как рассеянный склероз, инфекции центральной нервной системы и болезнь Альцгеймера, могут быть вызваны или усугублены нарушениями в работе SLYM. Они также предполагают, что доставка лекарств и генных терапевтических средств в мозг может зависеть от функции SLYM, что необходимо учитывать при разработке новых поколений биологических терапий.