Нейробіологи виявили раніше невідомий компонент анатомії мозку

Від складності нейронних мереж до основних біологічних функцій і структур людський мозок лише неохоче відкриває свої таємниці. Досягнення нейровізуалізації та молекулярної біології лише нещодавно дозволили вченим досліджувати живий мозок на рівні деталізації, який раніше був недосяжним, розкриваючи багато його таємниць. Останнє відкриття, описане 5 січня в журналі Science, — це раніше невідомий компонент анатомії мозку, який діє як захисний бар’єр і платформа, з якої імунні клітини контролюють мозок на предмет інфекції та запалення.

Нове дослідження походить від лабораторій Майкена Недергаарда, співдиректора Центру трансляційної нейромедицини в Університеті Рочестера та Копенгагенського університету, і К’єлда Мьолгорда, доктора медичних наук, професора нейроанатомії в Копенгагенському університеті. Недергаард та її колеги змінили наше розуміння фундаментальної механіки людського мозку та зробили значні відкриття в галузі нейронауки, включаючи деталі багатьох важливих функцій клітин мозку, які раніше не розглядалися, званих глією, та унікальний процес усунення відходів у мозку, яку лабораторія назвала глімфатичною системою.

«Відкриття нової анатомічної структури, яка відокремлює та допомагає контролювати потік спинномозкової рідини (ліквору) в мозку та навколо нього, тепер дає нам набагато більше оцінки складної ролі, яку ЦСР відіграє не лише у транспортуванні та видаленні відходів із мозку, а й у підтримці його імунного захисту», — сказав Недергаард.

Дослідження зосереджено на мембранах, які оточують мозок, які створюють бар’єр від решти тіла та утримують його в СМР. Традиційне розуміння того, що разом називається менінгеальним шаром, є бар’єром, що складається з окремих шарів, відомих як тверда, павутинна та м’яка речовина.

Новий шар, відкритий дослідницькою групою зі США та Данії, додатково розділяє простір під павутинним шаром, субарахноїдальний простір, на два відсіки, розділені нещодавно описаним шаром, який дослідники назвали SLYM, абревіатура S subarachnoidal LY. мфатикоподібна М мембрана. Хоча більшість досліджень у статті описує функцію SLYM у мишей, вони також повідомляють про його фактичну присутність у мозку дорослої людини.

SLYM — це тип мембрани під назвою мезотелій, який, як відомо, вистилає інші органи тіла, включаючи легені та серце. Мезотелії зазвичай оточують і захищають органи, а також містять імунні клітини. Ідею про те, що подібна мембрана може існувати в центральній нервовій системі, вперше поставив Møllgård, перший автор дослідження. Його дослідження зосереджені на нейробіології розвитку та системах бар’єрів, які захищають мозок.

Нова мембрана дуже тонка і ніжна і складається лише з однієї або кількох клітин завтовшки. Проте SLYM є щільним бар’єром і пропускає лише дуже маленькі молекули; він, здається, розділяє «чистий» і «брудний» СМР. Це останнє спостереження натякає на ймовірну роль, яку відіграє SLYM у глімфатичній системі, яка потребує контрольованого потоку та обміну спинномозкової рідини, що забезпечує приплив свіжої спинномозкової рідини, одночасно вимиваючи токсичні білки, пов’язані з хворобою Альцгеймера та іншими неврологічними захворюваннями, із центральної нервової системи. Це відкриття допоможе дослідникам точніше зрозуміти механізми глімфатичної системи, яка нещодавно була предметом гранту в розмірі 13 мільйонів доларів від Ініціативи BRAIN Національного інституту здоров’я Центру трансляційної нейромедицини Рочестерського університету.

SLYM також здається важливим для захисту мозку. Центральна нервова система підтримує власну популяцію імунних клітин, а цілісність мембрани запобігає проникненню зовнішніх імунних клітин. Крім того, SLYM, схоже, містить власну популяцію імунних клітин центральної нервової системи, які використовують SLYM для спостереження за поверхнею мозку, що дозволяє їм сканувати ЦСР, що проходить, на наявність ознак інфекції.

Відкриття SLYM відкриває двері для подальшого вивчення його ролі в захворюваннях мозку. Наприклад, дослідники відзначають, що більші та більш різноманітні концентрації імунних клітин збираються на мембрані під час запалення та старіння. Коли мембрана була розірвана під час черепно-мозкової травми, викликане порушення потоку ліквору порушило роботу глімфатичної системи та дозволило імунним клітинам, що не належать до центральної нервової системи, проникнути в мозок.

Ці та подібні спостереження свідчать про те, що такі різноманітні захворювання, як розсіяний склероз, інфекції центральної нервової системи та хвороба Альцгеймера, можуть бути спровоковані або погіршуватися аномаліями функції SLYM. Вони також припускають, що на доставлення ліків і генної терапії в мозок може вплинути функція SLYM, що необхідно враховувати, оскільки розробляються нові покоління біологічної терапії.