Лимфатическая система играет ключевую роль в выведении отходов и иммунной функции. До 2012 года считалось, что такой системы удаления отходов в мозге не существует. Оказывается, астроциты облегчают эту работу.

Лимфатическая система играет ключевую роль в выводе шлаков, в том числе различных продуктов метаболизма, скоплений растворимых белков и избытка интерстициальной жидкости. Он состоит из сети лимфатических капилляров, узлов и протоков, которые перемещают лимфу, прозрачную жидкость, наполненную отходами жизнедеятельности, из тканей, фильтрует их и возвращает жидкость в кровоток. Также частью лимфатической системы являются селезенка и тимус, которые вырабатывают белые кровяные тельца и играют ключевую роль в иммунной защите.

Загадочным образом, как вы заметите на изображении ниже, лимфатическая система останавливается на шее. А как насчет мозга? Конечно, мозг тоже нуждается в системе удаления отходов для эффективного функционирования. Однако анатомически лимфатических сосудов обнаружено не было, и до недавнего времени считалось, что лимфатической системы в мозге нет. Вместо этого считалось, что удаление отходов происходит в результате какого-то процесса разложения.

Система клиренса на основе астроцитов или глимфатическая система

Оказывается, лимфатическая система в значительной степени существует в мозге – просто она выглядит по-другому. В головном мозге лимфатическая функция осуществляется астроцитами, распространенным типом глиальных клеток в так называемой «глимфатической системе» [1]. Ножки этих астроцитов оборачиваются вокруг сосудистой сети мозга и экспрессируют канал аквапорин-4, который позволяет астроцитам перемещать ликвор в мозг по артериальному периваскулярному пространству и в интерстициальное пространство мозговой ткани, а затем в венозное периваскулярное и перинейрональное пространства, очищая растворенные вещества из нейропиля в менингеальные и шейные лимфатические дренажные сосуды.

Это открытие было впервые сделано в 2012 году лабораторией Недергаарда путем введения индикаторов в спинномозговую жидкость мышей и визуализации их с помощью двухфотонной микроскопии, чтобы отслеживать скорость движения и клиренс молекул разного размера. Было обнаружено, что эти молекулы легко перемещаются через параартериальное пространство и выходят из паравенозного пространства со скоростью, которая была в 100 раз быстрее, чем скорость диффузии, что указывало на активный процесс удаления. Астроциты в качестве ключевых игроков были обнаружены на трансгенных мышах, которым не хватало аквапорина-4, где было обнаружено 70-процентное снижение клиренса крупных растворенных веществ, таких как амилоид-β, накопление которого является ключевым признаком деменции Альцгеймера. Тем не менее, этот вопрос до сих пор является предметом некоторых споров.

Было показано, что у человека присутствуют некоторые особенности глимфатической и менингеальной лимфатических систем. Метод контрастной МРТ был использован для того, чтобы показать, что спинномозговая жидкость протекает по путям, которые очень напоминают глимфатическую систему, описанную у грызунов. Тем не менее, глия у человека существенно отличается от глии у грызунов с точки зрения размера, экспрессии генов и определенных функциональных характеристик. Тем не менее, человеческие астроциты также имеют поляризованную экспрессию аквапорина-4 на своих конечных ступнях. Тем не менее, все еще необходимы исследования, чтобы подтвердить, применимы ли конкретные факторы, вызывающие глимфатический поток у грызунов, также к людям.

Активен во время сна

Одним из ключевых аспектов глимфатической системы является то, что она преимущественно активна во время сна [2]. При этом клиренс вредных метаболитов, таких как амилоидный β (Aβ), увеличивается в два раза по сравнению с бодрствующим состоянием. Кроме того, исследования ПЭТ показали, что Aβ накапливается в здоровом человеческом мозге уже после одной ночи лишения сна, что позволяет предположить, что глимфатический путь человека также может быть преимущественно активен во время сна. Амилоид В является лишь одним метаболитом из сотен. Общее отсутствие эффективного удаления отходов может быть причиной плохого ночного сна и причиной различных видов психических и неврологических дисфункций. Мы давно знаем, что сон важен для мозга. Это может быть одной из основных причин. Вполне логично, что вывоз мусора требует отключения основной деятельности мозга, возможно, подобно тому, как уборка наших улиц и вывоз мусора обычно происходит, когда большинство из них спит, чтобы избежать дневного движения.

Смотрите связанное сообщение : Профили психического здоровья людей, ведущих сидячий образ жизни и лишенных сна.

Глимфатическая система и неврологические и психические расстройства

Наиболее изученным примером является амилоидная β и болезнь Альцгеймера. Исследования ПЭТ на людях показали, что клиренс СМЖ индикаторов Aβ и тау снижен у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению со здоровыми контрольными группами. Снижение клиренса спинномозговой жидкости также было связано с увеличением концентрации Aβ в сером веществе в мозге человека. Другие недавно разработали протокол сбора лимфатической жидкости головного мозга из афферентных лимфатических сосудов глубоких шейных лимфатических узлов (ДЦЛН), показывающий, что она содержит гораздо больше метаболитов, чем ликвор [3]. Это открывает интересные возможности BLF как чувствительного индикатора патологических состояний. Наличие хорошего способа измерения метаболитов в лимфатической жидкости мозга может быть чрезвычайно полезным для установления связи с динамикой мозга и неупорядоченными результатами.

Ссылки

[1] Расмуссен и др., Глимфатический путь при неврологических расстройствах Lancet Neurol. 2018 Ноябрь; 17(11):1016-1024.

[2] Се Л. и др. Сон стимулирует выведение метаболитов из мозга взрослого человека. Наука 2013; 342(6156): 373–7.

[3] Хэ В. и др., Анатомия и метаболом лимфатической системы в головном мозге в норме и при болезни Патология мозга 2019 Ноябрь