Ученые создали подробную схему удаления отходов из мозга
Исследователи из Университета Флориды и Медицинского университета Южной Каролины (США) представили первую подробную компьютерную модель того, как человеческий мозг очищает сам себя — как известно, на удаление отходов работает лимфатическая система. Это важное достижение, потому что мозг очень плотный и подробно визуализировать работу лимфатической системы, не вскрывая череп, было сложно.
Научная статья опубликована в журнале Nature Communications, кратко о ней пишет EurekAlert!.
Визуализация системы очистки мозга от отходов может улучшить понимание того, как функционирует здоровый мозг. Это также может дать представление о том, что идет не так при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, и о том, как мозг восстанавливается после черепно-мозговых травм.
Мозг — самый требовательный с точки зрения метаболизма орган в организме. При небольшой относительно общего веса тела массе ему нужно огромное количество питательных веществ и кислорода. Однако чем больше метаболический спрос, тем нужнее избавление от побочных продуктов. Когда кровь, несущая кислород, проникает в ткани, доставляя жизненно важные питательные вещества, она собирает патогены, поврежденные клетки и отходы. Затем эта жидкость стекает в лимфатические сосуды для фильтрации через лимфатические узлы, которые удаляют любые нежелательные продукты жизнедеятельности.
«Долгое время считалось, что в мозгу отсутствуют лимфатические сосуды. Это убеждение начало меняться около десяти лет назад, когда первые отчеты об экспериментах на грызунах намекнули на существование лимфатических сосудов, окружающих мозг. Но доказательств существования лимфатических сосудов в человеческом мозгу до этого исследования было мало», — сказал Саит Албайрам, доктор медицинских наук, профессор кафедры нейрорадиологии Университета Флориды, который является ведущим автором статьи.
Мозг в черепе сравнивают с яблоком, подвешенным внутри банки. Внутренняя часть «банки», то есть черепа, покрыта слоем тонких мембран, известных как мозговые оболочки, а вокруг головного мозга находится жидкость. Общепринятое мнение заключалось в том, что отходы из мозга вытекали в эту жидкость по кровеносным сосудам, затем транспортировались из черепа и стекали в вены. Исследования, проведенные за последнее десятилетие, показали, что этот процесс является более сложным, и предсказали существование в мозгу специальных лимфатических сосудов для удаления отходов.
Чтобы изучить лимфатическую систему мозга с помощью МРТ, ученые использовали различия в содержании белка. Структуры с низким содержанием белка кажутся темными, с высоким — светлыми. Разрешение было достаточным, чтобы видеть сложные детали. Этот новый метод позволил не использовать токсичные красящие контрастные вещества.
Подход позволил исследователям получить четкие изображения лимфатических сосудов с высоким содержанием белка. Его там примерно в 50 раз больше, чем в спинномозговой жидкости, — лимфатические сосуды соединяют области мозга с лимфатическими узлами на шее. Затем исследовательская группа сравнила, чем мозг пожилого человека отличается от мозга молодого. Ученые обнаружили снижение функции очистки от отходов в старшем возрасте.
В будущем этот метод планируют использовать для изучения пораженного нейродегенеративными заболеваниями и пострадавшего от травм мозга.