Новое исследование в RUSH меняет нынешнее представление о мозге, раскрывая новые знания о структурах, участвующих в его очистке от жидкостей и отходов с помощью постоянного потока жидкости.

Эта система называется лимфатической системой мозга — жидкость выходит из мозга и стекает в тонкие трубки, что обеспечивает циркуляцию и удаление отработанной мозговой жидкости.

Исследование возглавляет Рупал Мехта, доктор медицинских наук, врач-ученый и доцент кафедры патологии Университета RUSH и Центра болезни Альцгеймера RUSH.

В отличие от современной медицинской литературы, исследование показывает, что жидкость выходит из человеческого мозга и стекает в каналы во внешнем слое ткани, который его окружает. В наружной листовидной оболочке, защищающей головной мозг, находятся три тонких слоя менингеальных тканей.

Это открытие опубликовано в Интернете и опубликовано в февральском выпуске Журнала экспериментальной медицины за 2023 год . Новые исследования этой ранее неизвестной области могут помочь пролить свет на возможные новые подсказки о различных заболеваниях головного мозга и о том, какую роль они могут играть.

«В этом исследовании мы описываем арахноидальные грануляции, которые представляют собой небольшие грибовидные выпячивания внутренней оболочки мозга, как выходы, которые соединяют водопроводную систему мозга с соседними лимфатическими каналами», — сказал Мехта.

«Покидая мозг, жидкость и мусор уносятся в паутинные грануляции. Таким образом, грануляции могут многому нас научить относительно того, что происходит в мозге, и как мозг функционирует и очищается. Будущие исследования грануляций потенциально могут помочь объяснить ряд заболеваний головного мозга и привести к новым методам лечения».

Исследователи обнаружили, что значительная часть грануляций граничит с костными и лимфатическими каналами или тонкими трубками, а не с крупными венами головного мозга, как предполагалось в предыдущей медицинской литературе. В медицинской литературе арахноидальные грануляции описываются как структуры на поверхности головного мозга, которые пассивно и исключительно впадают в большие вены головного мозга, называемые дуральными венозными синусами.

До того, как было широко признано, что мозг имеет лимфатическую систему, не было причин сомневаться в структуре арахноидальных грануляций. Но с другими недавними открытиями в этой области Мехта и команда RADC решили провести собственное расследование.

Авторы проанализировали более 400 грануляций в ряде образцов головного мозга. Используя различные микроскопы и методы подготовки тканей, они исследовали деликатные ткани с использованием самых современных методов.

В последние годы ученые описали глимфатическую систему, систему орошения жидкости внутри мозга, которая очищает от токсинов. В сочетании с недавно обнаруженными лимфатическими сосудами, присутствующими в наружных оболочках головного мозга, эта система выводит вредные материалы из мозга.

Было показано, что эта глимфатическая система переносит мозговые отходы из мозга вдоль черепа и в лимфатические узлы в области шеи, где токсины удаляются иммунной системой. Несколько исследований показывают, что эта дренажная система головного мозга играет важную роль при ряде заболеваний. Однако выходы жидкости или область глиффатико-лимфатического соединения у людей остаются загадкой.

В новом исследовании автор Тришна Шах и его коллеги использовали микроскопы высокого разрешения со специальными методами окрашивания и МРТ, чтобы охарактеризовать форму и расположение различных частей этих грануляционных тканей у людей разного возраста. Авторы обнаружили, что внутренний каркас грануляций состоит из кусочков коллагена, образующих тонкую губчатую сетку или сито, и содержит различные типы иммунных клеток. Наружные капсулы грануляций также перфорированы.

Эти выводы отличаются от того, что публикуется в исторических и современных учебниках. Более того, структура грануляций свидетельствует о том, что жидкость и иммунный материал просачиваются через губчатые ткани, чтобы выйти на другую сторону мозговых оболочек, где расположены лимфатические сосуды и кость.

«Эти структуры, по-видимому, действуют как фильтр, который улавливает отходы мозга и иммунные клетки. Они имеют несколько общих морфологических особенностей периферических лимфатических узлов », — сказал Мехта. «Результаты показывают, что человеческий мозг имеет хорошо развитый и встроенный механизм фильтрации и удаления мозговых отходов».

Исследование показывает, насколько мало внимания уделялось этим крошечным структурам, но Мехта говорит, что визуализировать структуру помогли специальные мощные микроскопы, которые не были широко доступны несколько десятилетий назад. До сих пор подробные анализы с использованием новейших микроскопов не проводились. Функции арахноидальных грануляций до конца не изучены учеными и врачами.

В течение сотен лет их считали пассивными тканями, а оболочки головного мозга считали мембраносвязанными уплотнениями. Ранее не было полностью признано, что арахноидальные грануляции содержат иммунные элементы или сообщаются с пространствами в вышележащих тканях.

«Эта область мозга редко анализируется и упускается из виду при вскрытии головного мозга», — говорит Джули Шнайдер, соавтор и директор Исследовательского центра болезни Альцгеймера. «Учитывая, что грануляции паутинной оболочки претерпевают значительные возрастные изменения, это может указывать на роль в таких заболеваниях головного мозга, как болезнь Альцгеймера».

Помимо неожиданного расположения, формы и расположения этих частей, авторы также обнаружили различимое возрастное изменение содержания грануляций в паутинной оболочке. Наблюдения важны, потому что они могут заполнить важные пробелы в том, что врачи и ученые знают о старении мозга и уникальных входах и выходах иммунной системы мозга .

Кроме того, результаты могут иметь значение для заболеваний, связанных со старением, таких как инсульт, травмы и различные формы деменции. Авторы надеются, что это открытие поможет пациентам, страдающим неврологическими заболеваниями, получить новые знания. Мехта сказал, что в будущих исследованиях команда RADC будет изучать связь между ухудшением грануляций паутинной оболочки и накоплением амилоида в мозге людей с болезнью Альцгеймера.