Лімфатичної системи мозку не існує. В усякому разі, згадку про неї доволі важко знайти в підручниках з нейроанатомії. І це здається доволі дивним, адже враховуючи високу метаболічну активність ЦНС та надзвичайну чутливість до змін складу інтерстиціальної рідини, наявність системи очистки та “відведення” продуктів метаболізму є життєво необхідною.[1]

Відсутність лімфатичних судин також піднімає питання імунного контролю над нервовою системою. Ще з 1940х років за мозком закріпився статус “імунно привілейованого” органу – органу поява чужорідного антигену в якому не запускає запальну імунну відповідь.[2] І хоч згодом, вчені зрозуміли помилковість такого твердження[3], механізми циркуляції імунних клітин через паренхіму мозку досі залишаються до кінця нез’ясованими.[4]

Спроби описати та змоделювати лімфатичні судини історії відомі ще з початку 19 століття. Двоє вчених – Paolo Mascagni та Clementi Susini мали намір зробити воскову модель лімфатичної системи, включаючи і лімфатичні судини мозку. Ця спроба викликала шквал критики, а вже в 2003 році в одній з публікацій журналу The Lancet її черговий раз висміяли та прокоментували: “Mascagni скоріш за все був настільки вражений лімфатичною системою, що він бачив лімфатичні судини навіть там де їх немає – в мозку.” [5]

І все ж, куди діваються продукти метаболізму та імунні клітини з інтерстицію головного мозку?

Довгий час вважалося, що цереброспінальна рідина, дифундуючи через паренхіму, вимиває продукти метаболізму в субарахноїдальний простір,[1][10] а вже звідти вони потрапляють в екстракраніальну лімфатичну систему, та венозне русло.

При цьому вважалося, що з субарахноїдального простору лімфатична рідина “вибирається” двома шляхами: через арахноїдальні грануляції (в венозні синуси)[3 – 50], та периневрально (головним чином через нюховий нерв, хоча черепно-мозкові та спінальні нерви теж приймають в цьому участь).[10] Як кінцеву точку призначення цереброспінальної рідини розглядали глибокі лімфатичні вузли шиї, але як вона там опиняється, до кінця з’ясувати так і не вдавалося.

Але два відкриття, здійснені протягом останніх шести років, змушують нас змінити уявлення про механізми циркуляції та відтоку цереброспінальної рідини та переглянути сам факт відсутності лімфатичних судин мозку.

Глімфатична система

В 2012 році, група вчених з університету Рочестера, США описали параваскулярний шлях очисти мозку від речовин розчинених в інтерстиціальній рідині.  

Вони показали, що цереброспінальна рідина потрапляє в паренхіму мозку не шляхом дифузії, а рухається по просторах Вірхова-Робіна. Ці простори оточують пенетруючі артерії (судини, що занурюються в паренхіму та кровопостачають глибокі структури мозку), та обмежені астроцитарними end-feet відростками (відростки, що оточують судини). В паренхімі мозку цереброспінальна рідина змішується з інтерстиціальною, а потім, аналогічним, паравенозним шляхом повертається в субарахноїдальний простір. [1,6]

Через залежність від гліальних клітин та функціональну подібність до периферичної лімфатичної системи, цей шлях назвали – “глімфатичною системою”.[6]

Рухатися цереброспінальну рідину по просторам Вірхова-Робіна змушує різниця тисків та гідростатичний градієнт. Пульсуючи, пенетруючі артерії створюють виокий тиск в параартеріальних просторах, що змушує цереброспінальну рідину рухатися в напрямку низького тиску паравенозних просторів.[6]

В свою чергу, гідростатичний градієнт утворюється за рахунок роботи водних каналів – аквапоринів-4 (AQP4). Ці канал розміщені полярно, лише на end-feet відростках астроцитів, та забезпечують обмін води, іонів та малих молекул (<100 kDa) між параартеріальною, паравенозною частинами глімфатичної системи та інтерстицієм.  [1,6]

Під час експериментів, у мишей з нокаутом AQP4 каналів рух цереброспінальної рідини через паренхіму знижувався на 65% в порівнянні з контрольною групою.[6] А подальші дослідження показали – дихання, хвилі Маєра (швидкі коливання АТ та серцевого ритму) та поза тіла також можуть впливати на активність глімфатичної системи.[1]

Її активність значно зростає під час сну, та знижується впродовж життя. [7] Вважається, що в процесі старіння порушується полярність розташування AQP4 каналів, і вони зявляються не лише на астроцитарних відростках що оточують судини, але й на інших; це порушує однонаправлений рух цереброспінальної рідини та погіршує роботу глімфатичної системи. [7]

Глімфатична система відіграє валиву роль не лише в очистці паренхіми мозку від продуктів метаболізму, але й в доставці нутрієнтів (особливо глюкози), ліпідів, амінокислот та деяких нейротрансмітерів [7].

Лімфатичні судини оболонок

Наступне важливе відкриття, вже в 2015 році, здійснила група вчених з університету Вірджинії, США. Шукаючи шляхи входу та виходу Т-клітин з менінгіальних оболонок, вони виявили другий “етап” системи очистки – лімфатичні судини менінгеальних оболонок головного мозку.

В ході досліджень була розроблена методика, що дозволяла розмістити всю менінгеальну оболонку мозку миші на одному препараті, та вивчати її як ціле. Це дозволило побачити, що Т-клітини розміщенні в окремих судинах які йдуть вздовж венозних синусів. Вони мали всі ознаки характерні для лімфатичних ендотеліальних судин та були здатні нести рідину та імунні клітини з цереброспінальної рідини в глибокі лімфатичні вузли шиї. [4]

А вже в 2017-2018 роках, вченим з Національного інституту здоров’я США, за допомогою контрастних МРТ досліджень вдалося візуалізувати ці судини у людей; а згодом і виявити їх на гістологічних препаратах.[8,9]

Як цереброспінальна рідина потрапляє в лімфатичні судини – поки не з’ясовано. Проте, близьке їх розташування до субарахноїдального простору, наводить на думку про їх здатність до адсорбції рідини, молекул та імунних клітин з субарахноїдального простору. [10]

Вважається, що лімфатичними менінгеальними судинами рідина рухається в напрямку очей та проходить над нюховою цибулиною, де, пересікаючи решітчасту кістку, з’єднуються з лімфатичними судинами слизової облонки носа. Далі лімфа дренується в глибокі лімфатичні вузли шиї.[4]

Зв’язок між глімфатичною системою та менінгіальними лімфатичними судинами було підтверджено експериментально: речовини що виводилися лімфатичними судинами в глибокі лімфатичні вузли шиї, були також знайдені в глімфатичному просторі.[11]

Відкриття лімфатичної системи мозку змусило вчених подивитися під новим кутом на причини розвитку та перебіг нейрозапальних та нейродегенеративних захворювань[4].

Так було виявлено, що глімфатична система відіграє важливу роль в виведені бета амілоїду, тау протеїну та альфа синуклеїну з клітин головного мозку.[1] Активність цих процесів напряму залежить від функціонального стану AQP4 каналів, адже у мишей з їх нокаутом спостерігалося 55% зниження виведення бета амілоїду в порівнянні з контрольними групами. [6].

Робота глімфатичної системи порушувалася і під час таких станів як нестача сну, депресія, обструктивне апное уві сні,а також після травматичного ураження головного мозку[6] та субарахноїдального крововиливу.[10]

В той же час, омега-3 жирні кислоти та заняття спортом асоціювалися з покращенням виведення бета амілоїду та вищою активністю глімфатичної системи. [1]

І хоч роль глімфатичної системи та системи лімфатичного відтоку в розвитку різних патологій вивчена недостатньо, очевидно, що гіпо- або гіперфункція цих систем може призводити до розвитку нейрозапальних та нейродегенеративних захворювань.[10]

Ці відкриття також створюють нові можливості для вивчення зв’язку між мозком та імунною системою, а важливість їх злагодженої та ефективної роботи для забезпечення “здоров’я нервової системи” не залишає сумнівів.[10]

Джерела:

1 – Bacyinski A, Xu M, Wang W, Hu J. The Paravascular Pathway for Brain Waste Clearance: Current Understanding, Significance and Controversy. Frontiers in Neuroanatomy. 2017;11:101. doi:10.3389/fnana.2017.00101.

2 – Medawar PB. Immunity to homologous grafted skin; the relationship between the antigens of blood and skin. Br J Exp Pathol. 1946;27:15–24.

3 – Louveau A, Harris TH, Kipnis J. Revisiting the concept of CNS immune privilege. Trends in immunology. 2015;36(10):569-577. doi:10.1016/j.it.2015.08.006.

4 – Louveau A, et al. Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature. 2015;523(7560):337–341.

5 – Surprise! Scientists Discover the Human Brain Has a Lymphatic System. http://bigthink.com/robby-berman/surprise-scientists-discover-the-human-brain-has-a-lymphatic-system

6 – Iliff JJ, Wang M, Liao Y, et al. A Paravascular Pathway Facilitates CSF Flow Through the Brain Parenchyma and the Clearance of Interstitial Solutes, Including Amyloid β. Science translational medicine. 2012;4(147):147ra111. doi:10.1126/scitranslmed.3003748.

7 – Jessen NA, Munk ASF, Lundgaard I, Nedergaard M. The Glymphatic System – A Beginner’s Guide. Neurochemical research. 2015;40(12):2583-2599. doi:10.1007/s11064-015-1581-6.

8 – Absinta M, Ha S-K, Nair G, et al. Human and nonhuman primate meninges harbor lymphatic vessels that can be visualized noninvasively by MRI. Johansen-Berg H, ed. eLife. 2017;6:e29738. doi:10.7554/eLife.29738.

9 – Seung-Kwon Ha, Govind Nair, Martina Absinta, Nicholas J. Luciano, and Daniel S. Reich. Magnetic Resonance Imaging and Histopathological Visualization of Human Dural Lymphatic Vessels. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29780855

10 – Louveau A, et al. Understanding the functions and relationships of the glymphatic system and meningeal lymphatics. J. Clin. Invest. 2017;127:3210–3219. doi: 10.1172/JCI90603.

11 – Aspelund A, Antila S, Proulx ST, et al. A dural lymphatic vascular system that drains brain interstitial fluid and macromolecules. The Journal of Experimental Medicine. 2015;212(7):991-999. doi:10.1084/jem.20142290.



Всі матеріали сайту є інтелектуальною власністю автора. Викроистання матеріалів сайту дозволено лише за умови посилання на джерело. (гіперпосилання для інтернет-ресурсів)

2 Comments

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *