Биологи открыли загадочные каналы, соединяющие мозг и кости черепа

Биологи из Гарварда открыли необычные каналы, связывающие костный мозг в толще черепа с тканями головного мозга, что может объяснять, как иммунные клетки попадают внутрь него при развитии воспалений.

"Мы планируем изучить то, как влияют эти каналы на развитие болезни Альцгеймера, инсультов, гипертонии и других недугов, связанных с воспалительными процессами. Кроме того, их можно использовать для прямой доставки лекарств в мозг", — отмечает Маттиас Нарендорф (Mathias Nahrendorf) из Гарвардского университета (США).

Неприступная крепость

Наш мозг изолирован от всего остального организма так называемым гемоэнцефалическим барьером (ГЭБ) — плотным слоем из особых клеток-астроцитов, окружающих все кровеносные сосуды мозга и не пропускающих внутрь него ничего, кроме кислорода и питательных веществ.

Как объясняют ученые, этот барьер не является монолитной стеной, а набором из своеобразных клеток-"кирпичей", между которыми есть небольшие протоки, так называемые плотные контакты. Недавно биологи обнаружили, что эти контакты могут расширяться при определенных условиях и помогать мозгу очищать себя от "мусора".

Нарендорф и его коллеги случайно открыли еще один возможный "черный ход" для проникновения инфекций или иммунных клеток в мозг человека, изучая то, как иммунитет мышей реагировал на различные формы инсультов, вызванных хирургическим или химическим путем.

Его команду, как отмечает биолог, интересовало то, откуда берутся тельца, первыми реагирующие на повреждение сосудов и кровоизлияние в мозг. Для ответа на этот вопрос они ввели в разные части костного мозга, где формируются нейтрофилы, иммунные клетки "быстрого реагирования", особую краску, которая заставила их светиться разными цветами, и проследили за их миграциями.

К большому удивлению Нарендорфа, первыми в поврежденные сосуды мозга мышей проникли не иммунные тельца, сформировавшиеся в больших берцовых костях, главной "фабрике" подобных клеток, а их "кузены", возникшие внутри костей черепа.

"Служебный вход" мозга

Нечто подобное раньше считалось невозможным, так как биологи полагали, что у клеток, возникающих внутри черепа, нет возможности просочиться через ГЭБ и попасть внутрь мозга. Пытаясь понять, как это случилось, авторы статьи детально изучили структуру границы между черепом и его внутренностями.

"Мы рассмотрели кости черепа со всех возможных углов, пытаясь понять, как нейтрофилы могли проникать внутрь мозга. Неожиданным образом мы нашли множество микроскопических каналов, напрямую соединявших костный и головной мозг", — продолжает Нарендорф.

Дальнейшие наблюдения за этими каналами показали, что клетки движутся через них только в тех случаях, когда в мозге появляется инфекция или его сосуды повреждаются во время инсультов. В других случаях нейтрофилы проникают не в мозг, а в сосуды, питающие кости черепа, и распространяются по всем остальным уголкам организма.

Подобные структуры, имеющие примерно в пять раз большие размеры, присутствуют и в черепе человека. Они, как предполагают ученые, могут пропускать не только нейтрофилы, но и другие типы клеток, которые еще предстоит открыть и изучить.

Наблюдения за ними, как надеются гарвардские биологи, помогут нам понять, как возникают различные воспаления в мозге и как они могут быть связаны с нейродегенеративными и аутоиммунными болезнями.