Nowo odkryta anatomia chroni i monitoruje mózg

Nowo odkryta anatomia chroni i monitoruje mózg

Od złożoności sieci neuronowych po podstawowe funkcje i struktury biologiczne, ludzki mózg niechętnie ujawnia swoje sekrety. Postępy w neuroobrazowaniu i biologii molekularnej dopiero niedawno umożliwiły naukowcom badanie żywego mózgu na nieosiągalnym wcześniej poziomie szczegółowości, odkrywając wiele jego tajemnic. Najnowsze odkrycie, opisane dzisiaj w czasopiśmie Science, to nieznany wcześniej składnik anatomii mózgu, który działa zarówno jako bariera ochronna, jak i platforma, z której komórki odpornościowe monitorują mózg pod kątem infekcji i stanu zapalnego.

Nowe badanie pochodzi z laboratoriów Maikena Nedergaarda, współdyrektora Centrum Neuromedycyny Translacyjnej na Uniwersytecie w Rochester i Uniwersytecie w Kopenhadze oraz Kjelda Møllgårda, MD, profesora neuroanatomii na Uniwersytecie w Kopenhadze. Nedergaard i jej współpracownicy zmienili nasze rozumienie podstawowej mechaniki ludzkiego mózgu i dokonali znaczących odkryć w dziedzinie neuronauki, w tym wyszczególniając wiele krytycznych funkcji wcześniej pomijanych komórek w mózgu zwanych komórkami glejowymi oraz unikalny proces usuwania odpadów przez mózg, który laboratorium nazwało układem glimfatycznym.

„Odkrycie nowej struktury anatomicznej, która segreguje i pomaga kontrolować przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF) w mózgu i wokół niego, pozwala nam teraz znacznie bardziej docenić wyrafinowaną rolę, jaką odgrywa płyn mózgowo-rdzeniowy nie tylko w transporcie i usuwaniu odpadów z mózgu, ale także we wspieraniu jego obrony immunologicznej” – powiedział Nedergaard.

Badanie koncentruje się na błonach otaczających mózg, które tworzą barierę od reszty ciała i utrzymują go w płynie mózgowo-rdzeniowym. Tradycyjne rozumienie tego, co zbiorczo nazywa się warstwą opon mózgowo-rdzeniowych, stanowi barierę składającą się z poszczególnych warstw zwanych oponą twardą, pajęczynówką i materią oponową.

Nowa warstwa odkryta przez zespół badawczy z USA i Danii dalej dzieli przestrzeń pod warstwą pajęczynówki, przestrzeń podpajęczynówkową, na dwa przedziały oddzielone nowo opisaną warstwą, którą naukowcy nazwali SLYM, skrót od Spodpajęczynówkowy LYmfatyczny Mbłona. Podczas gdy większość badań w artykule opisuje funkcję SLYM u myszy, donoszą również o jego faktycznej obecności w mózgu dorosłego człowieka.

SLYM to rodzaj błony zwanej mezotelem, która jest znana z wyściełania innych narządów w ciele, w tym płuc i serca. Mezotelia zwykle otacza i chroni narządy oraz zawiera komórki odpornościowe. Pomysł, że podobna błona może istnieć w ośrodkowym układzie nerwowym, został po raz pierwszy postawiony przez Møllgårda, pierwszego autora badania. Jego badania koncentrują się na neurobiologii rozwojowej oraz systemach barier chroniących mózg.

Nowa membrana jest bardzo cienka i delikatna, składa się z jednej lub kilku komórek grubości. Jednak SLYM jest szczelną barierą i umożliwia przejście tylko bardzo małym cząsteczkom; to wydaje się oddzielać “czysty” i “brudny” CSF. Ta ostatnia obserwacja wskazuje na prawdopodobną rolę odgrywaną przez SLYM w układzie limfatycznym, który wymaga kontrolowanego przepływu i wymiany płynu mózgowo-rdzeniowego, umożliwiając napływ świeżego płynu mózgowo-rdzeniowego, jednocześnie wypłukując z ośrodkowego układu nerwowego toksyczne białka związane z chorobą Alzheimera i innymi chorobami neurologicznymi. To odkrycie pomoże naukowcom dokładniej zrozumieć mechanikę układu glimfatycznego, który był przedmiotem niedawnego grantu w wysokości 13 milionów dolarów z National Institutes of Health’s BRAIN Initiative dla Centrum Translacyjnej Neuromedycyny na Uniwersytecie w Rochester.

SLYM wydaje się również ważny dla obrony mózgu. Centralny układ nerwowy utrzymuje własną natywną populację komórek odpornościowych, a integralność błony zapobiega przedostawaniu się zewnętrznych komórek odpornościowych. Ponadto wydaje się, że SLYM jest gospodarzem własnej populacji komórek odpornościowych ośrodkowego układu nerwowego, które wykorzystują SLYM do obserwacji powierzchni mózgu, umożliwiając im skanowanie przechodzącego płynu mózgowo-rdzeniowego w poszukiwaniu oznak infekcji.

Odkrycie SLYM otwiera drzwi do dalszych badań nad jego rolą w chorobach mózgu. Na przykład naukowcy zauważają, że większe i bardziej zróżnicowane stężenia komórek odpornościowych gromadzą się na błonie podczas stanu zapalnego i starzenia. Kiedy błona pękła podczas urazowego uszkodzenia mózgu, wynikające z tego zakłócenie w przepływie płynu mózgowo-rdzeniowego zaburzyło układ glimfatyczny i umożliwiło komórkom odpornościowym niezwiązanym z ośrodkowym układem nerwowym wejście do mózgu.

Te i podobne obserwacje sugerują, że choroby tak różne, jak stwardnienie rozsiane, infekcje ośrodkowego układu nerwowego i choroba Alzheimera, mogą być wyzwalane lub pogarszane przez nieprawidłowości w funkcjonowaniu SLYM. Sugerują również, że na dostarczanie leków i terapii genowych do mózgu może mieć wpływ funkcja SLYM, co należy wziąć pod uwagę w miarę opracowywania nowych generacji terapii biologicznych.

Dodatkowi współautorzy to Felix Beinlich, Peter Kusk, Leo Miyakoshi, Christine Delle, Virginia Pla, Natalie Hauglund, Tina Esmail, Martin Rasmussen, Ryszard Gomolka i Yuki Mori z Centre for Translational Neuromedicine na Uniwersytecie w Kopenhadze. Badanie zostało sfinansowane przez Lundbeck Foundation, Novo Nordisk Foundation, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, US Army Research Office, Human Frontier Science Program, Dr. Miriam and Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation oraz the Fundacji Simonsa.

Click to rate this post!
[Total: 0 Average: 0]
science