В мозге мышей и человека найдена четвертая мозговая оболочка

Американские нейробиологи обнаружили четвертую оболочку головного мозга. Тонкая мембрана находится между средней и внутренней менингеальными оболочками, непроницаема для крупных молекул и активно участвует в воспалительных процессах. Статья опубликована в журнале Science.

Нейроны головного мозга напрямую не прилегают к костям черепа, — они покрыты менингеальными оболочками, которые отличаются между собой по строению и функциям. Классически выделяют три слоя, самая внешняя — твердая мозговая оболочка отвечает за механическую защиту и стабилизацию мозга. Средняя — паутинная оболочка также охраняет от повреждений, а еще образует тонкие ворсинчатые выросты для впитывания цереброспинальной жидкости в кровь. Наконец, самая тонкая — мягкая оболочка плотно прилегает к мозгу и несет в себе кровеносные сосуды.

Между оболочками мозга циркулирует спинномозговая жидкость, она омывает мозг и уносит продукты обмена. В 2012 году произошло важное открытие, — ученые описали глимфатическую систему, — путь оттока спинномозговой жидкости по лимфатическим сосудам мозговых оболочек. Это помогло лучше понять метаболизм и иммунитет центральной нервной системы, но осталось еще много вопросов о том, как реализуется транспорт веществ между головным мозгом и остальным организмом.

Ближе к пониманию сложного строения мозговых оболочек стала команда ученых под руководством Майкена Недергарда (Maiken Nedergaard) из Медицинского центра университета Рочестера. Нейробиологи изучали ток спинномозговой жидкости и обнаружили тонкий слой клеток, которые экспрессировали ген Prox1-EGFP — маркер лимфатической системы. Клеточную мембрану назвали лимфатико-подобной подпаутинной оболочкой — SLYM (subarachnoid lymphatic-like membrane), — она находилась между мягкой и паутинной оболочками и разделяла подпаутинное пространство на два этажа. И хотя основной объем исследований традиционно проводили на мышах, ученые подтвердили наличие такой же мембраны у человека.

Чтобы проверить, создает ли мембрана препятствие для тока веществ, ученые провели эксперимент — взяли два вещества с размером молекул в один микрометр, голубое вещество ввели в пространство над мембраной, а красное — под нее. Так SLYM доказала свои барьерные свойства — молекулы не могли пройти сквозь мембрану ни с одной стороны.

В то же время, в организме есть множество цитокинов, факторов роста и других веществ, чьи размеры менее одного микрометра. В эксперименте с мышами использовали тетраметилродамин с размером молекул в три килодальтон, у одних мышей преодолевал мембрану, а других — нет. Таким образом, SLYM оказалась проницаема для веществ меньше или равных трем килодальтонам.

При иммуногистохимии SLYM положительно окрашивалась по уникальному набору маркеров, и этим отличалась от других мозговых оболочек и лимфатических сосудов. Это позволило авторам исследования выделить SLYM как отдельную — четвертую менингальную оболочку. Кроме того, SLYM была положительна на подопланин, что делает ее похожей на мезотелий — ткань, которая выстилает брюшную, перикардиальную и другие полости тела. Ученые предполагают, что SLYM как и другие мезотелиальные мембраны защищает от трения, которое возникает между мозгом и черепом при движениях головы.

Также SLYM активно участвовала в иммунных процессах головного мозга — в ней находились иммунные клетки, а при воспалении их число и разнообразие заметно увеличивалось. Более того, при механических повреждениях мозга SLYM разрывалась, и иммунные клетки устремлялись прямо к мозгу. Ученые считают, — это может объяснить длительное воспаление в головном мозге после травм.

Обнаружение дополнительной мембраны поможет лучше разобраться в заболеваниях нервной системы и SLYM будет изучаться дальше. Но уже сейчас понятно, что мембрана сильно вовлечена в иммунитет головного мозга, а проницаемость всего в три килодальтона — значимый регулятор транспорта многих белков, в том числе бета-амиломида и тау-белка, ассоциированных с болезнью Альцгеймера.

Анатомию человека изучают уже более тысячи лет, — но в организме человека по-прежнему находят новые структуры. А о том, можно ли найти целый новый орган мы подробно писали в тексте «Что это, доктор?».