В журнале Cell опубликовали результаты исследования, которое проливает свет на загадки нейровоспаления. И главное, открывает неожиданные возможности его контроля при многих болезнях – от рассеянного склероза, до аутизма. Как выяснилось, иммунные клетки во внешних мозговых оболочках заняты мониторингом жидкости, которая омывает мозг. Только если жидкость содержит признаки заболевания или повреждения, запускается иммунный ответ извне мозга – из синусов. Эти сосуды минуют защитный барьер и находятся сразу под черепом. Такое расположение потенциально позволяет доставлять к лекарства через кость.

Болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз, аутизм, шизофрения и многие другие заболевания связаны с воспалением в головном мозге. Уже хорошо известно, что иммунные клетки и молекулы играют ключевую роль в нормальном развитии и функционировании мозга. Но в стремительно развивающейся области нейроиммунологии до сих пор не было ответа на основной вопрос. Как иммунная система вообще узнает, что происходит в мозге? Поколения студентов запоминали, что мозг обладает «иммунопривилегированностью». Это означало, что иммунная система практически не влияет на него.

Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе выяснили, как иммунная система следит за тем, что происходит в мозге. Иммунные клетки располагаются в мозговых оболочках – ткани, покрывающей головной и спинной мозг, – где они отбирают жидкость, которая вымывается из мозга. По словам исследователей, если клетки обнаруживают признаки инфекции, заболевания или травмы, они готовы инициировать иммунный ответ на проблему.

Результаты, опубликованные 27 января в журнале Cell , открывают возможность воздействия на иммунные клетки в тех местах где они следят за мозгом. Это дает возможность разработать средства для лечения нарушений, связанных с воспалением мозга, сообщает Neuroscience.

Внешний иммунный надзор за мозгом

«Каждый орган в организме контролируется иммунной системой», – говорит ведущий автор исследования Джонатан Кипнис. «Если опухоль, травма или инфекция возникла в любом месте тела, то иммунная система должна знать об этом. Как известно, мозг – это исключение, но что это значит? Если у вас проблемы в мозге, то иммунная система просто позволит им происходить? Для меня это утверждение казалось бессмысленным. Мы обнаружили, что действительно существует иммунный надзор за мозгом – только он происходит вне мозга. Теперь, когда мы знаем, где именно, открывается множество новых возможностей для регулирования иммунной системы».

В 2015 году Кипнис и его коллеги обнаружили сеть сосудов, отводящих жидкость и небольшие молекулы из мозга в лимфатические узлы, где инициируются иммунные реакции. Открытие выявило прямую физическую связь между мозгом и иммунной системой. Но сеть сосудов работала на выход и было непонятно, где иммунные клетки проникают в мозг или следят за ним.

Кипнис и Джастин Рустенховен – соавторы новой статьи, решили найти ворота иммунной системы в мозг. Они увидели ключ к разгадке в том, что сосуды, который отводят жидкость из мозга, проходят вдоль синусов в твердой мозговой оболочке – жестком внешнем слое прямо под черепом. По синусам твердой мозговой оболочки течет кровь, в которой содержатся иммунные клетки. Они минуют плотный гематоэнцефалический барьер, который отделяет кровь от мозга.

Эксперименты показали, что в синусах твердой мозговой оболочки были как молекулы из мозга, так и иммунные клетки, которые были принесены извне с кровью. Здесь находились несколько видов иммунных клеток, в том числе те, которые собирают подозрительные молекулы из крови, а другие распознавали и реагировали на них, обеспечивая защиту.

«Представьте, что ваши подозрительные соседи каждый день перебирают ваш мусор», – сказал Кипнис. «Если они начнут находить в нем окровавленные салфетки, то поймут, что-то идет не так. То же самое и с иммунной системой. Если патрулирующие иммунные клетки обнаруживают опухолевые антигены или признаки инфекции в головном мозге, то узнают о проблеме. Они доставят эти доказательства в центр иммунной системы, то есть в лимфатические узлы, и инициируют иммунный ответ».

Таким образом, иммунная система наблюдает за мозгом на расстоянии и проникает в него только тогда, когда обнаруживает проблему. Это объясняет, почему так долго считалось, что мозг «иммунопривилегирован».

Новые возможности лечения нейровоспаления

«Иммунная активность в мозге может быть очень разрушительной», – комментирует результаты профессор Рустенховен. «Она может убить нейроны и вызвать отек. Мозгу очень вреден сильный отек, потому что череп имеет фиксированный объем. Поэтому, иммунный надзор и перенесен к внешней границе, где клетки все еще могут контролировать мозг без риска его повредить».

Например, рассеянный склероз – это дегенеративное состояние, при котором иммунная система атакует защитную оболочку нервов, разрушая связи между мозгом и остальным телом. Причина нарушения неизвестна. Используя животных, исследователи показали, что начало заболевания вызвало массовое накопление активированных иммунных клеток в синусах твердой мозговой оболочки. Это позволяет считать, что вредные иммунные реакции могут начаться в твердой мозговой оболочке и распространиться на мозг.

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы проверить роль дуральных синусов при нейровоспалительных заболеваниях. Но расположение синусов внутри черепа на внешней стороне гематоэнцефалического барьера открывает возможности для воздействия на иммунную систему в этой области.

«Если это и есть ворота в мозг, мы можем попытаться воздействовать на них таким лечением, которое предотвратит проникновение чрезмерно активированных иммунных клеток в мозг», – сказал Кипнис. «Твердая мозговая оболочка близка к поверхности, поэтому мы можем даже доставить лекарства через череп. Теоретически можно создать мазь, которая проникая через кости черепа достигает твердой мозговой оболочки. Мы могли бы выяснить, где начинаются воспалительные реакции при многих нейроиммунологических нарушения. Здесь открывается много возможностей для воздействия».

Оригинальная статья “Functional characterization of the dural sinuses as a neuroimmune interface” опубликована 27 января 2021 года в журнале Cell.