Интервью профессора Оксаны Валерьевны для портала «Научная Россия» и журнала «В мире науки» о лимфатических сосудах невидимках в головном мозге человека и почему их искали 200 лет
Саратовские ученые впервые в мире обнаружили лимфатические сосуды в тканях головного мозга. Это открытие, которое точно войдет в учебники, имеет большое фундаментальное и прикладное значение. О том, для чего нужны эти загадочные макроструктуры в нашем мозге и почему их так долго не могли обнаружить, рассказывает руководитель проекта профессор Оксана Валерьевна Семячкина-Глушковская. Информация взята с портала «Научная Россия»
Справка. Оксана Валерьевна Семячкина Глушковская ― доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой физиологии человека и животных биологического факультета Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского, заместитель директора по коммерциализации научных разработок научного медицинского центра Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского, ответственный исполнитель правительственного мегагранта «Лимфасон» (2019–2023). Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
― Как получилось, что на протяжении стольких лет никому в мире не удавалось обнаружить лимфатические сосуды в мозге человека? Информация взята с портала «Научная Россия»
― Это очень долгая история. Обнаружить прозрачные сосуды в тканях мозга ― непростая задача, и первым, кто попытался это сделать, был молодой итальянский анатом Паоло Масканьи. Двести лет назад при поддержке гранта Французской академии наук он открыл прозрачные лимфатические сосуды в оболочках мозга человека. Ученый впервые описал их и даже увековечил это открытие в восковых фигурах оболочек мозга с его лимфатическими сосудами. Эта анатомическая коллекция по сей день хранится в музее анатомии в Вене. Информация взята с портала «Научная Россия»
Так получилось, что Паоло Масканьи оказался единственным человеком, который видел эти сосуды, и поскольку его открытие никто не смог повторить, о нем забыли на два века, посчитав фантазией. Но наука никогда не стоит на месте, и исследователи, конечно, продолжали работать в этом направлении. За последние годы накопилось много сведений о том, что в мозге происходит процесс дренажа, выведение жидкости, токсинов, антител и других компонентов, связанных с иммунной системой. В 2015 г. наши коллеги из США под руководством Джонатана Кипниса, окрасив лимфатические сосуды мышей с помощью специальных маркеров, экспериментально доказали их существование в оболочках головного мозга. Информация взята с портала «Научная Россия»
По сути, открыв лимфатические сосуды в оболочках мозга (но не в его тканях), наши американские коллеги повторили то же, что сделал Масканьи два века назад. Информация взята с портала «Научная Россия»
Этот эксперимент дал миру важный инструмент для работы с менингеальной лимфатической системой, но он не разрушил догму, существовавшую в науке на протяжении двух веков: лимфатических сосудов в мозге быть не может. Напомню, что оболочки мозга не относятся к его тканям. Информация взята с портала «Научная Россия»
Примерно с тем же вопросом, который вы мне задаете, я однажды обратилась во время лекций в США к одному из признанных гуру физиологии ― Джоан Эбботт. Я спросила: почему многие ученые не хотят заниматься исследованием лимфатической системы в мозге? Почему никто не сделал открытие Кипниса раньше? Она ответила, что искать невидимые сосуды ― очень трудная задача, в то время как многие ученые стремятся к более быстрым открытиям, к тому, чтобы уже при жизни получить какие-то результаты и признание. Информация взята с портала «Научная Россия»
― Сейчас вы ждете, когда ваше исследование будет опубликовано в журнале Science? Насколько я знаю, уже три года. Информация взята с портала «Научная Россия»
― Думаю, понятие «ждете» здесь неактуально: мы не ждем, а работаем и накапливаем все больше и больше материала. Понятно, что в какой-то момент наше открытие выстрелит, а пока оно еще официально не признано научной общественностью, но факт остается фактом: ранее в мире никто до нас не смог обнаружить лимфатические сосуды в тканях мозга. Информация взята с портала «Научная Россия»
Сейчас на научном фронте ведется большая информационная война. Когда мы представили свои результаты, это вызвало огромный интерес в мире и ученые стали активно обращаться к ним. Но в то же время на нас обрушилась целая лавина комментариев о том, что мы еще должны сделать, чтобы наше исследование было признано в мире: увидеть сосуды и с одной, и с другой стороны, и между кровеносными сосудами, чтобы четко видеть разницу между ними. Информация взята с портала «Научная Россия»
То, что лимфатические сосуды есть в тканях мозга, уже неоспоримо, вопрос только в том, как другим исследователям научиться их находить для воспроизводимости результатов. Информация взята с портала «Научная Россия»
― Эти исследования проводятся на умерших людях? Информация взята с портала «Научная Россия»
― Да. Сейчас мы уже накопили около 50 разных тканей мозга. Это люди, погибшие в разных ситуациях. Обнаружить лимфатические сосуды можно далеко не у всех умерших: они ведь не представляют собой густую сеть, которую можно легко окрасить и тут же визуализировать. Более того, у нас складывается впечатление, что лимфососуды ― это что-то вроде воинов невидимого фронта: они подключаются к своей работе только тогда, когда это необходимо. Скажем, случилась беда, кровоизлияние в тканях мозга, в этот момент они и активируются, чтобы выводить из мозга продукты крови. В одном из недавних совместных с китайскими коллегами исследований мы ясно показали, что лимфососуды ― это туннели или, если хотите, пылесосы, выкачивающие из мозга все, что ему не нужно, включая воду. Поиск таких сосудов в тканях мозга ― это рутинный труд, и далеко не всегда мы получаем те результаты, на которые рассчитываем. Кроме того, мы не всегда имеем доступ к «свежему» человеческому материалу, который позволил бы увидеть их.
― Паоло Масканьи смог обнаружить лимфатические сосуды в оболочках мозга только у семи из 100 умерших человек. Почему?
― Да, статистика такова. Примечательно, что этот опыт позднее повторил итальянский физиолог В. Лекко: он проводил исследование 40 умерших человек в 1953 г. и снова получил то же «магическое» число семь. На мой взгляд, то, что лимфатические сосуды мы видим не у всех, связано с техническими ограничениями, а не с тем, что этих сосудов в мозге нет: в распоряжении Масканьи фактически не было ничего, кроме стеклянной трубочки, через которую он закачивал ртуть в оболочки мозга. Информация взята с портала «Научная Россия»
― То есть ему просто повезло и он увидел эти лимфососуды в порядке исключения?
― Паоло Масканьи на самом деле открыл очень важное направление в своем эксперименте: те семь человек, у которых были обнаружены лимфососуды, умерли из-за гидроэнцефалии ― повышенного скопления жидкости в головном мозге. В отличие от современных ученых Масканьи не имел маркеров, которыми можно было бы окрасить сосуды, но благодаря тому, что лимфососуды испытуемых были сильно закачаны водой и увеличены, он и смог их обнаружить.
― Ваши исследования тоже подтверждают, что лимфососуды легче обнаружить, если в мозге есть избыточная жидкость?
― Случаи, когда нам удавалось обнаружить лимфососуды, действительно в основном связаны с водной перегрузкой. Это могут быть, например, геморрагии, связанные с увеличением внутричерепного давления и скоплением жидкости, или опухоли мозга и ассоциированные с этим патологии. Мы проводили свои исследования на лабораторных мышах и на людях, умерших от самых разных причин. Информация взята с портала «Научная Россия»
― Причем провести исследование нужно очень быстро, в течение часа после смерти?
― Да, это так. Мы очень ограничены во времени, это называется экспресс-наукой. Если мы не обнаружили лимфососуды в течение часа после смерти, то дальше можно уже и не пытаться. Информация взята с портала «Научная Россия»
Лимфатическая система очень капризна и белки, формирующие стенки сосудов, отмирают очень быстро: через час после смерти мы видим их уже не в виде стенок, а в виде точек ― это уже не считается сосудами. Информация взята с портала «Научная Россия»
― Правда ли, что лимфатические сосуды очищают наш мозг, пока мы спим? Информация взята с портала «Научная Россия»
― Действительно, глубокая фаза сна, так называемая дельта-активность мозга, связана с наиболее интенсивной работой лимфатической системы. В этот период мозг превращается в «стиральную машину», и дело даже не в том, что в нем генерируется больше жидкости, а в самой динамике его движения. Исследования в этой области проводились в двух параллельных группах. В эксперименте Научно-исследовательского института нейронаук и медицины (Новосибирск) врачи после дежурства спали в МРТ-трубе, одновременно с этим фиксировались ЭЭГ-параметры их сна. Мы увидели, что во время глубокой фазы сна увеличиваются осцилляции спинномозговой жидкости в головном мозге, что свидетельствует о ее активном движении. В это время мозг фактически полностью отключается от внешнего мира и работает на себя, выводятся метаболиты и токсины, например бета-амилоид. Информация взята с портала «Научная Россия»
Есть исследование, подтверждающее, что одна ночь без сна приводит к накоплению в головном мозге 5% бета-амилоида ― того самого белка, который ассоциирован с болезнью Альцгеймера. Информация взята с портала «Научная Россия»
Благодаря лимфатической системе наш мозг эффективно очищает себя во сне, но как только мы проснулись, он переключается на окружающий мир и начинает работать на то, чтобы анализировать поступающую извне информацию. Информация взята с портала «Научная Россия»
― Можно ли заставить мозг активно самоочищаться не только во сне, но и во время бодрствования? Что бы вы могли посоветовать? Информация взята с портала «Научная Россия»
― Один из эффективных и давно известных способов ― это занятия спортом, потому что любая физическая нагрузка стимулирует венозный и лимфатический отток, в том числе и в головном мозге. Кроме того, есть исследования, показывающие, что лимфоотток зависит от положения тела: повороты головой, например, способствуют более эффективному оттоку жидкости из головного мозга. Информация взята с портала «Научная Россия»
― А какое положение лучше принять во сне, чтобы отток жидкости был более эффективным? Информация взята с портала «Научная Россия»
― Считается, что горизонтальное положение, в котором мы обычно спим, способствует более активному оттоку спинномозговой жидкости. Исследования проводились пока только на животных, поэтому не могу с уверенностью сказать, что для человека это тоже справедливо.
― К слову о животных. Физиологические механизмы, которые мы сегодня обсудили, универсальны для всех? Мы говорили о млекопитающих, а что насчет рептилий? Их мозг тоже самоочищается во сне?
― Я думаю, этот механизм может быть единым для всех живых существ. Исследования с рыбками данио и мушками дрозофилами тоже подтверждают это предположение. Не стану ручаться за рептилий, но скажу, что в глубокий сон могут впадать даже низкоорганизованные животные, и лимфатическая система у них тоже есть, хотя и весьма отличная от нашей. Информация взята с портала «Научная Россия»