Туннели-невидимки: почему лимфососуды в мозге искали 200 лет? Интервью с профессором Оксаной Семячкиной-Глушковской

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.

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).

― Как получилось, что на протяжении стольких лет никому в мире не удавалось обнаружить лимфатические  сосуды в мозге человека?

― 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.

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.

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.

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.

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.

― Сейчас вы ждете, когда ваше исследование будет опубликовано в журнале Science? Насколько я знаю, уже три года.

― 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.

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.

То, что лимфатические сосуды есть в тканях мозга, уже неоспоримо, вопрос только в том, как другим исследователям научиться их находить для воспроизводимости результатов.

― Эти исследования проводятся на умерших людях?

― 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.

― 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.

― 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.

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.

― Правда ли, что лимфатические сосуды очищают наш мозг, пока мы спим?

― 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.

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.

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.

― Можно ли заставить мозг активно самоочищаться не только во сне, но и во время бодрствования? Что бы вы могли посоветовать?

― 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.

― А какое положение лучше принять во сне, чтобы отток жидкости был более эффективным?

― 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.