Открыты каналы между костями черепа и головным мозгом

Красный костный мозг (ККМ), содержащийся в большинстве костей человека, является одним из ключевых звеньев иммунной системы, отвечая за созревание красных кровяных телец и других иммунных клеток. В новом исследовании, которое проводилось на мышах и людях, были обнаружены небольшие каналы, проходящие от ККМ костей черепа к головному мозгу. Предположительно, эти каналы способствуют скорейшему поступлению иммунных клеток в ткани мозга при серьезных повреждениях, таких как инсульт (ОНМК). Исследование финансировалось различными учреждениями, входящими в Национальные институты здоровья США (National Institutes Of Health — NIHs), и было опубликовано в журнале Nature Neuroscience.

«Ранее считалось, что клетки иммунной системы поступают к местам повреждения в головном мозге с кровотоком из костного мозга трубчатых костей верхних и нижних конечностей. Результаты данной научной работы дают основания полагать, что существует гораздо более короткий путь для незамедлительного поступления в зону воспаления необходимых компонентов иммунитета», — отмечает Франческа Босэтти (Francesca Bosetti), программный директор Национального института неврологических расстройств и инсульта (National Institute of Neurological Disorders and Stroke — NINDS), входящего в NIHs, который и занимался финансированием проекта. «Роль воспалительного процесса чрезвычайно велика при многих заболеваниях ЦНС, поэтому вполне возможно, что работа недавно обнаруженных каналов существенно влияет на протекание некоторых из этих патологических состояний».

Используя самые современные инструменты и клеточноспецифические контрастные вещества доктор Маттиас Нарэндорф (Matthias Nahrendorf), профессор Гарвардской медицинской школы и Массачусетского главного госпиталя в Бостоне, и его коллеги смогли определить в опытах на мышах, откуда в ткани головного мозга, поврежденные вследствие инсульта или менингита, поступали иммунные клетки. Выбор источника клеток был между костным мозгом костей черепа или бедренной кости. В своих тестах ученые сконцентрировались на изучении нейтрофилов, так именно этот тип иммунных клеток одним из первых прибывает на место воспаления.

Результаты исследования на мозге мышей показали, что при ОНМК нейтрофилы, вероятнее всего, поступают из костей мозгового черепа, а не из бедренных костей. В случае же инфаркта миокарда, напротив, и кости черепа, и бедренные кости поставляли примерно одинаковое количество нейтрофилов, хотя сердце одинаково далеко расположено от обоих источников.

Также команда доктора Нарэндорфа обнаружила, что черепные кости высвободили гораздо большее количество нейтрофилов в зону воспаления, так как по прошествии 6 часов после инсульта, их концентрация в ККМ костей черепа была меньше, чем в ККМ бедренных костей. Эти данные позволяют предполагать, что костный мозг из разных костей скелета действует неравномерно, предоставляя иммунные клетки в очаги патологического процесса. К тому же становится ясно, что поврежденные ткани головного мозга и кости черепа каким-то образом сообщаются, обеспечивая молниеносный ответ со стороны лейкоцитов.

Исследователи выяснили, что различия в активности ККМ во время воспаления могут быть вызваны действием стромального клеточного фактора SDF-1, молекулы которого удерживают иммунные клетки в ККМ. Нейтрофилы начинают выделяться из костного мозга, когда уровень SDF-1 снижается. Ученым удалось обнаружить, что в течение 6 часов после инсульта уровень SDF-1 снижается только в ККМ черепных костей. Это может говорить о том, что при локальном повреждении тканей условный «сигнал о помощи» идет к ближайшему ККМ.

Далее авторам предстояло определить, каким путем нейтрофилы достигали необходимого участка.

«В попытках выяснить, каким образом нейтрофилы проникали в головной мозг, мы принялись детально изучать кости черепа под всеми возможными углами», — замечает доктор Нарэндорф. «Неожиданно мы наткнулись на небольшие каналы, которые напрямую связывали ККМ с внешними мозговыми оболочками».

С помощью современных методов визуализации исследователям удалось пронаблюдать за движением нейтрофилов через каналы. В норме кровь поступала через них изнутри черепа по направлению к ККМ, однако после инсульта иммунные клетки были замечены движущимися к поврежденным тканям, то есть в противоположном направлении.

После обнаружения каналов в черепных и бедренных костях у мышей команда ученых взялась за поиск аналогичных структур в человеческом черепе. Детальная визуализация образцов костей человеческого черепа показала наличие подобных каналов. Диаметр каналов в костях человека оказался в пять раз больше, чем в мышиных костях, и они располагались как во внутренних, так и во внешних слоях костной ткани.

В будущем предстоит выявить и другие типы клеток, которые мигрируют через эти структуры, а также определить, какую роль данные «туннели» играют в норме и патологии.

ИСТОЧНИК:

https://www.nih.gov/news-events/news-releases/researchers-unearth-secret-tunnels-between-skull-brain