Анатомия жива! Удивительные и важные медицинские открытия XX-XXI веков, которые остались незамеченными - Даниил Сергеевич Давыдов

это было не просто «что-то». Иммунные клетки не выстраиваются в цепочки просто так. Если они проникают в мягкие ткани, то просто разбредаются по ним, как овцы по лугу. Друг за другом иммунные клетки встают только в одном случае: если их ограничивает лимфатический сосуд. Но если бы Луво не изучил все три мозговые оболочки в целом, эти сосуды никогда не удалось бы увидеть.

Чтобы убедиться, что в оболочках мозга действительно присутствует лимфатическая ткань, исследователи решили воспользоваться методикой из арсенала иммуногистохимии [137]. Иммуногистохимическое исследование немного похоже на классическую окраску тканей цветными красителями – оно тоже подразумевает использование краски и разглядывание окрашенных тканей под микроскопом. Вот только краска, которой окрашивают ткани в XXI веке, очень отличается от той, что применяли в XX веке.

Клетки, из которых состоят разные ткани нашего организма, отличаются друг от друга не только внешне, но и на уровне белков. К каждому белку, который существует в природе, иммунная система способна подобрать подходящий иммунный белок – иммуноглобулин, или антитело. Антитела связываются только с целевыми белками и не трогают все остальные. Это помогает иммунной системе отличать раковые и микробные клетки, состоящие из измененных или чужеродных белков, от собственных клеток из нормальных белков.

Иммуногистохимики умеют создавать антитела к любым интересующим исследователей белкам, например к тем, которые есть в лимфатических сосудах [138]. Эта технология помогает создать краску, окрашивающую строго те ткани, где есть белки лимфатических сосудов.

Исследователи решили извлечь мозговые оболочки мыши и покрыть их краской с антителами к белкам лимфатических сосудов. Если лимфатические сосуды там действительно есть, антитела должны прикрепиться к их белкам. Но антитела такие же бесцветные, как и сами белки лимфатических сосудов. Чтобы проявить получившееся изображение, нужна вторая краска с еще одним антителом.

Это второе антитело несет на себе молекулу флуоресцентного вещества, которое способно светиться при специальной подсветке. Флуоресцентное антитело должно связаться с первым. В итоге должен получиться молекулярный «бутерброд», в самом низу которого находится белок лимфатического сосуда, а наверху – сияющее флуоресцентное антитело [139].

Кипнис и Луво уговорили коллегу поделиться необходимым оборудованием, извлекли мозговые оболочки мыши и покрасили их. Когда они положили препарат под микроскоп и включили подсветку, лимфатические сосуды в твердых оболочках мозга засияли, как новогодняя гирлянда.

2017: лимфатические сосуды в мозге людей

Теперь оставалось найти лимфатические сосуды в мозговых оболочках людей. В том, что они действительно там есть, после множества экспериментов на животных разных видов уже мало кто сомневался. Антуан Луво и его коллеги были уверены, что иммуногистохимическое окрашивание поможет выявить лимфатическую систему и в человеческом мозге, однако им хотелось пойти дальше [140].

Многие заболевания человеческого мозга связаны с проблемой в «канализации». Например, болезнь Альцгеймера [141] развивается из-за того, что в тканях мозга накапливаются патологические пептиды – обрывки трансмембранного белка, которые называются бета-амилоидами. Не исключено, что важную роль в развитии этой тяжелой болезни могли играть лимфатические сосуды головного мозга – ведь вполне вероятно, что лимфатическая система способна вымывать бета-амилоиды из мозга. Неудивительно, что исследователям хотелось получить возможность исследовать лимфатическую систему мозга еще при жизни человека.

Обнаружить лимфатические сосуды у живого человека способен аппарат магнитно-резонансной томографии, или МРТ [142]. В этих устройствах есть электрический магнит, который формирует вокруг тела человека мощное магнитное поле. Это поле заставляет колебаться протоны водорода, входящие в состав воды, и испускать характерные радиоимпульсы. А поскольку разные человеческие ткани содержат разное количество воды, радиоимпульсы от них будут отличаться. За счет этих различий на основе преобразованных сигналов создается черно-белое анатомическое изображение.

Проблема в том, что в мозге довольно много воды. Она есть в кровеносных сосудах и спинномозговой жидкости, поэтому выявить сигнал от лимфатических сосудов непросто. Чтобы решить эту проблему, исследователи применили МРТ-методику T2-FLAIR [143]. Чтобы воспользоваться ею, перед МРТ-исследованием нужно ввести в вену пациента контрастирующее вещество – гадолиний.

Контраст распространился по венам и затемнил кровеносные сосуды мозга на МРТ-изображении, в результате чего вены пяти добровольцев-людей и трех маленьких обезьянок-мармозеток стали незаметными. Но оказавшись в твердой мозговой оболочке вместе с током крови, гадолиний вышел из кровеносных сосудов и попал внутрь лимфатических сосудов. Его накопилось там гораздо меньше, чем в венах, поэтому на МРТ-снимках головного мозга они проявились в виде ярко-белых пятен.

Чтобы подтвердить, что белые пятна представляют собой лимфатические сосуды, а не что-нибудь другое, эксперимент повторили с использованием другого контрастирующего вещества на основе гадолиния – гадофосвесета. В отличие от гадолиния, гадофосвесет связывается с кровяными белками – альбуминами. А поскольку альбумины очень медленно перебираются из кровеносных сосудов в окружающие ткани, он остается в кровеносных сосудах все время, в течение которого длится МРТ-исследование.

Если на первом МРТ-изображении действительно были лимфатические сосуды, то при исследовании с гадофосвесетом они должны остаться незаметными, поскольку он не успеет до них добраться. Так оно и получилось, причем и с мартышками, и с людьми.

В итоге исследователям удалось выявить тонкие лимфатические сосуды, в которых даже нет клапанов. Часть из них находится в менингеальном пространстве, но некоторые есть и в твердой мозговой оболочке.

Как исследователи и ожидали, иммуногистохимическое исследование подтвердило их выводы. Существование лимфатических сосудов в мозговых оболочках было окончательно доказано.

Сложим открытия в одну корзину

В общем и целом, «канализация» мозга устроена так [144]. В боковых и третьем желудочках мозга синтезируется ликвор – прозрачное вещество, похожее на воду. Оттуда оно попадает в четвертый желудочек. Там есть отверстия Люшка и Мажанди, через которые ликвор поступает в субарахноидальное пространство и начинает циркулировать вокруг мозга.

Все клетки мозга выбрасывают все свои отходы в окружающую их межклеточную жидкость. Под воздействием артериального, венозного и внутричерепного давления отходы перемещаются вдоль кровеносных сосудов, пока не стекают в ликвор.

Перемешанная с отходами лишняя спинномозговая жидкость сливается из менингеального пространства мозга примерно как вода из ванны. В роли канализации выступают прилегающие к черепным нервам лимфатические сосуды, которые открыл еще Густав Швальбе, и синусы твердой мозговой оболочки.

Синусы – похожие на вены кровеносные сосуды, стенки которых образованы листками