Ученые из Германии и Великобритании обнаружили, что клетки костного мозга в черепе являются четким показателем заболевания. Это означает, что череп может стать надежным инструментом для наблюдения и потенциального лечения воспаления мозга.
В экспериментах по визуализации образцов человеческого мозга, мозговых оболочек и черепа команда использовала очистку тканей в сочетании с трехмерной визуализацией.
Исследование было проведено на мышах с экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом (EAE) — моделью человеческого рассеянного склероза. Это заболевание характеризуется хроническим воспалением мозга и спинного мозга, которое приводит к дегенерации нервной ткани.
Ученые обнаружили, что при EAE количество клеток костного мозга в черепе увеличивается до 10 раз по сравнению с контрольной группой. Эти клетки вырабатывают специальные белки — хемокины, которые привлекают иммунные клетки из крови. Таким образом, череп становится своего рода «воротами» для воспалительных клеток, которые проникают в мозг.
Для того, чтобы увидеть этот процесс, ученые использовали новую технологию под названием CLARITY. Она позволяет очистить ткани от липидов, которые мешают проникновению света, и получить прозрачные образцы. Затем они применяли специальные красители и лазерное сканирование, чтобы создать трехмерные изображения черепа и мозга.
С помощью этого метода они смогли увидеть, что череп имеет множество маленьких каналов, через которые иммунные клетки могут проникать в слои мозга через внешнюю поверхность мозга и защитные мембраны Meninges. Они также обнаружили, что эти каналы расположены в определенных зонах черепа, которые соответствуют областям мозга, наиболее подверженным воспалению при EAE.
Эти результаты имеют глубокие последствия, предполагая гораздо более сложную связь между черепом и мозгом, чем считалось ранее
— Ильгин Колабас, нейроиммунолог из Мюнхенского университета.
Ученые предположили, что эти каналы не только служат путем для воспалительных клеток, но и отражают состояние мозга. Они провели эксперимент, в котором подавляли активность иммунной системы у мышей с EAE с помощью лекарственных препаратов. Они обнаружили, что при этом количество клеток костного мозга в черепе уменьшалось, а каналы становились менее заметными.
Использовав формы функциональной визуализации, называемой позитронно-эмиссионная томография (PET), команда обнаружила изменения в сигналах в черепе, которые отражают сигналы от мозга у пациентов с болезнью Альцгеймера и инсультом.
Трехмерная поверхностная проекция различий в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера.
Ученые считают, что их новые открытия в отношении иммунного ответа черепа позволяют предположить, что возможно обнаружить воспаление мозга с помощью всего лишь сканирования черепа пациента.
Это потенциально может быть сделано с использованием портативных и носимых устройств, предлагая более доступный и практичный способ мониторинга здоровья мозга
— нейробиолог Али Эртюрк из Мюнхенского университета в Германии.
Таким образом череп может стать надежным инструментом для диагностики и контроля воспаления мозга. Ученые надеются, что в будущем они смогут использовать этот метод для изучения других нейрологических заболеваний, а также для разработки новых терапевтических подходов.
Они также считают, что череп играет важную роль в защите мозга от внешних воздействий. Они назвали этот феномен «стражем разума» (guardian of the mind).
Это открывает множество возможностей для диагностики и лечения заболеваний головного мозга и может революционизировать наше понимание неврологических заболеваний. Этот прорыв может привести к более эффективному мониторингу таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и инсульт, и, возможно, даже помощь в предотвращении их возникновения путем раннего выявления
— Али Эртюрк.
Работа ученых показывает, как сложно и удивительно устроен наш мозг и как он взаимодействует с другими частями нашего тела.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. В работе приняли участие специалисты из Университета Бонна, Университетского колледжа Лондона, Университета Кембриджа и других научных учреждений.
