Иммунная система наблюдает за мозгом через пазухи твердой мозговой оболочки

Центральная нервная система и в частности, мозг — иммунологически привилегированный орган, в норме он недоступен для обычных клеток иммунной системы. Воспаление в мозге связывают с такими состояниями, как болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз, аутизм и шизофрения. Появляется все больше подтверждений ключевой роли иммунной системы нормальном развитии и функционировании мозга. Однако пока неизвестно, как иммунная система может узнать, что происходит в мозге, и вовремя среагировать. Этой проблеме посвящено исследование научной группы из Университета Вашингтона в Сент-Луисе. Результаты опубликованы в Cell.

Методами иммуногистохимии авторы статьи изучили расположение иммунных клеток в образцах человеческого и мышиного мозга. Выяснилось, что Т-клетки и MHCII+ антигенпрезентирующие клетки сосредоточены в региональных центрах вокруг пазух твердой мозговой оболочки, находящейся под черепом и состоящей в основном из коллагеновой сети. Рядом с этими пазухами проходят сосуды, отводящие жидкость из мозга в лимфоузлы. Пазухи содержат кровь, в которой присутствуют иммунные клетки, таким образом, здесь возможно взаимодействие между ЦНС и иммунной системой (см. рисунок в статье).

Авторы исследования показали, что состав и расположение иммунных клеток в этих нишах меняется с возрастом. С помощью секвенирования РНК одиночных клеток определили состав муральных и эндотелиальных клеток твердой мозговой оболочки молодых и старых мышей, подтвердилось наличие нескольких типов иммунных клеток. Ультраструктуру пазух исследовали с помощью просвечивающей электронной микроскопии (TEM) и RNAscope. Было показано, что состав клеток и молекулярная среда пазух твердой болочки способствует захвату и удержанию Т-клеток и других лейкоцитов.

В экспериментах на мышах авторы продемонстрировали, что спинномозговая жидкость попадает в пазухи твердой оболочки, принося туда антигены, а местные антигенпрезентирующие клетки предъявляют их патрулирующим Т-клеткам. Наличие спинномозговой жидкости в пазухах твердой оболочки человека подтвердило МРТ-исследование.

«Представьте, что ваши соседи каждый день перебирают ваш мусор, — говорит руководитель исследования Джонатан Кипнис. — Если они начнут находить в вашем мусоре окровавленные полотенца, они поймут, что что-то не так. То же самое и с иммунной системой. Если патрулирующие иммунные клетки обнаруживают опухолевые антигены или признаки инфекции в мозге, клетки знают, что есть проблема. Они доставят эти улики в центры иммунной системы, то есть в лимфатические узлы, и инициируют иммунный ответ ».

Таким образом, пазухи твердой мозговой оболочки создают уникальную клеточную и молекулярную среду, которая позволяет взаимодействовать центральной нервной и иммунной системам. Нарушение этого взаимодействия характерно для процессов старения, оно сопровождает опасные воспалительные процессы в мозге. В норме же иммунные клетки могут анализировать антигены центральной нервной системы и вмешиваться в работу мозга только при обнаружении отклонений.

Эта находка, если она подтвердится, также открывает новый путь лечения аномальной иммунной активности в мозге, например, с помощью доставки лекарства прямо через череп, в обход гематоэнцефалического барьера.