Дослідження американських вчених на мишах виявило, що спинномозкова рідина здатна проникати до кісткового мозку черепа через крихітні канали у його структурі. Ймовірно, так рідина постійно моніториться на ознаки інфікування, при виявленні яких кістковий мозок може швидко збільшити кількість імунних клітин в мозкових тканинах для боротьби зі збудниками. Результати роботи опубліковані в журналі Nature Neuroscience.
Канали в черепі, що з'єднують кістковий мозок та мозкові оболони. Herrison et al. / Nature Neuroscience, 2018
Що за канали?
Центральна нервова система контролює життєдіяльність та функціональність усього організму, тому вона має бути якнайкраще захищена від зовнішніх та внутрішніх несприятливих факторів. Основними структурами для цього є кісткова тканина, яка вберігає від травмування, та гематоенцефалічний бар'єр, судинний утвір, що перешкоджає потраплянню патогенів та токсинів із крові до мозкової тканини. Утім, захист буде неповноцінний без імунної системи, яка саме на цій функції спеціалізується. І попередні дослідження показали, що зв'язок мозку та імунної системи, серед іншого, відбувається завдяки крихітним, шириною у кілька разів менших за міліметр, каналам усередині черепу. Там містяться імунні клітини, які при інфекції або утворенні пухлин мігрують до спинномозкової рідини, або ліквору, в обхід гематоенцефалічному бар'єру. Новою роботою науковці Массачусетської загальної лікарні та Гарвардської медичної школи розширюють знання про призначення отворів у черепі.
Що такого вивчали науковці про канали в черепі?
Спершу вчені вирішили з'ясувати, якою є взагалі мережа черепних каналів. Для цього вони дослідили за допомогою комп'ютерної томографії з високою роздільною здатністю черепи мишей. Так з'ясувалося, що канали пронизують кісткову тканину, досягаючи до порожнин кісткового мозку. Найбільша щільність мережі каналів виявилася у фронтальній та потиличній ділянці. У середньому щільність на один квадратний сантиметр черепу миші склала близько 1 000 каналів. Автори припустили, що ця велика кількість каналів призначена не лише для вивільнення клітин з них, а й забезпечує двосторонній зв'язок, пропускаючи через себе спинномозкову рідину.
У наступних дослідах використали вже живих мишей. У їхній міжоболоновий простір мозку ввели бактерій Streptococcus pneumoniae, щоб спричинити у них пневмококовий менінгіт — інфекційне запалення мозкових оболон. Бактерії попередньо були модифіковані, щоб зробити їх біолюмінесцентними для кращої візуалізації при подальшій мікроскопії. Так вчені хотіли з'ясувати, якою є роль черепних каналів при інфекції.
Що нового дізналися про маловідомі отвори у черепі?
Спинномозкова рідина й справді омивала канали черепа, забезпечуючи не лише вихід із них імунних клітин, а й проникнення до них патогенів. Збудники менінгіту, як і ліквор, за два дні від інфекції проникли до кісткового мозку черепа мишей, що було підтверджено чотирма різними методами дослідження. Тривимірні реконструкції мережі каналів показали, що саме ці утвори відповідальні за потрапляння бактерій до черепа, оскільки в них знайшли самих S. pneumoniae у 75 відсотків інфікованих мишей з менінгітом.
S. pneumoniae у каналах черепу мишей. Herisson et al. / Nature Neuroscience, 2022
Але проникнення бактерій до кісткового мозку черепа не можна вважати однозначно негативним, радше це спосіб активізувати імунну систему на боротьбу зі збудником. У тварин, що мали спричинений S. pneumoniae менінгіт, спостерігали збільшення у мозкових тканинах кількості імунних клітин, які здатні боротися з інфекцією, зокрема нейтрофілів та моноцитів.
Отже, результати вказують, що спинномозкова рідина може безпосередньо проникати до кісткового мозку черепа. Завдяки цьому імунна система може швидше реагувати на інфекцію утворенням більшої кількості імунних клітин, які током ліквору доставлятимуться до потрібного місця. Схожі канали в черепі знайшли також у людей, однак поки що невідомо, чи виконують вони таку ж зв'язувальну функцію, як у мишей. Якщо це так, то можливо, що вони відповідальні за деякі запальні процеси, при яких імунні клітини починають атакувати власні мозкові структури.