Как мозг очищает себя

Любовь Стрельникова
«Химия и жизнь» №2, 2023

Хочу рассказать вам о потрясающем научном открытии мирового уровня, автор которого, несомненно, заслуживает Нобелевской премии по физиологии и медицине. Автор открытия — доктор биологических наук Оксана Валерьевна Семячкина-Глушковская, заведующая кафедрой физиологии человека и животных в Саратовском государственном университете имени Н. Г. Чернышевского.

Профессор О. В. Семячкина-Глушковская, заведующая кафедрой физиологии животных и человека Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского, со своими студентами и аспирантами. Фотографии Виктории Викторовой

Открытие связано с нашим мозгом — со столь же сложным объектом исследования, что и Вселенная.

Мозг человека ученые исследуют не одну сотню лет. И казалось бы, все его видимые структурные элементы давно уже выявлены и описаны. Поэтому сегодня с мозгом разбираются нейрофизиологи. Современные технологии позволяют им вживлять в мозг крошечный датчик и наблюдать за работой одного нейрона. Согласитесь, даже звучит запредельно фантастично.

А теперь представьте, что в Саратове исследовательская группа под руководством Оксаны Валерьевны Семячкиной-Глушковской открыла новую макроструктуру в мозге — лимфатические сосуды. Не крошечный нейрон, а целые сосуды! Это настоящая сенсация.

Спрашивается, а что же их никто раньше не разглядел? Да потому что они, во-первых, прозрачные и очень тонкие. А во-вторых — вялые. Когда человек бодрствует, они бездействуют и напоминают слипшиеся стенки полиэтиленового пакета. Однако ночью они оживают и принимаются за работу.

Конечно, это поразительное открытие было сделано не на пустом месте. Вопросом, почему в теле человека есть лимфатическая система, а в мозге ее нет, ученые задавались давно. У лимфатической системы в нашем теле очень ответственный участок работы.Она предоставляет свои магистрали клеткам иммунной системы, которые носятся по всему организму в поисках чужаков и вредителей, чтобы их уничтожить.

Она выводит токсины и метаболиты, которые образуются в клетках в процессе их жизнедеятельности. Она работает как дренаж, убирая лишнюю воду из межклеточного пространства, и препятствует образованию отеков.

Лимфатические сосуды в теле человека хорошо видны. А в мозге их нет, сколько ни смотри. Хотя из мозга тоже ведь надо выводить и токсины, и продукты жизнедеятельности.

О том, что лимфатическая система обязательно должна быть в мозге, первым задумался молодой итальянский анатом Паоло Масканьи больше 200 лет назад. Он предположил, что поскольку не видит сосуды, они могут быть невидимками. Чтобы сделать их видимыми, он закачивал ртуть в мозг вместе со спинномозговой жидкостью. И действительно — ртуть заполняла невидимые каналы и проявляла их.

Правда, опыт удался только с семью трупами из ста. А дальнейшие попытки других анатомов повторить опыты Масканьи и вовсе не увенчались успехом. Поэтому гипотеза Масканьи была принята с большим скепсисом, а если точнее  — как полнейшая чушь. И лишь спустя 200 лет к ней вернулись физиологи.

Сначала американские исследователи с помощью специальной техники окрашивания нашли лимфатические сосуды в мозге крыс. Затем финские коллеги вывели трансгенных мышей с флуоресцентной лимфой и тоже увидели, что светящаяся жидкость бежит в мозге по невидимым каналам, делая их видимыми.

Так исследователи доказали, что у млекопитающих лимфатические сосуды в мозге есть. Однако у человека найти их не могли. В распоряжении исследователей был только посмертный мозг. Но как ни пытались окрашивать стенки сосудов — ничего не получалось.

И вот — победа. Саратовским физиологам удалось открыть этих невидимок в человеческом мозге. Оказалось, что окрасить стенки лимфатических сосудов можно лишь в течение часа после смерти мозга. А потом не получится, поскольку белки стенок очень быстро деградируют. Можно сказать, что они буквально растворяются. По этой причине никто и не мог их увидеть. Так состоялось мировое открытие буквально два года назад.

А затем наши исследователи научились рассматривать лимфодренажные функции живого мозга с помощью оптической когерентной томографии. И тут им открылась и вовсе потрясающая картина.

Уже широко ходила гипотеза, что мозг очищает себя с помощью лимфы и происходит это ночью. Причем ночью из мозга выводятся те самые ужасные токсичные белки  — бета-амилоид и альфа-синуклеин, избыток которых в мозге приводит к потере памяти и дрожанию рук, а в пределе — к болезням Альцгеймера и Паркинсона.

В 2019 году было выполнено исследование на студентах-добровольцах. Они не спали 24 часа, а затем их мозг рассмотрели с помощью позитронно-эмиссионной томографии. Количество этих вредоносных белков увеличилось на 5%.

Теперь мы уже знаем, что чем лучше и глубже мы спим, тем быстрее и эффективнее очищается наш мозг. Саратовские исследователи с помощью своей особой методики в режиме реального времени увидели, как в мозге человека, погрузившегося в глубокий сон, буквально включается душ. Приток воды в мозг с лимфой резко увеличивается, и она умывает мозг, унося с собой всякую дрянь.

Однако группа Оксаны Валерьевны Семячкиной-Глушковской не только открыла лимфатические сосуды в мозге человека и рассмотрела, как работает очистительный душ. Она еще придумала, как воспользоваться этим фундаментальным знанием. И это тоже потрясающе.

Оказывается, процесс лимфотока в мозге можно активизировать с помощью инфракрасного излучения. Оно усиливает приток воды в мозг и приводит в тонус лимфатические сосуды. Они начинают активнее работать и выводить из мозга ненужное. В первую очередь — кровь, которая образовалась в результате, например, черепно-мозговых травм.

Это также очень важно и для недоношенных малышей. Почти у половины из них происходят кровоизлияния в мозг во время родов по разным причинам — родовая травма, стресс и пр. Никаких клинических признаков нет, но последствия могут проявиться потом, по мере развития ребенка, — это проблемы когнитивного свойства. Поэтому желательно как можно скорее начать выводить из мозга кровь, вырвавшуюся из сосудов, потому что она очень агрессивна по отношению к тканям мозга.

Саратовские физиологи сделали специальную шапочку для недоношенных младенцев. Она беспроводная. На внутренней стороне шапочки расположены два датчика, позволяющие снимать электроэнцефалограмму. Это необходимо, чтобы понять, когда малыш погрузился в глубокий сон. И тогда включается красный свет, источник которого тоже закреплен внутри шапочки. Просто и гениально.

Риски минимальные — никаких препаратов, никаких инъекций, а просто шапочка. Сейчас проходят клинические испытания этого симпатичного устройства для недоношенных детей. И если все сложится по самому оптимистичному сценарию, то уже в этом году такая шапочка войдет в медицинскую практику.

Так что в открытии Оксаны Валерьевны Семячкиной-Глушковской с ее сотрудниками есть и яркая фундаментальная составляющая, которая уже сегодня войдет в учебники, и крайне полезная прикладная сторона, которая позволяет новое знание немедленно поставить на службу человеку.

Вы бы дали за это Нобелевскую премию? Я бы дала. Правда, в нынешних обстоятельствах Нобелевку вряд ли дадут российским ученым. Хотя буду за этим следить и призываю своих коллег информационно поддержать эту потрясающую историю.