Лимфатическая система мозга

1.

Какие основные вехи истории исследований лимфатической системы мозга? 

Долгое время считалось, что мозг не имеет лимфатической системы и , следовательно, может находиться в состоянии, свободном от иммунитета. Правда, Паоло Масканьи обнаружил менингеальные лимфатические сосуды в мозге еще в конце XVIII века (Sandrone, S., et.al., 2019). Однако из-за разного рода ограничений инструментов исследования мозга и косности эта теория не получила широкого признания в академических кругах. Наконец, в 2015 году существование менингеальных лимфатических сосудов было подтверждено и стало общепринятой концепцией (Louveau, A., et.al., 2015). Несколько раньше, точнее в 2012 году, Майкен Недергаард и его команда представили концепцию глимфатической системы и подтвердили существование этой лимфатической структуры в мышиных моделях. В последующие годы наличие этой структуры было также продемонстрировано и в мозге человека (Yokota, H., et.al., 2019). В 2023 году изучение лимфатической системы с открытием субарахноидальной лимфоподобной мембраны ознаменовало новый этап в развити лимфологии мозга (Mollgard, K.,et.al., 2023).  В настоящее время сформировались два основных направления изучения церебральной лимфатической системы: менингеальные лимфатические сосуды и глимфатическая система, которые фокусируются на функциональных характеристиках церебральной лимфатической системы в физиологических и патологических состояниях (Jessen, N., et.al., 2015).Согласно современным знаниям о церебральной лимфатической системе, она в основном состоит из менингеальных лимфатических сосудов и глимфатической системы. Некоторые метаболиты в центральной нервной системе сначала попадают в менингеальные лимфатические сосуды из глубины мозга через глимфатическую систему, а затем попадают в периферическую лимфатическую систему. Менингеальные лимфатические сосуды и глимфатическая система тесно связаны, но имеют тонкие различия, но функционируют вместе, соединяясь друг с другом. 

Какие функции реализует паренхима мозга? 

Паренхима мозга производит различные метаболические отходы во время физиологических или патологических процессов. Если эти метаболические отходы не удаляются эффективно и своевременно отмечаются нарушения в работе мозга, что в конечном итоге, может привести к развитию и прогрессированию ряда его заболеваний (He, W.,et.al., 2020). Выделяют два пути потока лимфатической жидкости из мозга. Первый состоит в основном из периваскулярного пространства (пространство Вирхова-Робина) и потока спинномозговой жидкости и интерстициальной жидкости в паренхиме мозга. Последний состоит в основном из менингеальных лимфатических сосудов и обонятельных/шейных лимфатических путей. 

Что из себя представляют периваскулярные пространства? 

Периваскулярные пространства представляют собой особый класс структур, которые существуют вокруг кровеносных сосудов мозга, заполненных интерстициальной жидкостью. Внешняя граница периваскулярных пространств состоит из глиальной пограничной мембраны. Это компактная структура, образованная отростками астроцитов и паренхиматозной базальной мембраной, которая их покрывает. Внутренняя граница периваскулярных пространств, с другой стороны, состоит из базальной мембраны сосудистого эндотелия. Внутренняя и внешняя границы простираются  вместе с сосудистым деревом вплоть до капиллярной сети. Наконец, они сливаются, образуя слепой конец (Bacyinski, A.,et.al., 2017). В зависимости от их расположения периваскулярные пространства можно разделить на три типа: тип базальных ганглиев, полушарный тип и тип среднего мозга (Lim AT, et.al., 2015).

При каких нейропсихиатрических расстройствах можно наблюдать расширение периваскулярных пространств? 

Расширение периваскулярных пространств может присутствовать при нескольких типах заболеваний центральной нервной системы, таких как сосудистые расстройства, болезнь Альцгеймера, нейрофибромы и семейные пороки развития мозга. Это может быть связано с такими факторами, как повреждение микроциркуляторного русла мозга, вызванное накоплением метаболических отходов. Показано, зависящее от возраста расширение периваскулярных пространств, с особенно выраженным расширением типа базальных ганглиев. Старение также вызывает замедление потока жидкости в периваскулярных пространствах и затвердение артериальной стенки.  

Какие пути лимфатической системы отвечают за дренажную роль?

Церебральная лимфатическая система может выполнять свою дренажную роль через два пути - путь глимфатической системы и путь дренажа спинномозговой жидкости. Менингеальные лимфатические сосуды являются основным путем удаления внутричерепной спинномозговой и интерстициальной жидкостей в глубокие шейные лимфатические узлы за пределами черепа. 

Где вырабатывается спинномозговая жидкость и какую роль она играет в функциональной активности мозга? 

Спинномозговая жидкость вырабатывается сосудистым сплетением, мозговым интерстицием и мозговыми оболочками и хранится в желудочковом и субарахноидальном пространствах мозга. Она имеет множество функций, включая транспорт питательных веществ и метаболических отходов, иммунитет и регуляцию внутричерепного давления. Эффективная циркуляция спинномозговой жидкости важна для поддержания гомеостаза окружающей среды в центральной нервной системе. 

Где расположены менингиальные лимфатические сосуды? 

Менингеальные лимфатические сосуды в основном распределены вдоль верхнего сагиттального синуса, окружая поперечный синус, сигмовидный синус, вены задней черепной ямки и среднюю менингеальную артерию. Менингеальных лимфатических сосудов мало  в своде черепа и много в его основании.  У основания черепа менингеальные лимфатические сосуды следуют за дистальными черепными нервами, включая зрительный нерв, тройничный нерв, языкоглоточный нерв, парамедиальный нерв и блуждающий нерв. Затем они покидают череп вместе с черепными нервами через неврологическое отверстие основания черепа и в конечном итоге попадают в глубокие шейные лимфатические узлы  (Aspelund, A., et.al., 2015).  В дополнение к этому, менингеальные лимфатические сосуды присутствуют в ситовидной пластинке для распределения. Они могут покидать череп здесь и в конечном итоге попадать в слизистую оболочку носа (Kaliya-Perumal, A., et.al., 2017). 

Какие клетки нейроглии принимают активно еучастие в работе лимфатической системы? 

Конечные ножки астроцитов представляют собой особые субклеточные структуры, исходящие из астроцитов, которые распределены с большим количеством аквапорина-4 . Они играют важную роль в регуляции гомеостаза мозга, поддержании целостности гематоэнцефалического барьера и удалении отходов. Многочисленные исследования показали, что астроциты являются важным компонентом церебральной лимфатической системы (Thomas, J.et.al., 2019).

2.

Какие функции мозга реализует его лимфоатическая система? 

Лимфатическая система мозга играет важную роль в регуляции его гомеостаза функционируя, как "система удаления отходов". Кроме того, эти система тесно связана с заболеваниями периферической системы, в частности, в желудочно-кишечном тракте, печени и почках. Несколько исследователей продемонстрировали, что лимфатическая система мозга реализует похожие функции с периферической лимфатической системой, например, такие как эффективное удаление метаболических отходов и иммунный мониторинг. В то же время она также выполняет функцию транспортировки антигенов мозга и иммунных клеток. Это обеспечивает канал для иммунной связи между центральной нервной системой и периферической системой (Hsu, M., et.al., 2019). Обмен веществ является основной функцией церебральной лимфатической системы. Ее цель состоит в том, чтобы дренировать метаболические отходы, накопленные в паренхиме мозга, и импортировать питательные вещества.  

3.

Как устроена лимфатическая система мозга?

Глимфатическая система не имеет стенок типичных лимфатических сосудов, а пространство внутри ее просвета в основном занято кровеносными сосудами. Эти открытия открыли нам новые звенья патогенеза различных заболеваний, таких как опухоль мозга, кровоизлияние в мозг, гидроцефалия, инсульт и нейродегенеративные заболевания. 

Какие клетки обнаружены в менингиальных лимфатических сосудах? 

Менингеальные лимфатические сосуды имеют типичные характеристики лимфатических сосудов, в основном из-за наличия типичных полностью дифференцированных лимфатических эндотелиальных клеток, которые являются PROX1 ⁺ /VEGFR3 ⁺ / LYVE1 ⁺ /PDPN ⁺ /CCL21 ⁺ /PECAM1 ^low

Выводы 

Паоло Масканьи первым обнаружил менингеальные лимфатические сосуды в мозге еще в конце XVIII века,  однако, лишь в 2015 году существование менингеальных лимфатических сосудов стало общепринятой концепцией

Глимфатическая система мозга не имеет стенок типичных лимфатических сосудов, пространство внутри ее просвета в основном занято кровеносными сосудами

Церебральная лимфатическая система может выполнять свою дренажную роль через два пути - путь глимфатической системы через периваскулярные пространства и путь дренажа спинномозговой жидкости (менингеальные лимфатические сосуды и лимфатических пути шеи).

Выделяют два пути оттокалимфатической жидкости из мозга:  и поток спинномозговой и интерстициальной жидкостей в паренхиме мозга

Периваскулярные пространства можно разделить на три типа: базальных ганглиев, полушарный и среднего мозга

Лимфатическая система мозга отвечает за эффективное удаление метаболических отходов, которые продуцируются паренхимой мозга  и иммунный мониторинг

Литература 

Aspelund, A., Antila, S., Proulx, S. T., Karlsen, T. V., Karaman, S., Detmar, M., ... & Alitalo, K. (2015). A dural lymphatic vascular system that drains brain interstitial fluid and macromolecules. Journal of Experimental Medicine, 212(7), 991-999.

Bacyinski, A., Xu, M., Wang, W., & Hu, J. (2017). The paravascular pathway for brain waste clearance: current understanding, significance and controversy. Frontiers in neuroanatomy, 11, 101.

Jessen, N. A., Munk, A. S. F., Lundgaard, I., & Nedergaard, M. (2015). The glymphatic system: a beginner’s guide. Neurochemical research, 40, 2583-2599.

He, W., Jing, Y., Wan, Q., Xiao, K., Chen, K., Lu, Y., ... & Cao, G. (2020). The anatomy and metabolome of the lymphatic system in the brain in health and disease. Brain Pathology, 30(2), 392-404.

Hsu, M., Rayasam, A., Kijak, J. A., Choi, Y. H., Harding, J. S., Marcus, S. A., ... & Fabry, Z. (2019). Neuroinflammation-induced lymphangiogenesis near the cribriform plate contributes to drainage of CNS-derived antigens and immune cells. Nature Communications, 10(1), 229.

Kaliya-Perumal, A. K., Lu, M. L., Kao, F. C., & Niu, C. C. (2017). Delayed extensive lumbar sub-dural effusion following discectomy-clinical imaging and case report. BioMedicine, 7(1), 6.

Lim AT, Chandra RV, Trost NM, McKelvie PA, Stuckey SL (2015). Large anterior temporal virchow-robin spaces: unique mr imaging features. Neuroradiology, 57:491-9

Louveau, A., Smirnov, I., Keyes, T. J., Eccles, J. D., Rouhani, S. J., Peske, J. D., ... & Kipnis, J. (2015). Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature, 523(7560), 337-341.

Mollgard, K., Beinlich, F. R. M., Kusk, P., Miyakoshi, L. M., Delle, C., Pla, V., ... & Gomolka, R. S. A mesothelium divides the subarachnoid space into functional compartments., 2023, 379. DOI: https://doi. org/10.1126/science. adc8810. PMID: https://www. ncbi. nlm. nih. gov/pubmed/36603070, 84-88.

Sandrone, S., Moreno-Zambrano, D., Kipnis, J., & van Gijn, J. (2019). A (delayed) history of the brain lymphatic system. Nature medicine, 25(4), 538-540.

Thomas, J. L., Jacob, L., & Boisserand, L. (2019). Lymphatic system in central nervous system. Medecine Sciences: M/S, 35(1), 55-61.

Yokota, H., Vijayasarathi, A., Cekic, M., Hirata, Y., Linetsky, M., Ho, M., ... & Salamon, N. (2019). Diagnostic performance of glymphatic system evaluation using diffusion tensor imaging in idiopathic normal pressure hydrocephalus and mimickers. Current Gerontology and Geriatrics Research, 2019(1), 5675014.